CC BY
35
Литература
1. Кузьмук В.В., Супруненко О.О. Модифицированные сети Петри и устройства моделирования параллельных процессов: Монография. - К.: Маклаут, 2010. - 260 с.
2. Карпов Ю.Г. Model Checking. Верификация параллельных и распределённых программных систем. - СПб.: БХВ-Петербург, 2010. - 560 с.
3. Petri C.A. Kommunikatoin mit Automaten. - Bonn: Institut f r Instrumentelle Mathematik, 1962. - 89 S.
4. W. Reisig. Petrinetze. Vieveg+Teubner Verlag, Wiesbaden GmBH, 2010, - 247S.
5. Бройнль Томас. Паралельне програмування: Початковий курс: / Пер. з шм. В.А. Святного. - К.: Вища школа, 1997. - 358 с.
6. Касьянов В.Н., Евстигнеев В.А. Графы в программировании: обработка, визуализация, применение. - СПб: БВХ - Петербург, 2003. - 1104 с.
7. Супруненко О.О., Онищенко Б.О. Стандартизащя проекив впровадження шформацшних комп'ютерних систем та технолопй в медицину. // Восточно-европейский журнал передовых технологий. - 2010. - № 5/2 (47). - С. 42-45.
Запропоновано математичний опис системи штучного мiкроклiмату. Враховано нелтштсть масообмтних процеыв подготовки повтря. Може використовуватися спещал^тами iз автоматизаци для аналi-зу та настройки параметрiв системи керу-вання промислових кондицiонерiв
Ключовi слова: модель, динамiчна система, штучний мiкроклiмат
Предложено математическое описание системы искусственного микроклимата. Учтена нелинейность массообменных процессов подготовки воздуха. Может использоваться специалистами по автоматизации для анализа и настройки систем управления промышленных кондиционеров
Ключевые слова: модель, динамическая система, искусственный микроклимат
The mathematical description of system of an artificial microclimate is offered. A nonlin-earity mass-transfer process of preparation of air is considered. It can be used by experts from automation for the analysis and tuning of control systems of industrial conditioners
Key words: model, dynamic system, artificial microclimate
УДК 681.5.015.8:519
СТРУКТУРНЕ МОДЕЛЮВАННЯ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ ДЛЯ ШТУЧНОГО М1КРОКЛ1МАТУ
I. М . Гол i н ко
Кандидат техычних наук, доцент Кафедра автоматизаци теплоенергетичних процеав Нацюнальний техшчний ушверситет УкраТни "КиТвський
пол^ехычний шститут" пр. Перемоги 38, м. КиТв, УкраТна, 03056 Контактный тел.: (044) 332-21-89 E-mail: [email protected]
А.П. Ладанюк
Доктор техшчних наук, професор, завщуючий кафедрою Кафедра автоматизаци та комп'ютерноннтегрованих
технолопй
Нацюнальний уыверситет харчових технолопй вул. Володимирська, 68, м. КиТв, УкраТна, 01033 Контактный тел.: (044) 289-52-83 E-mail: [email protected]
Вступ
Сьогодш практично неможливо уявити сучасш технологи без систем штучного м1крокл1мату (СШМ). Спектр СШМ дуже р1зномаштний - ввд побутових кон-дицюнер1в до систем м1крокл1мату (МК) промислових примщень харчовоТ, фармацевтичноТ, радюелектрон-
ноТ промисловостей 1з високими вимогами не т1льки до стаб1льност1 температури та вологост1, а низки шших параметр1в повггря. Одшею 1з важливих характеристик СШМ е питоме енергоспоживання. З цих причин розробники штенсифжують процеси тепло- та масопередач1 обладнання та вдосконалюють методи керування кондицюнерами.
■Г
Постановка завдання
Досягнення необхщних параметрiв МК у примь щеннi, а також забезпечення певних показниюв ефек-тивностi обладнання можливо пльки за допомогою коректного керування процесом. Проведений лиера-турний огляд [1 - 6] стосовно керування МК видшяе три основних методи: керування за температурою "точки роси"; юльюсне регулювання у СШМ; керування за оптимальним режимом СШМ. Реалiзацiя останнього методу е найбiльш перспективним направленням, так як дозволяе: уникнути повторного на^вання повиря; рацiонально використовувати тепло рециркуляцшно-го повиря (порiвняно iз першими двома методами). Аналiз показав, що в межах автоматично! системи керування (АСК) вiдомi рiзноманiтнi схемнi ршен-ня контурiв керування процесом МК в залежносп вiд типу та кiлькiсного складу технолопчного обладнання кондицiонера. Проте питання синтезу взаемо-пов'язаних контурiв керування для СШМ розглянуто недостатньо i потребуе подальших дослiджень, що передбачае математичне моделювання процесу.
Математична модель СШМ
Обладнання СШМ для реалiзащi енергозбер^а-ючих алгоритмiв керування складаеться iз чотирьох апарапв [5-7]: калорифери 1-го та 2-го пвд^ву, охо-лоджувач та парозволожувач. Для стабШзацп темпе-ратури та вологосп (два параметри) у примщеш необ-хiдно керувати чотирма апаратами (два калорифери, охолоджувач, парозволожувач) та регулювати стввщ-ношення повiтря рециркуляцп (всього п'ять керуючих впливiв). Тобто, для стабШзацп двох параметрiв не-обхiдно синтезувати алгоритмiчнi зв'язки мiж п'ятьма керуючими впливами, якi однозначно ^ бажано оптимально в енергозбер^аючому сенсi) повиннi впливати на процес МК за наявносп збурюючих факторiв.
Для синтезу алгоритмiчних зв'язюв системи керування проведено аналiз процесу штучного мжро-клiмату як об'екта керування iз використанням ^ дiаграми Рамзiна [4-7] рис. 1.
Рис. 1. Po6o4i зони технолопчного обладнання кондицюнера за рiзних значень температури t та вщносноТ вологосп ф навколишнього середовища
Розглянемо можливi варiанти napaMeTpiB зовшш-нього повиря:
• зимовий перiод - низька температура та абсолютна волопсть (точка 1);
• перехщний перюд - середня температура (12 oC < t < 20 oC), висока абсолютна вологiсть;
• линш перiод - висока температура, низька абсолютна волопсть (точка 3) або висока вщносна волопсть (точка 5).
Аналiз тепло- та масообмшних процесiв у СШМ [1-7] дозволяе вид^ити три робочi зони - I, II, III (рис. 1). Шдготовка повиря навколишнього середовища до заданих параметрiв примiщення tg^ фзад (точка 0) проводиться за ввдповщними прямими i-d дiаграми.
В зимовий перюд (робоча зона - I) перехвд у точку 0 проходить у два етапи: 1) повггряна сумш на^ва-еться за допомогою калорифера 1® до температури, що характеризуеться точкою 2 (пряма 1-2); 2) збшь-шуеться волопсть повиря за допомогою парозволожу-вача HD (пряма 2-0).
У линш перюд (робоча зона - II) необхщно: 1) охолодити повиря охолоджувачем 0 (пряма 3-4); 2) зволожити на парозволожувачi (Шповиряну сумiш до заданого значення dgj^ (пряма 4-0).
У перехщний перiод (робоча зона - III) необхщно: 1) сконденсувати надмiрну вологiсть повiтря за допомогою охолоджувача 0 до "точки роси" (пряма 5-6) або (пряма 7-6); 2) дал^ повиря на^ваеться до задано! температури tgj^ калорифером 2 ® (пряма 6-0).
Описаний процес обробки повиря у кондицiонерi можна забезпечити за допомогою АСК, що представлена на спрощеш функцюнальнш схемi автоматизацп рис. 2. Для стабШзацп вологостi (рис. 2) використо-вуеться парозволожувач ® (зб^ьшення вологосп) або охолоджувач 0 (зменшення вологосп). Для стабШ-зацп температури використовуються калорифери 1® або 2 ® (збiльшення температури в залежносп вiд робочо'! зони) або охолоджувач 0 (зменшення температури). Охолоджувач 0 використовуеться для керування температурою та волопстю. Вибiр обладнання ввдбуваеться за допомогою комутаторiв, стутнь ре-циркуляцп визначаеться обслуговуючим персоналом.
Рис. 2. Функцюнальна схема автоматизацп обладнання кондицiонера
Працездатнiсть запропоновано'! ФСА перевiряла-ся за допомогою аналиичних методiв моделювання [9]. Враховуючи структурну i функцiональну склад-нiсть СШМ, математичне моделювання тепло- та масообмшних процеав здшснювалося у виглядi функ-цiональних блокiв, де виходи одного блоку е входами
шшого. Динамiчну модель СШМ декомпановано на блоки калориферiв 1-го та 2-го пш^ву, охолоджува-ча, парозволожувача, примщення, блоку змiшування навколишнього та рециркуляцшного повiтря, П1Д-ре-гуляторiв температури та зволоження.
Розглянемо функщональш зв'язки для кожного iз блокiв. Динамiчнi моделi тепло- та масообмiнних про-цеов технологiчного обладнання та примiщення щен-тичнi рис. 3, вiдрiзняються лише коефщентами пере-даточних функцiй W1(p) ... W5(p). Як видно iз схеми (рис. 3), динамiку температурного режиму апараив та примiщення моделювали iз використанням передаточ-них функцш (класичний пiдхiд теорп автоматичного керування). Масообмшш процеси моделювалися iз за-стосуванням i-d дiаграми, що дозволило враховувати нелшшшсть масообмiну за незначних похибок дина-мiчного моделювання (2 - 5% ) [1, 2].
методик налагодження багатомiрних систем iз пере-хресними зв'язками [8]. Спрощену схему такоï ACK представлено на рис. 5.
Рис. 3. Структурна схема функцюнальних блокiв для обладнання та примщення. W1(p) = 1 — передаточна функщя зв'язку для витрати пов^ря; W2(p) — передаточна функщя впливу витрати на температуру пов^ря; W3(p) — передаточна функщя впливу температури повiтря входу на вихщ; W4(p) — передаточна функщя
впливу витрати теплоносiя на температуру пов^ря (для примiщення — вплив потужност технологiчного обладнання на температуру примщення); W5(p) — передаточна функщя впливу температури теплоносiя на температуру пов^ря (для примiщення — вплив температури навколишнього середовища на температуру в примщенш)
Для спрощення моделi вiдсутня динамiчна скла-дова блоку змтування навколишнього повiтря та повгтря рециркуляцп, враховуючи малу шерцшшсть даного елеменгу. Факгично, представлений блок роз-раховуе температуру i волопсть пропорцiйно сгупеню рециркуляцп (0...100 %) [4].
Функщональш блоки ПIД-регулягорiв температури та зволоження реалiзують рекурентний алгоритм цифрового П1Д-регулювання [8].
Моделювання СШМ Í3 використанням розгляну-тих функцюнальних блошв проводилося за допомо-гою пакету моделювання [9]. Структурна схема СШМ, що моделювалася представлена на рис. 4.
Дослщження розроблено! АСК показали, що система керування кондищонером добре вщпрацьовуе гемперагурнi збурення та збурення вологоси повiгря навколишнього середовища у рiзнi пори року. Для моделювання взято числовi значення параметрiв моделi СШМ iз гехнiчних кагалогiв обладнання кондищо-нерiв фiрми VTS CLIMA та довщкових даних [1-6]. Синтез парамегрiв ПIД-регулягорiв проводили згiдно
Рис.4. Структурна схема СШМ, що моделювалася
Рис. 5. Спрощена структурна схема системи керування мкро^матом у примiщенi
Висновки
Таким чином, отримана математична модель СШМ, за допомогою якоï nepeBipeHO адекватшсть функщону-вання системи керування кондищонером. Звичайно, весь комплекс взаемозв'язшв реальноï системи не мо-делювався (маеться на увазi пiдсистеми: сигналiзащï, блокування i т.i.). Проте проведений аналiз дав змогу виявити та усунути певш неточностi та помилки на стадп проектування АСК. Також розглянута модель СШМ дозволила "ощнити" субоптимальш параметри ПIД-регуляторiв i3 врахуванням суттевоï нелiнiйностi масообмiну для двоконтурноï АСК. Як перспективний напрямок вдосконалення СШМ слщ вщмггити АСК i3 програмно-параметричною настройкою регуляторiв температури та вологоси, що дозволить оптимiзувати якiсть перехщних процесiв у рiзнi пори року.
Лиература
1. Бондарь Е.С., Гордиенко А.С., Михайлов В.А., Нимич Г.В. Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха / -К.: Видавничий будинок "Аванпост-Прим", 2005, -560с.: ил.
2. Roger W. Haines, Douglas C. Hittle Control Systems for Heating, Ventilating, and Air Conditioning. / - New York: Springer Science+Business Media Inc., 2006, - 366р.
3. Голинко И.М. Методы управления системами искусственного микроклимата / -К.: ЭСТА, 2003, -39с.: ил.
4. Нефелов С.В., Давыдов Ю.С. Техника автоматического регулирования в системах вентиляции и кондиционирования воздуха. -М.: Стройиздат, 1984. -328 с.: ил.
5. Рымкевич А.А. Системный анализ оптимизации общеобменной вентиляции и кондиционирования воздуха. / -М.: Стройиздат, 1990 -300 с., ил.
6. Корбут В. Зональш системи кондищювання пов^ря. / -К.: М+Т № 3-4, 1999. с.38-41.
7. Табунщиков Ю.А., Бродач М.М. Математическое моделирование и оптимизация тепловой эффективности зданий. / -М.: АВОК-ПРЕСС, 2002. -194 с.: ил.
8. Р. Дорф, Р. Бишоп Современные системы управления. / Пер. с англ. - М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2002. -832с.: ил.
9. Айзенберг Д.Е., Гемба В. Н., Голинко И. М. Разработка компьютерных моделей технологических систем. / -К.: Енергозберта-ючi технологи та автоматизащя №1, 2003. с.42-44.
Отримана удосконалена залежтсть питомих сумарних витрат на розробку 1 т залiзноi руди eid показника ii мщно-стi. Запропоновано структуру системи тдтримки прийняття ршень для опти-мiзацii параметрiв буро-вибухових робт в кар'eрi гiрничо-видобувного тдприем-ства
Ключовi слова: буро-вибуховi роботи,
система тдтримки прийняття ршень □-□
Получена усовершенствованная зависимость удельных суммарных затрат на разработку 1 т железной руды от показателя ее прочности. Предложена структура системы поддержки принятия решений для оптимизации параметров буровзрывных работ в карьере горнодобывающего предприятия
Ключевые слова: буровзрывные работы,
система поддержки принятия решений □-□
Advanced dependence of total cost per unit of development 1 ton iron ore from an index of its hardness is received. Pattern of decision support system for optimization of drilling-and-blasting parameters in mine career is proposed Keywords: drilling-and-blasting operations,
decision support system -□ □-
УДК 004.896:622
МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ БУРО-ВИБУХОВИХ РОБ1Т В ОПТИМ1ЗАЦ1ЙН1Й СИСТЕМ1 П1ДТРИМКИ ПРИЙНЯТТЯ Р1ШЕНЬ
А. I. Ку п i н
Доктор техычних наук, доцент, завщувач кафедри* Контактний тел.: (056) 409-17-20 E-mail: [email protected]
I. О. М уз и к а
Астрант*
Контактний тел.: (056) 409-17-20, 096-406-66-12 E-mail: [email protected] *Кафедра комп'ютерних систем та мереж Криворiзький техшчний уыверситет вул. XXII партз'Тзду, 11, м. Кривий Pir, УкраТна, 50027
1. Вступ
На сьогодшшнш день в арсеналi прничо-видо-бувних шдприемств е досить багато продукпв ш-формацшних технологш (1Т), яю використовують-ся для оптимальноï оргашзацп прничих роби: вщ планування i моделювання кар'еру до безпосередньо процесу видобування та переробки породи. Слщ за-значити, що рiвень програмного забезпечення у га-лузi гiрничоï справи за останш 20 рокiв суттево шд-вищився. Проте зараз ршт продуктивностi в гiрничiй промисловостi штотно уповiльнився, оскiльки прни-чо-збагачувальнi комбшати (ГЗК) застосовують 1Т
для покращення окремих процесiв, а не виробництва в щлому [1].
За даними Геолопчно! служби США [2] свiтовi запаси залiзноi руди складають майже 160 млрд. т та мштять б^ьше 80 млрд. т чистого залiза. Свiтовий ви-добуток залiзняку за 2007 р. склав близько 2 млрд. т. В УкраМ зосереджеш достатньо великi запаси залiза. У перерахунку на вмiст залiза наша краiна поступаеться лише Росп, Бразилii та Австралii. Проте в умовах рин-ковоi економiки для збереження конкурентоздатносп до продукцii вичизняних ГЗК висуваються особливо високi вимоги. Так, наприклад, вмкт залiза у вихвдно-му концентратi повинен сягати 68-70%. Зважаючи на
