Синтез системы автоматического регулирования температуры жидкости с улучшенными динамическими показателями

Валерий [Valeriy] Вениаминович [V.] Льготчиков [L′gotchikov]; Татьяна [Tatyana] Сергеевна [S.] Ларькина [Lar′kina]

doi:10.24160/1993-6982-2019-5-73-80

Валерий [Valeriy] Вениаминович [V.] Льготчиков [L′gotchikov]
Татьяна [Tatyana] Сергеевна [S.] Ларькина [Lar′kina]

DOI: https://doi.org/10.24160/1993-6982-2019-5-73-80

Ключевые слова: теплопередача, теплообмен, логарифмические частотные и динамические характеристики, корректирующее звено, переходная функция, программное обеспечение, микроконтроллер, годограф

Аннотация

Предложен алгоритм синтеза системы автоматического регулирования температуры жидкости. Практическое применение результат может найти в сельском хозяйстве, отрасли переработки и сохранения продуктов, химической отрасли при программном задании температурного режима жидкой среды. Динамическое тепловое равновесие рассмотрено в системе, состоящей из индуктора, вторичного тела, нагреваемого токами Фуко, и объёма жидкой среды. Учтены теплообмен с внешней средой и зависимость активного сопротивления индуктора и вторичного тела от температуры. Применена линеаризация уравнений, описывающих теплообменные процессы, выполнен синтез по частотным критериям. Предложен алгоритм подбора параметров корректирующего фильтра Баттерворта первого порядка. Этапы синтеза и анализа иллюстрируются годографами, переходными и динамическими характеристиками. Рассмотрена проблема учёта форсировки в канале питающего напряжения при введении корректирующих устройств. Предполагается использовать результаты в программном обеспечении системы автоматического регулирования, выполненной на базе микроконтроллера. Контроллер, кроме качественного управления температурным режимом, в перспективе обеспечит оптимизацию энергетической эффективности работы устройства, идентификацию параметров тепловой и электрической модели, недоступных для непосредственного измерения, оптимальное пространственное формирование теплового воздействия на жидкость. Значительная инерционность объекта позволяет решить указанный набор проблем в реальном масштабе времени.

Сведения об авторах

Валерий [Valeriy] Вениаминович [V.] Льготчиков [L′gotchikov]

доктор технических наук, профессор кафедры электромеханических систем Смоленского филиала НИУ «МЭИ», e-mail: vvldrive@yandex.ru

Татьяна [Tatyana] Сергеевна [S.] Ларькина [Lar′kina]

аспирант кафедры электромеханических систем филиала Смоленского филиала НИУ «МЭИ», e-mail: tatyana.larkina.2015@yandex.ru

Литература

1. Кирилин В.А., Сычев В.В., Шейдулин А.Е. Техническая термодинамика. М.: Издат. дом МЭИ, 2008.
2. Dolgikh I., Korolev A., Zakharov V. Temperature Processes of Induction Heating Simulation // Scientific Enquiry in the Contemporary World: Theoretical Basiсs and Innovative Approach. Techn. Sci. 2014. V. 5. Pp. 68—74.
3. Банов М.Д. Технология и оборудование контактной сварки. М.: Академия, 2009.
4. Ильинский Н.Ф. Основы электропривода. М.: МЭИ, 2003.
5. Горнов А.О. Нагревание и охлаждение электрических двигателей. М.: МЭИ, 1980.
6. Дьяконов В.П. Maple 10/11/12/13/14 в математических расчётах. М.: ДМК-Пресс, 2011.
7. Физическая энциклопедия. Т. 2. Добротность — Магнитооптика. М.: Большая Российская энциклопедия, 1998.
8. Топчеев Ю.И. Атлас для проектирования систем автоматического регулирования. М.: Машиностроение, 1989.
9. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. М.: Мир, 2003.
10. Анучин А.С. Система управления электроприводов. М.: Издат. дом МЭИ, 2015.
11. Поляков К.Ю. Основы теории цифровых систем управления. СПб.: Изд-во СПбГМТУ, 2006.
---
Для цитирования: Льготчиков В.В., Ларькина Т.С. Синтез системы автоматического регулирования температуры жидкости с улучшенными динамическими показателями // Вестник МЭИ. 2019. № 5. С. 73—80. DOI: 10.24160/1993-6982-2019-5-73-80.
#
1. Kirilin V.A., Sychev V.V., Sheydulin A.E. Tekhnicheskaya Termodinamika. M.: Izdat. dom MEI, 2008. (in Russian).
2. Dolgikh I., Korolev A., Zakharov V. Temperature Processes of Induction Heating Simulation. Scientific Enquiry in the Contemporary World: Theoretical Basiss and Innovative Approach. Techn. Sci. 2014;5:68—74.
3. Banov M.D. Tekhnologiya i Oborudovanie Kontaktnoy Svarki. M.: Akademiya, 2009. (in Russian).
4. Il'inskiy N.F. Osnovy Elektroprivoda. M.: MEI, 2003. (in Russian).
5. Gornov A.O. Nagrevanie i Okhlazhdenie Elektricheskikh Dvigateley. M.: MEI, 1980. (in Russian).
6. D'yakonov V.P. Maple 10/11/12/13/14 v Matematicheskikh Raschetakh. M.: DMK-Press, 2011. (in Russian).
7. Fizicheskaya entsiklopediya. T. 2. Dobrotnost' — Magnitooptika. M.: Bol'shaya Rossiyskaya Entsiklopediya, 1998. (in Russian).
8. Topcheev Yu.I. Atlas dlya Proektirovaniya Sistem Avtomaticheskogo Regulirovaniya. M.: Mashinostroenie, 1989. (in Russian).
9. Khorovits P., Khill U. Iskusstvo Skhemotekhniki. M.: Mir, 2003. (in Russian).
10. Anuchin A.S. Sistemа Upravleniya Elektroprivodov. M.: Izdat. dom MEI, 2015. (in Russian).
11. Polyakov K.Yu. Osnovy Teorii Tsifrovykh Sistem Upravleniya. SPb.: Izd-vo SPbGMTU, 2006.
---
For citation: L′gotchikov V.V., Lar′kina T.S. Synthesis of Liquid Temperature Automatic Control System with Improved Dynamic Performance Indicators. Bulletin of MPEI. 2019;5:73—80. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2019-5-73-80.