43410

Разработка и исследование математическую модель функционирования бытового электрического водонагревателя

Курсовая

Информатика, кибернетика и программирование

Интегрированная среда разработки Trce ModeОбщие сведения TRCE MODE состоит из инструментальной системы интегрированной среды разработки и из набора исполнительных модулей. С помощью исполнительных модулей TRCE MODE проект АСУ запускается на исполнение в реальном времени. TRCE MODE позволяет создавать проект сразу для нескольких исполнительных модулей узлов проекта.

Русский

2013-11-05

621.5 KB

83 чел.

СОДЕРЖАНИЕ

[1] ВВЕДЕНИЕ

[1.1] Постановка задачи

[2]
ЗАКЛЮЧЕНИЕ

[3]
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


ВВЕДЕНИЕ

Современные методы управления производственными процессами на основе компьютерных технологий получили широкое распространение на большинстве промышленных предприятий разных отраслей промышленности.


1 Разработка математической модели бытового электрического водонагревателя

  1.  Постановка задачи

Нашей целью является разработать и исследовать математическую модель функционирования  бытового электрического водонагревателя.

На рисунке 1.1 представлена схема устройства бытового электрического водонагревателя.

Рисунок 1.1 - Схема устройства бытового электрического водонагревателя

Технические данные для проектирования приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Исходные данные

обозначение

величина

размерность

пояснения

Входные величины

I0

25

A

Ток протекающий через спираль

Параметры моделируемого объекта

G

0,3

кг/с

Входной поток жидкости  водонагревателя

R0

12

Ом

Начальное сопротивление электрической спирали

  1.  Математическая модель

Для составления дифференциальной модели, воспользуемся следующими уравнениями термодинамики:

- первый закон термодинамики;

- уравнение теплоотдачи;

- уравнение теплопередачи.

1.3 Анализ математической модели

Необходимо проанализировать полученную математическую модель, для того чтобы получить установившееся значение температуры воды в сосуде нагревателя, время регулирования и установившейся ошибки.


2 Интегрированная среда разработки  Trace Mode 6

2.1 Общие сведения 

TRACE MODE 6 /1,4,5,7/ состоит из инструментальной системы (интегрированной среды разработки) и из набора исполнительных модулей.

С помощью исполнительных модулей TRACE MODE проект АСУ запускается на исполнение в реальном времени. TRACE MODE позволяет создавать проект сразу для нескольких исполнительных модулей - узлов проекта.

2.2 Инструментальная среда Trace Mode 

Технология интегрированной разработки АСУ ТП объединяет программирование как операторского интерфейса, так и промышленных контроллеров.

3 Разработка автоматизированной системы управления бытового электрического водонагревателя в Trace Mode

3.1 Разработка программы управления системой

В Trace Mode создаем новый проект, в компоненте Программа#1 которого создам все необходимые переменные. Все используемые переменные, а так же их значения и размерности указаны в таблице 1.1. Для констант, таких как удельные теплоемкости  и массы веществ, задаем тип аргумента IN, для выходных данных (значения температур) задается тип OUT.

Создаем каналы для всех используемых в программе переменных. В созданных каналах задаем значения переменных на старте. Начальные данные представлены в таблице 1.1.

Схема программы в среде Trace Mode представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Схема программы в среде Trace Mode

3.2 Синтез ПИД-регулятора

 

Добавим к нашей программе ПИД-регулятор для управления силой тока, протекающего по спирали. Изменяя силу тока протекающего по спирали, получим диапазон изменения температуры воды от 295,3372 К до 314,914 К. Минимальное значение силы тока было 15 А, а максимальное 28 А.

3.3 Разработка интерфейса оператора

В компоненте проекта Экран#1 строим изображение модели бытового электрического водонагревателя согласно схеме, представленной на рисунке 1.1.


4 Тестирование

Проведем ряд тестов для проверки корректной работы смоделированной нами системы бытового электрического водонагревателя в среде Trace Mode.

4.1 Тестирование программы при задании желаемой температуры воды 312К

На рисунке 4.1 представлен результат работы программы.

Рисунок 4.1 - Результат работы программы, при задании желаемой температуры воды 312 К

4.2 Тестирование программы при задании желаемой температуры воды 310К

.

4.3 Тестирование программы при задании желаемой температуры воды 300К


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения данного курсового проекта я приобрел навыки работы в среде разработки Trace Mode и пакете Simulink среды разработки Matlab.


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

  1.  Анзимиров Л. В. 2005-2006: Развитие технологий TRACE MODE. Материалы XII Международной конференции «Управление производством в системе TRACE MODE».  М.: «AdAstra Research Group», Ltd, 2007.
  2.  

11


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

24378. Наблюдение, измерение, эксперимент как метод научного познания 93.5 KB
  Эта активность возрастает от наблюдения к модельному эксперименту. В акте научного наблюдения можно выделить: 1 объект наблюдения; 2 субъект наблюдения наблюдатель; 3 средства наблюдения; 4 условия наблюдения; 5 систему знаний исходя их которой задают цель наблюдения. Следует подчеркнуть следующие особенности научного наблюдения: опирается на развитую теорию или отдельные теоретические положения; служит решению определенной теоретической задачи постановке новых проблем выдвижению новых или проверке существующих гипотез; имеет...
24379. Анализ и синтез, индукция и дедукция как метод научного познания 54.5 KB
  Анализ это метод исследования состоящий в мысленном расчленении разложении целого или вообще сложного явления на его составные более простые элементарные части и выделение отдельных сторон свойств связей. Однако метод анализа дает сущность в абстрактном виде вне конкретных форм ее проявления. Синтез это метод исследования состоящий в соединении воспроизведении связей проанализированных частей элементов сторон компонентов сложного явления и постижения целого в его единстве.
24380. Формализация, идеализация и роль моделирования 93.5 KB
  Вторая группа методы построения и оправдания теоретического знания которое дано в форме гипотезы приобретающей в результате статус теории. Современная гипотетикодедуктивная теория опирается на некоторый эмпирический базис совокупность фактов которые нуждаются в объяснении и делают необходимым создание теории. Именно идеализированный объект делает возможным создание теории. Научные теории прежде всего отличаются положенными в их основу идеализированными объектами.
24381. Возникновение, сущность и роль системного подхода в научном познании (Л. Фон Берталанфи и А.Богдан) 138.5 KB
  В результате суть системного подхода исследование механизма жизни системы. Каковы же основные черты системного подхода Это прежде всего параметрическое описание поэлементного состава строения исследуемого объекта. ФОРМИРОВАНИЕ ОБЩЕНАУЧНОГО СИСТЕМНОГО ПОДХОДА В ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ФИЛОСОФИИ 50е начало 80х гг.
24382. Соотношение логического и исторического в процессе познания 71.5 KB
  Вопрос об отношении логического к историческому или как он сформулирован у Маркса об отношении научного развития к действительному развитию был непосредственно связан с необходимостью материалистически обосновать способ восхождения от абстрактного к конкретному. Если теоретическая реконструкция действительности осуществляется именно способом восхождения от абстрактного к конкретному то сразу же встает вопрос о том на что же должна ориентироваться теория определяя последовательность этого восхождения порядок развития понятий порядок...
24383. Метод восхождения от абстрактного к конкретному 78.5 KB
  Другой источник: Диалектика абстрактного и конкретного Э. Диалектика абстрактного и конкретного История марксистской диалектики. Понятия конкретного и абстрактного у Маркса и критика идеалистического и эмпирического их понимания 2.
24384. Роль интуиции в научном познании. Типы интуиции (А. Бергсон, Н.С. Лосский) 59.5 KB
  Лосский Другой источник: Одной из важнейших проблем гносеологии выступает феномен интуиции. Лосский подчеркивает значимость и революционность своей теории. Лосский ставит вопрос о возможностях и границах нашего познания. Лосский назвал эмпиризмом однако это не тот эмпиризм который мы находим в учениях Ф.
24385. Механизм порождения научного знания: чувственное и рациональное постановка проблемы, ее решение и развитие полученного результата 109 KB
  Другие источники Соотношение чувственного и рационального отражения в процессе познания В процессе познания достаточно четко просматриваются две стороны чувственное отражение и рациональное познание. Поскольку исходным в познании выступает чувственное отражение постольку до последнего времени эти стороны обычно обозначали как ступени познания хотя это и неточно поскольку чувственное в ряде моментов пронизывается рациональным и наоборот. Что же касается ступеней или точнее уровней познания то это скорее эмпирический и теоретический...
24386. Проблемы, гипотезы, теории в развитии научного знания 80 KB
  После сбора соответствующей информации обработки ее начинается этап построения теории. Процедура построения теории зависит от того какого и рода информация и какие процедуры построения положены в ее основание. Далее на основе абстрактных терминов внутри теории строят высказывания позволяющие описывать эмпирические ситуации формулируются так называемые операциональные следствия утверждения теории которые указывают условия приложимости теоретических результатов к эмпирическим ситуациям.