Диссертация (Разработка интеллектуального комплекса для адаптивного управления параметрами микроклимата процессов хранения муки), страница 11

Объем воздуха ограничен внутренним объемом. Воздух не сжимаем и имеет постоянную массу. 6. Пространственное распределение переменных, описывающих микроклимат, не учитывается. 7. Изменение биомассы продукции в процессе технолопгческого процесса не учитывается. 8.

Объект управления рассматривается, как квазистационарный. 2.5. 'Уравнение теплового баланса для микроклимата силоса Для формализации описания температурного режима технологического процесса используем в качестве исходной модели систему автоматического регулирования температуры 1381.

При управлении температурой необходимо учитывать тепловые потоки входящие и выходящие из системы, а также накопление тепловой энергии вследствие кумулятивной способности объекта. Будем учитывать существование трех тепловых потоков: 1, 9~ост, — теплопоступления от работы системы отопления. 2. фар — теплопотери через ограждающие конструкции здания. 3. Ясвеж. — теплопотери на обогрев свежего воздуха.

Зная объем внутреннего воздуха помещения ®1~, плотность воздуха ~р), удельную теплоемкость воздуха 1С) и используя методику составления 74 рУС вЂ” = ди,)~ъ. (е) — (~(~огрЩ + «)свеж.«$)) сйт(с) (2,20.) где р — плотность воздуха (кг/мЗ); К вЂ” объем воздуха (мЗ); С вЂ” удельная теплоемкость воздуха (Джйрад кг); Т«г) — температура воздуха внутри помещения (град); Дпост.

(г) — тепловые поступления от системы обогрева (Вт); Догр. (г) — теплопотери через ограждающие конструкции здания (Вт); (~свеж, (г) — теплопотери на обогрев свежего воздуха (Вт). Определим теплопотери через ограждающие конструкции силоса где Й вЂ” коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции силоса «Дж/(м2 с 'С)), Р— площадь ограждающих конструкций (м2), Тв.

(г) — температура воздуха внутри здания (град), Тн. (т) — температура воздуха наружная (град). Теплопотери на обогрев свежего воздуха ~95~: где бсвеж. (Г) — расход свежего воздуха для вентиляции помещения (кг/с), Свозд. — удельная теплоемкость воздуха (Дж/кг град), Тв. — температура воздуха внутри здания (град), Тн.

— температура воздуха наружная (град). Уточним исходное уравнение (2.20) для изменения температуры: рКС вЂ” „= Д„„, (г) — ~ ЙЕ(Тв (г) — Тн. (г)) — бсвеж. (г) Свозд. ЬТ, Примем значение Тв.ф за действующую температуру воздуха в помещении «силосе) Т(~). Выразим Т«~): энергетического баланса (55, 92-94, 961, запишем уравнение тепловой энергии, влияющей на изменение температуры воздуха внутри помещения: сМТ(г) рУС вЂ” + ЙЕТ(г) = Д„„(г) + ЙРТн. (г) — 6свеж.

(г) Свозд. ЛТ, Разделим обе части уравненти на 1Р, получим; р Р~™+ Т(г) = — (~„~„(г) + — Т (г) — — 6„, (г)С„, ЛТ, (2.23.) Уравнение (2.23.) представляет собой дифференциальное уравнение первого порядка, описывающее изменение температуры воздуха в зависимости от задающих и возмущающих воздейств~пь р~с Обозначим Т, = — - постоянная времени и запишем уравнение в операторной форме: (Ттр + 1)Т(г) = — „~ Д„, (г) + То (г) — — 6„, . (г)С„, ЬТ (2.24.). Из полученного уравненти 2.24 следует, что Т(1) зависит от Я„„,(~), Тн ф и Ссай,(~). Далее необходимо исследовать влияние этих параметров, 2.6. Влияние управляющих и возмущающих параметров на температуру воздуха в силосе.

1. Значение температуры наружного воздуха Тн определяется среднегодовым графиком температур для конкретного географического положенти технологического помещения ~38~. Найдем передаточную функцию для изменен~и внутренней и наружной температур из (2.24.): Т(р) 1 и~т1(р) = Т (Р) (Т Р+1) где Т(р) — изображение Лапласа для внутренней температуры, Тн. (р) — изображение Лапласа для наружной температуры, Тт — постоянная времени.

Процесс изменения температуры обладает инерционностью и описывается типовым инерционным звеном. В зимнее время года процесс можно охарактеризовать остыванием здания силоса при отсутствии активной системы отопления и других источников тепловых потоков, влияющих на баланс температуры. 1 2.

Составляющая — Д„„(г) учитывает влияние системы отопления, ~с~ обеспечивающей необходимое количество тепла для поддержания теплового баланса помещения. Передаточная функция для изменения температуры воздуха внутри под воздействием поступающего тепла будет выглядеть следующим образом: Т(р) 0--. (р) (Ттр + 1) где Т(р) — изображение Лапласа для внутренней температуры Д„„(р) — изображение Лапласа для работы системы отопления, Е~-= — коэффициент действия системы отопления, Тт — постоянная времени. Этот процесс изменения температуры также представлен типовым инерционным звеном. 1 З.Составляющая - — 6„, . 6„, ЬТ учитывает затраты тепла, ~сК обусловленные компенсацией перепада температуры ЬТ приточного и внутреннего воздуха в помещении. Расход свежего воздуха 6„, Зависит от производительности системы вентнляции и принимает значение, установленное контуром управления для стабилизацтпт значения качественного состава воздуха.

Опишем взаимосвязь между изменением температуры воздуха Т(р) и расходом свежего воздуха 6„, (р): где Т«р) — изображение Лапласа для внутренней температуры воздуха, 6„, (р) — изображение Лапласа для расхода свежего воздуха, 1 К == 6„, ЬТ вЂ” коэффтщиент действия системы вентиляции, 77 ҄— постоянная времени. Процесс инерционный и представлен типовым инерционным звеном.

Увеличение расхода воздуха приведет к снижению температуры воздуха при условии наличия положительного перепада температур и к увеличению — при отрицательном. Комплексное влияние на температуру внутреннего воздуха внешних факторов можно описать структурной схемой, показанной на рисунке 2.4. Рис. 2.4.

Взаимосвязь температуры воздуха внутри силоса и различных возмущающих и управляющих параметров. Таким образом, температуру внутреннего воздуха Т® как обьект управления можно представить динамической системой, на которую оказывают влияние три входные величины: одно управляющее воздействие Я„, ф и два возмущающих Т„ф и б, ® Управляющее воздействие„представленное подачей тепла от системы отопления с передаточной функцией Ж, ~р), направлено на компенсацию возмущений в виде потерь тепла через ограждающие конструкции (при положительном перепаде внутренней Т~1) и наружной температур Т„ф), описанные передаточной функцией %,~~р), и потерь тепла в процессе работы системы вентиляции по подготовке свежего наружного воздуха.

Расход свежего воздуха б,. ф определяется в процессе работы контура стабилизации качества воздуха, и его влияние на температуру Тф описано передаточной функцией 'А'.з(р). 2.7. Влияние возмущающих и управляющих воздействий на абсолютную влажность воздуха в силосе С использованием рассмотренного выше подхода опишем динамическую связь влажности воздуха в технолоптческом помещении с управляющими воздействиями и влияющими возмущениями. Исходным уравнением для описания содержания влаги в воздухе примем следующее уравнение [971; Р~ 6свеж.(~)Мсвеж.(") бух.(~)Мух.(~) + 6иар.(") (2'2б ) где р — плотность воздуха (кг/мЗ), У вЂ” объем воздуха (мз), М(~) — абсолютная влажность воздуха в технолопгческом помещении (с ило се) (кгв еды' кгвоздух), 6„® — расход свежего воздуха (кг~с), М„(С) — абсолютная влажность свежего воздуха (кг„„„/кг„,д„), 6 (г) — расход уходящего воздуха (кг/с), М (г) — абсолютная влажность уходящего воздуха (кг„д„/кг„, „), 6„„„(г) — расход пара (кг/с).

Для прямоточной системы вентиляции расход свежего воздуха 6свеж. примерно равен расходу уходящего воздуха 6ух. (при условии, что воздух не сжимаем, имеет постоянную плотность (р=солИ.), и размеры комнаты неизменны (У=солюс,))„так же в первом приближении будем считать, что влажность уходящего воздуха из помещения равна действительному значению влажности воздуха Мух.(г)=М(г). Тогда исходное уравнение примет вид: рК вЂ” + 6 (г)М(г) = 6„,. (г)М„, (г) + 6„,„(г) (2.27.) Преобразуем уравнение, разделив его на 6 „(г): р«' «~М(г) 6„, 6 «,(г) — +М(г) = — ""М„.(г)+ " 6 «Й 6 "~' 6 (г) рУ Обозначим — = Тк и запишем уравнение в операторном виде: (ТмР + 1)М(г) с Мсвеж.(г) + 6 6пар.(г) 1. Влажность воздуха М„Определяется климатическими условиями репюна.

Необходимо учесть влияние параметра через передаточную функцию, которую найдем из дифференциального уравнения: ю~~(р) = мф) мсвеж.(Р) (т««««'+1) где М(р) — изображение Лапласа для влажности воздуха внутри технологического помещения, М„. (р) — изображение Лапласа для влажности свежего воздуха, Тм — — —. — постоянная времени процесса увлажнения. рУ с Как видно из передаточной функции, процесс является инерционным и описывается типовым инерционным звеном.

Процесс представляет собой проветривание помещения наружным воздухом, что при отсутствии внешних воздействий, влияющих на изменение влажности воздуха, приводит влажность в помещении к значению влажности наружного воздуха. 2. Расход пара 6 в является задающим воздействием, компенсирующий дефицит влажности в воздухе. Учтем влияние параметра передаточной функцией, связывающей влажность воздуха М(г) и воздействием 6 р(г): (2.30.) 6 . Ф) (тмР+1) где М(р) — изображение Лапласа для влажности воздуха внутри технологического помещения, 6,.