Шарипов А.А. Система электроснабжения повышенной надежности для медицинских учреждений (1005960), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

В этом66случае все ИБП являются потенциальными контроллерами канала обменаинформацией друг с другом или осуществляют саморегулирование приотсутствии межмодульного интерфейса. При практической реализациидецентрализованного принципа используют его модификацию, такназываемой демократический способ, когда каждый ИБП остается активнымв регулировании своего выходного тока, корректируя его таким образом,чтобы приблизить к среднему значению I ср Iн, где I н - ток нагрузки;nn  N  X - общее число включенных ИБП; N - минимальное количествоИБП, необходимых для функционирования системы по мощностнымпоказателям; X - количество резервных ИБП.Каждый ИБП для контроля функционирования своих основныхмодулей и взаимодействия с другими устройствами массива имеет своймикропроцессорный блок управления, который обеспечивает:- алгоритм работы силовых каскадов (выпрямителя, бустера, инвертора,байпаса и прочее) для различных режимов работы;- измерение и анализ аналоговых электрических сигналов различныхмодулей;- связь и обмен информацией с центральным компьютерным пультом;- организацию обмена данными по CAN-интерфейсу с другими ИБП при ихпараллельной работе.В качестве физической среды передачи сигналов по общей шинемультиплексного канала информационного обмена между ИБП используетсямногожильный плоский кабель с волновым сопротивлением 120 Ом.Рекомендуемая длина интерфейсного кабеля для подключения двух портовмультиплексного канала не должна превышать 3 м.

Поэтому массив ИБПдолжен размещаться в одном отдельном помещении, оборудованномпринудительной механической вентиляцией и системой кондиционирования.67На рисунке 5.2.1 показана функциональная схема параллельной работымассива ИБП при демократическом способе.Рис. 5.2.1На рисунке 5.2.1 приняты следующие обозначения: I ср Iн– среднийnток нагрузки; HOST – приоритет захвата магистрали; SYN – синхронизация;CAN – прием/передача данных о состоянии каждого ИБП.Для обеспечения бесперебойного электроснабженияэлектроприемников 1-ой особой группы проектируемого объекта(Перинатального центра) предполагается использование массивапараллельно работающих ИБП с количеством устройств равным трем.

Приэтом каждый ИБП имеет мощность 20 кВт (30 кВА). При этом два устройстваработают в активном режиме, а одно устройство является резервным.5.3 Методы математического моделирования распределенных сетейэлектроснабженияПроведенный выше анализ распределенных систем бесперебойногоэлектроснабжения показывает, что такие системы демонстрируют, какнепрерывные, так и дискретные аспекты поведения. При этом, если дажематематическая модель объекта является дискретной (цифровой), то общийход процесса будет нарушаться в случае срабатывания логического правила,68обуславливающего попадание вектора состояния системы в некоторуюобласть.

То есть дискретность поведения системы будет связана не снекоторым элементом дискретизации, а с логическими правилами поведениясистемы при наступлении некоторых событий. При этом поведениесистемы, может мгновенно (с точки зрения масштаба времени исследуемогопроцесса) измениться, или осуществить этот процесс достаточно медленно, вмасштабе времени сопоставимом с основными процессами системы. Такиесистемы, проявляющие свойства, как непрерывных систем, так и дискретных,со сложно вычисляемым, на основе поведения системы, интерваломдискретности, называются системами с логическим управлением или болееточно событийно-управляемыми системами [27].Для описания причинно-следственных связей между событиями втаких системах часто используют логические или автоматные модели, вкоторых время переходных процессов можно принять равным нулю. К такимсистемам относят распределенные электрические и телекоммуникационныесети, типовые системы массового обслуживания, экономические системы,многие социальные системы и прочее.Очень мощным инструментом исследования событийно-управляемыхсистем управления является аппарат сетей Петри, которые представляетсобой модель описания потоков событий в системе [28].Сеть Петри состоит из четырех основных элементов: множествапозиций P  { p1 , p2 ,..., pn } , множества переходов T  {t1 , t2 ,..., tm } , входнойфункции I : T  P , которая отображает каждый переход t j  T вомножество I (t J ) входных позиций перехода, и выходной функции O ,которая отображает переход в множество позиций O(t j ) , называемыхвыходными позициями перехода.Понятие «событие» обычно интерпретируется, как изменение какой –либо компоненты ситуации или процесса (в случае проектируемого объекта –69это отказ или сбой в электроснабжении электроагрегатов системы).

Связьмежду переходами или позициями определяется с помощью условий, каждоеиз которых имеет всего два значения: истина (выполнено) или ложь (невыполнено). Переход может наступить, если выполнены все условия, откоторого зависит его наступление. Если переход наступил, то изменяютсязначения некоторых условий. Связи между позициями (условиями) ипереходами (событиями) в модели Петри изображаются в виде двудольногоориентированного мультиграфа с двумя типами вершин: кружками иполочками, и кратными дугами. Кружки или позиции соответствуютусловиям, а полочки переходы – событиям. Позиции и переходысоединяются дугами.Если позиция (условие) p j является входной для перехода (события) ti ,то дуга направлена от p j к ti .

Если позиция p j является выходнойпозицией перехода ti , то дуга направлена от ti к p j .Если условие выполнено, то внутри кружка помещается маркер (точка),и, в этом случае говорят, что условие маркировано или размечено. При этомдля сетей Петри общего вида допускается наличие более одной метки впозиции.Достоинством языка сетей Петри является то, что он позволяетописывать параллельные процессы, а также имеет средства для описания иразрешения конфликтных состояний, когда необходимо запретитьодновременное развитие нескольких процессов [29].Формально сеть Петри определяется следующим образом.Сетью Петри V называется набор из пяти элементов видаV  P, T , I , O, M 0  ,гдеP  { p1 , p2 ,..., pn } - конечное непустое множество позиций или условий;T  {t1 , t2 ,..., tm } - конечное непустое множество переходов или событий;70I : T  P - является входной функцией: отображает переходыt j  T , j  1, 2,..., m в комплекты входных позиций (условий) I (t j ) ;O : T  P - является выходной функцией: отображает переходыt j  T , j  1, 2,..., m в комплекты выходных позиций (условий) O(t j ) ;M 0 : P  {0,1, 2,...} - начальная разметка сети V .Следует учитывать, что множество позиций (условий) и множествопереходов (позиций) не пересекается, то есть P  T   .Маркировка сети Петри V задается в виде векторной функцииM : P  {0,1, 2,...} , которая определяет число меток в каждой позиции сети.То есть маркировка в каждый такт времени задается векторомM  (1 , 2 ,..., n )T , n | P | .

Распределение меток в позициях сети Петриопределяет порядок ее выполнения, который зависит от последовательностиреализации переходов. Переход (событие) может быть реализован(разрешен), только если он становится активным, то есть когда каждая из еговходных позиций содержит число меток не меньшее, чем число дуг,соединяющих ее с этим переходом. Когда переход имеет нескольковыходных позиций, после его реализации все они получат метки, то естьпроизойдет распараллеливание процесса.В обычных (оригинальных) сетях Петри предполагается, чтореализация перехода рассматривается как мгновенное событие, занимающеенулевое время.Выполнением сети Петри управляют количество и распределениемаркеров в сети.

Сеть Петри выполняется посредством запусков переходов.Каждый разрешенный переход запускается удалением маркеров из еговходных позиций и образованием новых маркеров, помещаемых в еговыходные позиции. Как уже отмечалось, переход запускается удалениемразрешающих маркеров из его входных позиций и последующимпомещением в каждую из его выходных позиций по одному маркеру для71каждой дуги. Запуски переходов могут осуществляться до тех пор, покасуществует хотя бы один разрешенный переход.

Когда не останется ниодного разрешенного перехода, выполнение переходов и работа сети Петрипрекращается.Следует отметить, что сеть Петри представляет собой модельструктуры управления, но не отражает связь управляющего блока собъектами управления, в случае проектированного объекта с конкретнымиего электроагрегатами. Поэтому появились различные расширения сетиПетри, которые позволяют моделировать взаимодействие сети суправляемыми объектами. Например, в одном из подходов, в сеть Петривводилось специальное множество позиций, каждая из которых представляетсобой отдельный входной или выходной символ, характеризующий условиевзаимодействие с объектом. В позицию, соответствующую входномусимволу, метка помещается извне, а не в результате реализации переходовсети.

Метка, появившаяся при выполнении сети Петри в позиции,соответствующей выходному символу, удаляется после выполнениядействий с объектом управления.Сеть Петри позволяет анализировать и моделировать логику поведенияраспределенной сети при наступлении в ней тех или иных событий(аварийных ситуаций). Для моделирования этих процессов имеются целыйряд программных продуктов [30]. Однако сети Петри не позволяютмоделировать одновременно непрерывные процессы и влияние на нихразличных управляющих воздействий, а также логику переходов от одногосостояния системы к другому при попадании количественных показателейсистемы из одной области допустимых параметров в другую.

Онипредназначены только для анализа логических возможностей перехода отодного множества ситуаций (событий) к другому. Поэтому дляодновременного анализа процессов управления непрерывными процессами и72дискретной последовательностью событий в распределенной системеприходится использовать другие инструментальные средства.Математический аппарат для исследования таких событийноуправляемых систем пока развит достаточно слабо. Однако, из-за высокихпрактических потребностей анализа подобных систем, было разработанодостаточно большее количество программных реализаций имитационногомоделирования. Одним из широко распространенных программных средствдля моделирования дискретно –событийных систем является пакет Stateflowсреды Matlab. Пакет реализует визуальную технологию программированиягибридных автоматов, которая является расширением теории конечныхавтоматов [31].В этом пакете (Toolbox) простейший гибридный автоматпредставляется в виде направленного графа, имеющего графическоепредставление, показанное ниже на рисунке 5.3.1.Рис.5.3.1Единственная вершина графа гибридного автомата отображаетдинамику объекта управления в фазе ожидания системы (между моментамиее срабатывания).

Грани графа задают переходы. С вершиной сопоставляетсямодель объекта управления (набор начальных состояний идифференциальных уравнений для непрерывного динамического объекта,набор начальных состояний и разностных уравнений для дискретногодинамического объекта и прочее). Грани – это фаза реагирования. Каждой73грани ставится в соответствие условие перехода к этой фазе и действие,осуществляемое системой в этой фазе.Основой пакета Stateflow является SF – диаграммы, создаваемыеграфическими средствами пакета, на основе анализа спецификаций(требований) к системе.

Характеристики

Список файлов ВКР