Моделирование систем и процессов нефтепереработки и нефтехимии.Модель для имитации динамических рядов многомерного объекта

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

Уфимский государственный нефтяной технический университет

Кафедра автоматизации технологических процессов и производств

Курсовая работа

по дисциплине

«Моделирование систем и процессов нефтепереработки и нефтехимии»

Вариант 23

Выполнил: ст. гр. БАТ-14-01                                                             

Проверил: доцент каф.АТПП                                                            

Уфа  2017г.

ЗАДАНИЕ И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

На выполнение курсовой работы (КР) по курсу

«Моделирование систем и процессов нефтепереработки и нефтехимии»

Цель работы: Научиться формировать модель для имитации динамических рядов многомерного объекта, обеспечивающих максимальную точность идентификации в условиях действия случайных помех.

Вариант задания: 23

Таблица 1 – Исходные данные

Вар.	W11				W12				W21				W22
	K11	T11	E11	t11	K12	T12	E12	t12	K21	T21	E21	t21	K22	T22	E22	t22
23	7,4	9,7	2,2	1,2	9,2	8,5	0,7	2	1,4	7,8	0,8	2,9	1,6	14	0,7	2,1

Часть 1: Получение динамических рядов для идентификации а) разделить передаточные функции апериодических звеньев 2-го порядка на два последовательно соединенных инерционных звена 1-го порядка б) составить в MatlabSimulink схему согласно варианту задания для формирования динамических рядов без шума и с шумом величиной 0.5, 5, 50% от величины выходного сигнала для последующей идентификации в среде Matlab GUI Ident.

в) настроить блоки схемы, получить спектр исследовательского сигнала г) сформировать 12 динамических рядов размерностью 1000, 10000,100000 (с разрешения преподавателя можно уменьшить размерность на порядок ) без случайного шума и с шумом величиной 0.5, 5, 50%.

До формирования динамических рядов нам надо разделить апериодические звенья второго порядка на два инерционных звена. Разделим первую передаточную функцию апериодического звена второго порядка

Для этого надо найти корни квадратного уравнения в знаменателе:

D=b²-4ac=()²-4**1=1445,222

Все остальные передаточные функции имеют комплексные корни в знаменателе, их мы не делим.

2.

3.

4.

1 Формирование динамических рядов в Simulink

Передаточные функции апериодических звеньев 2-го порядка разбиваем на два последовательных инерционных звена 1-го порядка (W11,W22, W12, W21). 

Построимструктурнуюсхему

Рисунок 1 – Схема 1

Определим параметры настроек блоков входного сигнала. Для этого рассчитаем время дискретизации в генераторах белого шума на входе системы по формулам:

; округлим до 30 с.

; округлим до 40с.

Интервал дискретизации для WhiteNoise 1, WhiteNoise 2:

Рисунок 2 – Окно настроек генераторов белого шума

Время моделирования системы (при динамическом ряде – 1000) возьмем таким, что бы все переходные процессы вошли в установившийся режим. Для этого построим переходные характеристики всех передаточных функций и определим максимальное время установления процесса.

Рисунок 3 – Схема передаточных функции апериодических звеньев

Рисунок 4 –Переходная характеристика W₁₁

Рисунок 5 –Переходная характеристика W₁₂

Рисунок 6 –Переходная характеристика W₂₁

Рисунок 7 – Переходная характеристика W₂₂

Рисунок 8 – Настройка блока ToWorkspace (х)

Рисунок 9 – Настройка блока ToWorkspace (у)

Далее надо настроить генератор белого шума на выходе системыю Выберем дискретизации генератора белого шума такое же, как и время дискретизации моделирования системы.

Рисунок 10 – Настройка времени дискретизации моделирования системы

Время дискретизации моделирования системы задали 0.1, значит и время дискретизации генератора белого шума выберем таким же.

Рисунок 11 – Настройка времени дискретизации блоков генератора белого на выходе

Теперь определим величину размаха амплитуды выходного сигнала без помехи.

Рисунок 12 – График вход/выход первого канала

Рисунок 13 – График вход/выход второго канала

Для первого канала размах примерно равен 11.6 и второго канала размах примерно равен 8.

Подберем мощность генератора белого шума на выходах так, чтобы их размах равнялся половине размаха на соответствующих выходах.

Рисунок 14 – Окно настройки и график размаха первого генератора белого шума (5.8)

Рисунок 15 – Окно настройки и график размаха первого генератора белого шума (4)

Рисунок 16 – График вход/выход первого канала с 50%-ной помехой

Рисунок 17 – График вход/выход второго канала с 50%-ной помехой

Полученная мощность соответствует 50% помехе(500 и 250), для 5% помехи возьмем мощности уменьшим на два порядка(5 и 2.5), а для 0,5% помехи на четыре порядка(0.05 и 0.025).