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

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).