Рекомендации к разработке модели водонагревателя. О реализации обратной связи. Рекомендации к проведению синтеза регулятора с использованием приемов оптимизации. Функция желательности Харингтона, страница 3

Отлично выполненная разработка ПТ не должна содержать грамматических и стилистических ошибок в пояснительной записке. В блок-диаграммах необходимо наименование блоков приводить в редакции оригинала (англоязычное). Писать русские слова латынью недопустимо. Расшифровка названий с английского должна приводиться в пояснительной записке при представлении каждого блока. Работоспособность (качество) каждого блока и модели всей системы должно подтверждаться в тексте (при необходимости – переходными кривыми). Все иллюстрации должны приводиться при надлежащем оформлении в соответствии со стандартами Российской Федерации.

Рекомендации к разработке модели водонагревателя

Для разработки модели водонагревателя из исходных данных используются ряд параметров, наименование, обозначение и размерность которых следующие:

– температура воды на выходе         Т2, оС;

– температура воды на входе            Т1, оС;

– температура окружающей среды  То.с, оС;

– расход воды Q, м3 /c;

– удельная теплоемкость воды         с, Дж/кг оС;

– масса воды в баке                            m, кг;

– сопротивление теплоотдачи          ,Вт/oC

В устройстве водонагревателя имеется теплоэлектронагреватель (ТЭН), величина мощности которого определяется в соответствии с законом Джоуля-Ленца и учетом изменения величины сопротивления в зависимости от температуры по линейному закону.

, где - температура ТЭНа в холодном состоянии, Ом; =0.022 - термический коэффициент (задается для нихрома), 1/oC .

Электропитание ТЭНов выполняется от регулируемого однофазного вторчного источника напряжения  с тиристорными или транзисторными ключами. При этом обеспечивается изменение величины напряжения за счет изменения скважности [3]. Коэффициент возможного форсирования действующего значения напряжения желательно обеспечивать не более 1.5. При этом в соответствии с законом Джоуля-Ленца форсировка подводимой мощности составит 2.25, что соответствует общепринятым нормам. Согласование ТЭНов с вторичным источником питания (ВИП) выполняется через понижающий трансформатор.

С поверхности бака водонагревателя в нагретом состоянии тепло рассеивается в окружающую среду. Отвод этого тепла характеризуется тепловым сопротивлением теплоотдачи.

С учетом представлений о тепловом динамическом балансе математическую модель для определения температуры воды в баке водонагревателя при структурном моделировании её динамических свойств необходимо представить в соответствии с выражением

,

где ; ;;

При этом необходимо учитывать представление всех размерностей величин в общепринятой в Российской Федерации системе единиц СИ.

Для системы автоматического регулирования (САР) существенны показатели перерегулирования (двухстороннее ограничение по величине) и условие обеспечения возможного минимума расхода энергии на регулирование при парировании возмущающего воздействия (скачкообразное увеличение расхода воды) без существенного снижения потребительских свойств, проявляющихся в длительности переходного процесса.

При нагреве в калорифере необходимо оперировать удельной теплоемкостью при постоянном давлении (изменением удельной теплоемкости воды от температуры в инженерной практике пренебрегают).

Удельная теплоемкость воды при постоянном давлении с достаточной для практических целей точностью может быть принята равной 1 кал/0С.

Обращается внимание на необходимость при определении динамических параметров модели соблюдать размерность величин удельной теплоемкости в Дж/кг 0С, а массы воды в баке в кг. Внимательно ознакомьтесь с последним разделом методических указаний.

О реализации обратной связи

Контроль температуры воды, вытекающей из бака, производится термопарой, параметры которой при линейной интерпретации свойств представляются передаточной функцией

.

Коэффициент передачи термопары определяется по её градуировочной характеристике (файл поддержки «Сведения о САР периодического нагрева».