автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Многоканальная система автоматического управления кондиционированием воздуха производственных помещений

НАЦЮНАЛЬНИЙ ТЕХН1ЧНИЙ УН1ВЕРСИТЕТ УКРАТНИ "КиГвський полаехшчний ¡нститут"

:Г6 ОА

/ 3 НОЙ Ш7

На правах рукопису УДК 681.53

К!селичник Олег (ванович БАГАТОКАНАЛЬНА СИСТЕМА АВТОМАТИЧНОГО КЕРУВАННЯ КОНДИЦ1ЮВАННЯМ ПОВ1ТРЯ ВИРОБНИЧИХ ПРИМ1ЩЕНЬ

05.13.07 "Автоматизация технолопчних процес!в та виробництв"

АВТОРЕФЕРАТ дисертацп на эдобутгя паукового ступеня кандидата техж'чних наук

Ки?в - 1997

Дисертацшю е рукопис. Роботу виконано на кафедр! електроприводу га аатоматизац1Т промиелових установок Нацюнального техн'шног с ушаерситету УкраТни "КПГ

Науковий кертник: Лауреат державно! преми УкраТни, доктор техмчних наук, професор Попович М.Г.

0ф*щ1йнi опокенти: Доктор техн!чних наук, професор Грищенко А,3.

Кандидат техжчних наук, доцент JiicoecbKHM B.C.

Проащна устаноаа: ¡нститут електродинамжи НАН УкраТни, м.КиТв

Захист вщбудеться " 2Q" ЖиЪ/ЧНЛ 1997 р. о годин! на

заадант спекал ¡зоааноГ ра^и Д 01.02.08 в Нацгональному техничному yKisepcHTeTi УкраТки "КиТбський полгтсхжчний ¡нститут" за адресою: 252056, м. КнТв-56, пр. Перемоги, 37, корп.

, ауд.^6 •

3 дисертацкю можна ознайамигись у 5|блютец1 НТУУ "КП!" Автореферат рсзкгланий

Вче!;ий секрегар слеуалЬова.ю" вченоТ ради Д 01.02.08 доктор техжчних наук,

професор . У — В.Д.Романенко

АН0ТАЦ1Я

Загальною метою дисертацШноТ роботи е розробка та дослцркення багатоканальноТ систэми автоматичного керуеання кондиц^яванням поелтря виробничих прим|щень (САККП), з допомогою йкоТ забезпечуетъся виконання сгн!тарно-тохн'чни>! норм Ыдносно параметр^ по вир л вкрсбнкчи;; прим|"щень при п1дпищенн( техн1ко-економГчнюс псказыкк1а за рахунок регулювання еитрзт поа!тря, температур«, еологост! ! збережшкя електроенергн.

Для досягнення поставлемоТ мети в дисертац!йнш робот! сиршгкэ наступи! головш питания;

-проведено аналЬ технолопчних оссблизостей процгсу кондищоваикя поаггря, ('снуючих систем керувення ним та сформульовано вимоги до багатоканальноТ САККП у в!дпов!дност! з и этою роботн;

-розроблен» матемотнчиу модель багатоканальноТ САККП та 7Т ел«мент!в;

-отримано структуру систеии та алгоритм керуеання продуктизностями послузозно-лрацюючюс пригслизного та вптяжного вентилятора л адаптуванням до опору мерата руху гсоапря ка баз! керованих асинхроннюс олоктроприоод!в;

-розроблено структуры! схем и систем автоматичного керуванкя температурою в примиценш, аппаратурах) на шкод! камери грошувсм'Л для лГгнього та зимогого пср!од1з та цифрових каскадннх систем керувення температурою ! волог!сткз;

-розроблено процедури синтезу регулятор?» продуктнвностеЯ сектилягср/з, температур в примщенн! та на виход! камери зрошуеенмя, температури та иологост! каскадкмх схем керуаання; -проведено досл!джемня багатоканальноТ САККП.

. АВТОР ЗАХИЩАе Шатэматнчну модель багатоканальноТ САККП,

2.Структуру сметами та алгоритм керуеання продуктивностями послщовно-працюючкх припли»ного та витяжного вентилятор!а з адаптуванням до опору мереж руку поштря на баз! керованих асинхронн:« елактр0прн80Д1а.

3.Методику визначеиня параметров та структуру систем автоматичного керуеання температурами в прим!щакм та на виход! камари зрошуаания для Л1тнього та зинового перюд1з, цифропих каскаднкх систем керугакня темпер лурою та волоп'стк» э пркгищзнш.

Д.Результати досл'щження бггагоканалькоГ САККП.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОЗОТИ

Ачтуг.гьЫсур внр|Ц|уеаноТ задач) . Одним ¡а голозних актуальных заадань е зг.бозпачоння налвжних умоа прац! людей у снробнс.чич прим¡щзпнях. У циому напряику на ос7ання роль наложить забезпсчскна спрнятлиаого атмосферного серадоаища на шдприемства'с, що зумовлетс имрскз внкорнстанил промислоьих систем комдиц!ювання псвлря.

Б сучасних умоЕах «¡стели автоматичного ксрувсння кондицшганням гда'тря САККП виробмичих при?.ц"щгнъ позинш зебозпсчусати Ыдлоаадну яшстъ шкракл!мату в прим!щонн! при умов! шдаящзнил ршяз ензргозбераяення.

Найбтьш розпсвсюдшиа тсхнолопчна схема кондищюгалнл' внробничих лримщень еилочас, як правило, да! сонптяторш установки з игкорогаьимн елоктроприаодами: придлиану, яка здшсниг подачу тоштря о прим11Двння, та витяжну, яка забезпочуе його омдалзння. Внкоркстшшя накероваиях вэнтилятор!в, продуктивное^ яких вибран! у в!дпов!дност! з мексимальнини сидтаммями ииидлиаих гоз!а, пялу, тепла, при окрам их режимах роб1т с цэху (напрнилад, при назначних вид1лзннях шшдлизих доьишок ! тспловидтгжях) призьодить до зайвих етраг елекгроенерги для подач! эначно гаани^ногс с6"е«у зоаншнього пошгр.я та теалоензргП на кого прогртання ни охолоджання. ВибЕр вентиляторов та привадних даягук!» здшенгоать на основ! приблизиого розрахукку опору мереж! руху пог!трл та бзкгних солнчим иродуктианостей з подальшим иалаштуаанням еолнчин продуктизяоетей за допомогою направляючих агсратЬ чй гасуво!-« Цо спр*;чишог низьку точглсть шдтриченкя ентрат г.эаГгря та зайс! втратн сг.г.стросн^рп™ при зменшгнм! г.родуктшностой до бсг;саиого сначзккя с

• • I т*

поршнянн! з керовоними за рахуиой акшн частоти ооерташи сстгллтора;-;». Кр!н цього зм!на опору марок! руху пов!тря, напрнклад, при забизакш ф!льтр!с, викликае нгобх!дшсть г.грюдичнэго контроля та корсюуТ ьаличин яродуктианостаа зентиллтор!а напрозляичими аларатами чи засуаками.

• Тому значну перспективу ысс ьлрогаджошя для приводу сонтилятор!в кероаанях ксинхронних електрсприводЬ, як! габззпочують нзобл!дний д1апазоя керуаання продуктизностямн » б!льш економтшй споаб ?х змши, нЬк при сикоригтонн! напразляших с,парат чи засуют

Стсорення на баз! керованих сантнляторних установок замкнаноТ по продуктивности* систем» автоматичного кврування шдзищить як!сть каруаання ситратамн повпря та тезоако-економйш показники твхнолоп'чмого гроцвсу кондиц!ювання поа!тря.

Для п!дтримання параметр!«} мжрокл!мату в прим!тем« з налгжнею ТОЧК1СТЮ нео6х!дна розробка систем автоматичного керуаання температурою та волоп'стю, яы забезпечують потреби! показники якост! керуаання в заданому д!апазон! витрат пов!тря.

Тому розробка багатоканольноТ САККП, яка включае електромехан|'чну систему керувания продуктивностями прмпливного та витяжного вентилятор!в

! систаки керуссння температурой та солоНетю гтог!тря г.нрсйтпюс пр:<м!щзкь, е елтуальням гезданиям.

Робота сиконап у Ыдг,с>з1дг.оет> э планам н2уксзо-деел1дннх рсб!т кс.фздри слгхтропркгоду' та г.ьтомзти??.ц!Т .громислозия устглге^с". НгцЬнагыгаго тсздЫигго у^гсрагготу УпргТнн "КкТгвькк!! пол!тм,!,!»1'"'!

¡истигут",

?-г*,гмг,,, ¿»«<иДля пкр?ш5нкя пгстгзл?»:::* с.;::ор|'.сто1угзл::сь е1япсз!ян1 рэзд!ли тсорП сзгокагснюго слтягропркзоду» тгплэт-лиТгл, тсср!Т турбомгдаш та цкфрзяз

поягг?.; у ретрсбц! -ялгоритнл !«ру«;!!ня та и2г:мзгнчноТ модзл! САК продуктаностям:-, приллкгкого та Е1!тя:я!оп> пгнтял-тор!з з адзэтусгнигм р,о опору ггрсг-? руху паг!трп ю б-.5{ кзрсамв« естгроик:« слзктроприаод|*о;

*с.атгиат!!чш« г'.одолзй снстсм азтопатичкаго керувзння тсинзргтурогэ в прнм!щгиш та температурою на еиход! ксмери зрошузсния для лткього та гимозого пзр!од!» з урзху:г.милн Тх озасмозв"лзху через ютидкцгаиер I кзл(н!йких хсрзиторкети» тръо.сагоы''' гм1шувалм(ик клаглшз;

-пэтепатнчшк иодолзй цкфрсанх каскздних систем кзругзкт тзмггрзтуро!э { сологГсто а прнЫщзнн! з урагуеомням Тх зз"язку чсрзз ей "с: а 5 кондкцЬпзр та излМнних характеристик трьохкоясвкх зм[шувальних иягпан!а;

-структурно? сягма бйгато^.чзльно" СА1У(П, методик и спрощчнкя тз синтезу.

и>ии>ст». Впрсзадження бегатокенальноТ САККП злбззлзчус к;обх!дку ■ лн!сть. мЬрочлЬиту п:грсбж:чого пркм!щвння при гнит-гек;;! еияргознтрат.

Рогрсблзнэ прогргг.тз гг.5сгпечвкня по досл}даезнн» САККП надте змегу аатомагизувагн процге прозктувсмня систем кондиф'юзаиня поз!трл,

Розроблзко (ккгн«рн| методики розрзхунку р9ГуЛГ,ТОр1з прЬдуктквноетай вентилятор!,:, температур я грнк1щ<гкк! та из енход) камер-,! гро'л^п-::!!;:, тгмпературн та гологоемкту каекпдж« схоп керуссиня.

Е^2ЖМ.|!з_рззулстатЬ ге'Чти. Результат» доевдкзнь принн.тп !

г.кхоркйтопуютьея в проскшк реботгес ВАТ' "КйТвгрочелектропрозкт".

Матер!али диссрга'Д вкг.оргегтосуаться я начальному проц?с1 г.г.фгдрн слзктрогрпгоду та сзтсиатизсцн промислоакч устаномк НТУУ "КПГ о лабораторному практику»! по »сурсу "М1кропроцзсорн! пристрсТ тл системи", при дипломному просгпупакн! та бакалазрських сипусктк роботах

Апоо6?и,!г; роботи, Осиоэн! результата днсертац(йноТ робот допов(далмсь I обговорюаалнсь ка конферещ» з мЬкнародною участ»

'Проблеми авгоматизованого електроприводу.Теорш i практика" (Алушта, 1936р.), cewiHapi "Проблеми створення елактродвигунт i автоматизованих електролриводт змжного струму" у склад! комплексно! проблеми "Науков! ссноои електроенергетикм" НАН Ухра7чн,199б р., на заа'даннях кафедри елсктроприводу та автоматизацн промислових установок НТУУ "КШ".

Публ!кацп, По те mi' дисертацшноТ роботи опубл!ковано G друкосаних г.раць.

Структура та об"ем роботи. Дисертац!я складаеться з вступу, чогирьох розд1Л|'в, шдсумшв, списка використаноТ лЬератури (104 иакменування), чотирьох додатмв на 51 стор!нц!. Вйкладена на 180 сторжках основного тексту, мае 85 рнсунк!в i 12 таблиць.

СТИСЛИЙ ВИКЛАД РОБОТИ

У ectyni дано загальну 'характеристику роботи та сформульоаано голоам положения, ям виносяться на захист.

У першому розд'|л'| розглянуто технологии!, електром.ехамчн! та теплэтехн!чн1 аспахгн побудоеи систем кондиц|'ювання пов1тря, методи кгруаання оснооними параметрами мжрокл1мату, проведено анал13 ¡снуочих тсхнолопчних схем оёробки повпря та систем керування ними. Показано, и;о використаинл вентмляторних установок з некерованими елзхтроприводами для л о дач i та видалвння повпря з примщвння спрнчинюс кизьку точность шдтримання витрат повпря та призводить до зайвих витрат елгктричноТ енаргГГ.

Сформульовано постановку задач! дослдокення по розробц! багато канал ьноТ САККП.

Розроблювана багатсканальна САККП грунтуеться на ¡сиуючж, и-ироко-розповсюджежй прямоточной технолог!чн!й схем! обробки пов!тря (рисЛ), при яшй зовн/шне пов!тря о лтн'й перюд проходить послщовно через камеру зрошування КЗ, калорифер другого п!д!гр!вання К2, приппивннй вентилятор В1, прим!щення, витяжний вентилятор В2. Посл^доанють руху пов!тря для зимового лерюду: калорифери попереднього КП i псршого K1 niflirpiBaHHfl, КЗ, К2, В1, примидення, В2.

Керування витратами поапря эдшснюеться насгупним чином.

Сигнал заедания швидкост! обертання вентилятор!а ® формуеться регулятором продуктивное™ PQW вх!дним сигналом якого е сигнал розузгодження м!ж заданою величиною продуктианостей Оо та сигналом з датчика продуктивности ДП. Керован! асинхронн! електроприводи забазпечують в!дпрацавання .сигналу заедания со. Врахоауючи, що вентилятори, припдивний B1 i витяжний В2, двигуни М1 ! М2 е од накосим и, то нашрж характеристики вентиляторов в статичних та динам!чних режимах вважаються однаковими. Робоча точка вентилятор^ визначасться перетином характеристики опору мереж)' та сумарноТ нашрноТ' характеристики

Pua

Примщшя Ai

to

, j, Датчик ■ ' i bancioSxicmj/

рис.г

еентилятор!в. При цьому регулятор продуктианостей забезлечус адаптуоання до опору мереж! проходжвния пое!тря. Рвгулятори швидкостей Рв, та Яе2 формують сигналя заадвння для в!дгюшднкх керованих перетворюваш'а частоти (трьохфазннх джерал струму КДС). Величина заадання продуктивностей вентилятор!в задсеться оператором у в^дповщност! э режимом робгг у цеху.

Керування температурою о прнм!щенн! эдШснюеться шляхом зм!ни пропорцш змЕшуеакнл тсплсност э бойлера температурою Тт ! в!дпрацьованого таллонос!я на виход! калорифера К2 трьохходовим зм!шуаальним илаг.аном 1 (рис.1) у вщпош'дност! з сигналом на виход! регулятора температуры Р,.

Зимою волоп'сть с приы!щенн! регулгаеться зм!ною температури пос!тря на виход! калорифера паршого л!д!гр1вання ! ад!а5атичним зволоженням а камер! зрошування; л!том - пол!трош'чним охолодженням о камер! зрошування. Рогулятори Р3 ! Р, зебезпечують стабМэац!» температури на виход! камори зрошування в!дпов!дно для л!тнього та зимового пзрюдш. Л!том блокуеться регулятор Р3, зимою - Р,.

Система керування температурою на виход! калорифера попереднього пвдгршання використовуеться в зимовий пор ¡од тод!, коли калорифер паршого гпд!гр1вйи;1Я ке мош забезпечити шд!гртання поштря до необх)'дноТ температури самостшно.

8 САККП Еикористсно три датчики температури Д, Д1, Д2. ' . Чих . '*» - о!дпов1дно сигиапи заадань температур поапря в г.ришщенн!, на виход! камери зрошування ! калорифера попереднього П!Д!гр!вання.

У робот! також розглянуто каскадн! системи автоматичного керування температурою та волоп'стю пов!тря в примнценн!, спрощена схема яких нгЕздона ка рис.2. Керування побудоване за п!дпорядкованим принципом. Вкх5дний сигнал регулятора температури в примщенн! Р, с сигналом заадання для контура керування температурою на виход! калорифера другого тд^ркания. Вушдний сигнал регулятора вологост'| в прим>щенш Р4 е заадання« для контура керування температурою иа виход! камери зрошування. Зовмшн! контурн викоиан! цифровими. х • сигнал заадання сологоашсту в прим!щенн!.

Сформульовано вимоги до САККП на приклад! зварювального цеху.

Б!дзначено недостатмю опрацьован1Сть питания створемня математичноТ модал! системи кондиц!ювання та и елвмент^в.

У другому розд!л! розроблвно математичну модель багатоканальноГ САККП.

Розглянуто математичн! модел! атмосфери лрим!щення, як об"екта керування температури, отриман! П.В.Учасшним, М.Б.Халамайзером, Б.М.Четверухжим.

Розроблена в робот! модель мкрокшмату прим!щення, як об"екта керування температури та вологовм!сту, грунтуеться на р1'вняннях, отриманих

Г.В.Арх!повим для динаитн температури о прим!щенн1, Б.М.Четаерухшим, 1СКостирком, Б.Околовкч-Грабовськок» для сологоам!сту

- ^ Мйе. + *гД0+ ЬАК ) , {!]

/ да р+ 1

Дх= 7?-!—(Дх„ + .

^р+1. "

де А?, Atll , Д?, - пркрости температур повпря о примщенн!, приялнвного пов!тря, зоожшнього повпря; ДО - прнр(ст тепловид!лзнь в прикнщзнш; Ах1Ахл - приросты вологовм!ст!в повЬря в прим!щенн| та приплнвного; Дб-прир/ет еологовидтень в прим/щенн!; /г, , , /г3- стала часу та коефВДенти передач!, велнчини яких аалежать в!д селичини ситрат пош'трл д, когф|Ц,|'ента теплопередач! прим!щенкя та повсрхи! теплообм!ну з зозн!шн!м сергдоЕищен; Л#„-маса повЬря в прим!щенн1; р - опаратор Лапласа.

У подал! додатково орахсваио в пли в температури на вояогозшгт I збурвння по теплу О та сологовгЛсту О в!д облзднання та персоналу за допомогою снстемн р!аняиь

Д0= к<£ АР+ (1УлО + клШ)№+ кЖ Дс , (2)

Ав= (<5лц + к,л Ле )Д//Л + *л3 t/nAt ,

да АР - прирост потужност! праиоючого в пригнщзнн! облздгання; '¡л -шьшсть перебуваочкх в прнм1щенн! людей; , Сл0- тепло I сог.ого-вид}ленкя одн!е< людини при усталенШ температур!; к^ кл1, коеф1ц!снтн передачи

Р1вкянкл для опису Евитиляторния установок одержано на осног! двохфазноТ модел! асинхронного двигуна з короткоземкнсним ротором при жиоланн! в!д джэрела струму в систем! координат, тгоз'язанм з потокозчаплэнням ротора Ч',

Ч'4 = +(ше-р» <и)Ч'»+ а ¿и и ,

=-аП-(©с-рл иг /, , Р)

«=Ц1 (Ч^-Ч',/,,)-^ ^

до Меа = аа>*;р.1=2-/р,^.

У модел! прийнято наступи! позначення: Ч*«, , 1в, /9 - Ыдпо^дно проекцД секторов потокозчепления ротора та струму статора на ос! систгми координат, пов'язаноТ з *Р, , да обертесться з шаидк!ст о, На -шаидк!сть обэртания вала та момент опору на ньому; ¡- приведений момент ¡нэрцГГ вентиляторноГ установки; р„- мльк!сть пар полюсш; а- Ыдношення

активного опору обмотки ротора до ТГ ¡ндуктивност! Ц ; ¿!3- взагмна 1ндуктизн!сть обмоток ротора 1 статора; а • коеф!ц!снт пропорцжиост!. Крапками пом!чеж пох!дн1 в!дпов!д|*« величин за часом.

Г)родуктиан!сть посл!дозко-грацюючих приплианого та витяжного вонтиляторш визначбно наступним чином

Од -кц<£>, (4)

да кч- косф!ц!£нт передач!, величина якого заложить в!д воличини опору мера;;! проходжання повГгря.

Загдання адаптувамия сметами кзрування продуктивиостями приплианого та витяжного вентиляторов до опору мереж! руху повгтря-мзтенатнчмо вводиться до г.обудови адаптивно" систем и в!дносно парамзтрш к71 а. Адаптуваиня полягас в саыоналаштуванн! регуляторов продуктивностей гОе та шзндхостей Я,, , Р^ ¡рис.1) у в!дг,ошдност! з! зм!мою опору мереж! руяу пог!трл.

Р!сн;;!шл, ш! описуать калорнфзр з трьохходовим зкишувальнмм .•¡/-.аланом, одаржано у вигляд!:

4 __

ДГ4р= Ачд/// ),

Д7* = (7т - Тог)А*+ (1 - х)АТат , .. • (5) ДГг= А'аДГ.р + к^М, , Ь.Тоу = АцЛГ,я+ ,

£2 ¿«р г.рирост» температур воа!тря на вход! I ви>;од! калорифера; ДГ^,

приросте тзмпзратур тошюнэс1я иа вкод! ! с «ход! калорифера; Д Г„- прир;ст ссрздньоТ темлгратурм тзгиганоа'я о калорифер!; А^ зм!ш гслоаг&иия ■¡рьожодрпого зм1шувального клапану; к4 , к,, к,, к,, Тл

- етси'ц.'енш пградач! та сгела чагу, шличини яких залегать с!д витрат •":. г.

;л модель нлпери зрошування з трьохходовим

- клепаной та шддотои сгмссна иаступною системою ршнянь:

«

АГ„= Тки + >п«Дгэ), (6)

ДПс = (Г,- Тр )Ау+ (1 - и)АТ„ ,

до Л Дг^- приросте тшкзратур пов!тря на виход! ! вход! камер и зрощуЕання; /Ц- грир1ст темпэратури лово'тря назколо камери грошуьания^Т^. - прир!ст темпаратури води, яка подходить в камеру грошуеамня, ДТт- води, яка конденсуетьея е камер! зрошування, Д води

в'п!ддсн!; Тх- температура холодонос!я; Ду- зм!на положения зм!шувальнс?го клапану; Аг& - npuplcr вологовм!сту на вход! камер» зрошування; , Тпа-стал! часу камер» зрошування та п!ддону; /г,, , /г„ , , кщ , кп , -кееф!ц!гнти передач! (воличики Та , А",, , /г„ , 'с„ , «,4 залежать в!д зитрат поп]трл ■

На основ! 05» (2)» (3), (4), (5) та (5) в робот! розроблено структурн! схеми слентромехпн!чиоТ едаптивноТ САК продуктиЕностями сснтнллтор1з, САК температурами в примщенн! та на виход! камери зрошування для лтньего та зниового пер!од!а, цифровых каашдних САК температурой I волоНста в прим!1ценн1.

У робот! обгрунтовано допустнм|'сть синтезу САК температурок» в прим!щенн! та температурою на виход! камери грошуашшя боз урахуваннл Тх зз"лзку через кондиц!онар. Показано, що фактично цен зв'яэок Мае м!сцэ лишэ п!д час запуску САККП чи з>ш! величии продуктивностей вентиляторов (коли в!дсутня робоча зм!на в прнм!щеин!) i час перех(дного провесу в САК температурою на виход! камери зрошування значно менший, н!ж в САК температурой в примщенн!. При синтез! каскадних САК температурой ! волопеш а прим!1Дент використано разультати досл!джень д.т.н, Ч*тверу;;ша Б.М., зпднч» з якими системи керуззння температурою ! еологозм!стом о пригнщэннГ можш вважати незалеленими.

V третьому роздш'| проведено синтез ёагатоканальноТ САККГ).

PciTiba^iö контур!? керуоання шзидкостлии четиронннх двкгун!о ■ еэнт)1лятср!а. роэглянуто на приклад! системи векторного керузання. Оскмькн контури е одиаховимч, то проводиться синтез одного контура.

Величин« запдень струм'ш статора /V в систем! координат,

пов"лзгм!й з Ч'а , сформован! у енгляд!

"1 п »

k - —~-(-/гаю+ ^соЧю) , J

до /г, - !югф!ц!ЕНт пзродсч! джорела струну; /гл- коефш,!ент п!дсилзння лох;:бки б = ю-ет ; а - сщ'ниий пс-раметр я (знаком * позначен! в!дпов!дн! енгнали мадакна).

Сигнал швидкост! ебзртання системи координат

aLuk/L Uq

мс = ряеа4-:—-~Чг • (3)

- Ч»,

Формувгння величин Ua , Uq та а зд!нснено таким чином, щеб габэзпочуватн Ыд"емн!сгь помдноТ знакододатньоТ функцн Ляпунова, внбраноТ у вигляд! кзадратнчноТ форми

10

+ 47,S3) , (9)

до y< , уа - стал' додатн! коеф!ц!енти; = -Ч?д/ ; -Ч'„ ;

S= а -а (а- стала величина на час геремдного процесу в САК):

Un =-ys&inkif<, ,U„ =y,Sji,/r,/4 , Ь = . {10)

При прийшпому алгоритм! контур керуаатп е стшким { забезпачуе б усталеному режим! в!дсутн!сть похибок A'q

Приведения сигнал^ заедания струм!з статор!а до нерухомоТ системы

координат здШскюеться за допомогою координатного пэротворення * * •

ha~id CC8(<Bcf)-/? SI(¡[(0с t) ( /)р=/а а!п(»с cos(ot т) ,

де х- час.

Сяктсг регулятора прэмитивност! РОо проведено енолопчно. При цьому ксруюче заадания ш еибрат у еигляд!

<а=с(А-1з Од +Оа -kg Qa ) , (12)

де с - оцжний параметр Сд; ка -косф!ц!ент п!дсилоння лохибки Ьа = Qa -Qa ',Tq - стала часу, яга еганачае ЫерцШнють Kowrypia швидкостей двигунЬ; с» = — ; к\е = -J-.

ftq !<, ^

Фуккц!я Ляпунова V i алгоритм адатуванна, яшй забэзпочуе V< 0,

(13)

& = <5а +<?а -/г0 Ъе )Ьа , (14)

де у - const> 0 ; Z=Cq-i (с, вагокасться сталим на час перех!дного процесу); fj = с» у = const> 0 .

Передаточну функцио иезкорег:тоганоТ роз!мкнзноТ лшгаризоааноТ САК температурою с прим!щекн! отримано у еигллд!

у "5)

де Air - коеф!ц!емт передач!; Г/г- стала часу; Аг,- амша положения трьохходового зм1шуа£шьного клапану 1 (рис, 1).

Проведено иалаштувания САК на модульний оптимум. Пвредаточна функцт синтеюваного регулятора температура

и^о»)«*./"/+ 1. (1б)

'ul/>

lap

де Tu\ = Tnp ; kr>\ - ■ .

2 TxiKsr-

Синтез систем керусскня температурой на виход! камери зрошування для л!тнього та зимового пзрюд!а проведено без урахування додатнъого ззоротнього зв"язку в камер!, зрошування через поддон, коеф!ц!ент передач! по гкону мвиший 1, оск!льки Ткз » Taj. Передаточна функция нззкоректованоТ розЫкненоТ лшееризовансГ САК для зимового пер ¡оду отримпна аналог1чною пиразу (15), а для лггнього- у вигляд! апер!одичноТ ланки. У результат! налаилування САК для зимового пер!оду на модульннЯ оптимум отрииано пропорц! й но-Гнтегральний закон керування температур«. У САК для л!тиъого пар!оду зсстосоаано також ГЧ-регулятор, при цьому передаточна функция зг.чкноноТ САК описуеться апер!одичнокз ланкою,

У йпщо перелтсннх системах використано промислов! П1- регуляторн типу РБ1М систеии АКЕСР з сарводснгунаии сталоТ швидкост!.

Синтез каскадних цифрових САК температурой i волог!сга пошрп в прнмиценн! виконано методом псеадо-чостотних логарифм!чния характеристик. При цьому бакан! амплкудн! логари<|зм;чн! псевдо-частотн! характеристики роз!мкиених систем обирались такими, щоб бажана

псеrдо-частотна характеристика опмсувалась сиразом

-[Щ

Jfb '

до Г0 - лер!од квантуеання; kset * коеф1ц!ент передач!, який еизначееться бажаним часом пзрех1дкого процесу.

Дискретна передаточна функа/я иэзкорактоеаноТ каскадноТ САК волог/стга без урахування !нерцШносг! cnyrpiuiHboro контура керування температурою на виход! камери зрошування одержана у вигляд!

де а,, Л, - стал!, величина яких залежнтв с!д витрат поз!тря.

Синтезована дискретна передаточна фуиед!я регулятора вологовм!сту

. flW^^, №

7 Т

де кршг - коеф!ц!ент передач!; р\ = Тюъх + -у ; Рг --Tf-ovs л ;

т- _ 1 - «Ч То

Гп9х-ш; т-

Дискретж передаточи! функиД рсснмкиеноТ незхоректованоТ каскадноТ САК температурою в прим!щенн! без урахування Ыерцжност! внутр!шнього

контура керуаання температурой на виход! калорифера другого л1д!гр!вання та регулятора температури одержано аналопчними Еиразам (10), (19), Синтез контура карування температурою на виход! калорифера другого «¡Д1гр1ван«я эдШснено аналогично, як САК температурою на виход! кашрн зрошуваиня для л!тнього пзр!оду.

Двома шляхами проведено вибф гарамотр!а П!-регулятора температури в грим!щенн! при врахуванн! в перэдаточнШ функцГГ (15) чистого зап!знення, Перший- виб!р величина к»\ при Ти\, отриманш при синтез! регулятора беэ урахуванна зап!знення, таким чиногл, щоб эебозпечити заданий частотний показник иопивальност! 14, Другин- tmèîp A'et I Ти 1, як! при сбмеженш на частотний показник коливальност! M забезпачуюто м!миум л!н!йиого (нтегралького критерия якости

У четвертому роздШ, для пераа!рхи прааильнзст! процедури синтезу систем и, проведено досл!джзння багатоканальноТ САКПП, технологична схема якоТ базуеться на иондиц!онер! КНУ-7.5, вентиляторах Ц4-70 №6 з прмв!дними д вигу нам и 4А10084УЗ потужи!стю 3 кВт.

Моделшаннл повед!нки контура к»рування швндк!стю асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором проведено лри розрахункоеш * величин! 0=0,09111H и / (рад /с)' та величинах а, як! складають 60 та 120% е!д розрахунковоТ. Досл1дження ' показали, що фактично одразу забезпечусться р1ан!сть ш I и. При цьому параметр» регулятора швмдкост! обирались гак, щоб оц!нка величина а зш'ишалась sa епвр!одичнш законом. Чес одаптування складаа 0.5 секунди.

На до Л1 кои алгоритму (7) с необк!дн!сть диференцтеання сигналу заадання швидкост!. Реэультати пврев!ркн працзздатност! контура при

кзарахуванн! та наступи!: контур карування шаидк!ст можна апроисимусати епер'юдичною ланкою, стала часу око! практично на зал ежить в]д валичини <г, в усталеному режим! забезпечусться в1дсутн!сть похкбки S. Параматри регулятора обирались такими, щоб адалтувеннз 'здШснюаалось за алерЬдичним законом.

ДоЫджеиня контура керуввння продуктианосткми вентилятор^ проведено при розрахуиковш величин! =0.0202 кг /рад , 7j,=0.02с та при величин! kt, яка складае 80% в!д розрахунковоТ. Параметр« регулятора продуктивностьй обирались такими, щоб забазпечити алер!одичн!сть зм!ни оц!нноТ валичини с. Результата досл1дженкя контура виявили: -а!дсугн!сть статично! похибки по продукгоаностях; -в!дсутн!сть коливальннх процзс!в у контур!; -працездатн(си) контура при наврахуванн! керуючого сигналу по лохцшй аеличини заедания Оа за часом.

Досл!дження сгильноТ роботи систем карування температурою в прим!щенн! та температурою на виход! намери зрошування для л!тнього та зимового пер!од!а проведено э урахуванням ïx взаемозв"язку через кондмцюнер i нел!н!йностей трьохходових зм!шувальних клапашв.

i3

Величинн заадаиь температури а примщенн! та температури на аиход! камери зрошування для зииового та л!тнього перюд!в приймались В1дпоз1дно екв!валентними 18°с, 8°с (зима), 205с, 12"с (л!то). Розрахунков) параметр« зосшшнього пошрл Езимку: температура ?°с, вологозмют 5 г/кг; вл|'тку: 23° с, 11 г/кг. На систему д|'ялн наступи! збурення: поява 15 людей та ввЫкнання обладнання потужжстю 20 кВт, зменшення млькоеп людей до 5 та синкнзння обладнання.

У результат! моделювання отримано наступи! результате: -п!дтверджеио практичну назалэжикпь САК температурою а примщенн! та температурою на виход! камери зрошування; -системи забезпачують необхщну як!сть керування мжрокл!матом примщення для зимоеого та ланього пер!од!в в дЬпазон! внтрат пов!тря 1:2 (точн!сть шдтриманн* температури 1°с, в!дносноТ вологост! 7%);

-параметри Г11-регулятор!а температури в примщенн! та температури на виход) камери зрошування для знмового перюду сл!д розраховуватн для в!дпов!дних САК, л!неаризованих при положениях трьохходових зм!шува.льних клапан!в близьких до захриття;

-збтьшення аеличини (мдношення часу загн'знення до сталоТ часу примщення Tv призводить до зменшення запасу спйкосп' САК температурою в примщенн!;

-забезп<гчення необидно? якост! керування температурою а примщенн! при врахуванн! чистого загпзнання досягаеться шляхом зиеншення ксефщента шдсилення П1-регулятора, синтезованого для САК без урахування зашзнення.

Досл!джеиня каскадних цифроаих систем керування температурою та волопстю пов!тря в примщенн! проведено при тих я-.е розрахункознх параметрах, зозншнього пов!тря для знмового й лЬньсго nepioflia та збуреннях, що i для одноконтурннх систем.

Роэрахунки перех!дних провес!а при величинах завдань параметров мтроклЫату примщення екв!валентних температур! 18®с, вологовм!сту 7 г/кг для -знмового пер!оду та 20"с, 9 г/кг для лпнього подтвердили практичну незолежнють каскадних САК температурою та вологовм!стом в примщенн!. Систем и задовольняють вииоги щодо яхост! керування ишроюи'матом в диапазон! аитрат пов!тря 1:2. В поршнянж з одноконгуриими системами цифров! каскади! САК забезпачують знщу ТОчн!сть шдтримаиня температури та вологост! в прим!щенн!.

У (пдсумках сформульоваяо головн! висноеки та результат« роботи. Результатн роботи використоауються в лроектннх роботах ВАТ "КиТзп ро м е ле к тро п ро е кт" та назчальному процес! кафэдри електропризоду та азтоматизаци промислових установок НТУУ "КПГ.

У додатхах дисертацн проведено яиб'р гпаратури системи кондиц!ювання, наведено розрсблен! программ на Pascal 7.0 для

дзс/вд.«ння СА!С1СП га документ«, я;и шдтЕерда;у!оть використамня результат роботк.

Г0Л0БН1 РЕЗУЛЬТАТ» РОБОТИ

1.АналЬ технолопчяя;: сссЗлнеостей провесу сброб;;н пза!трл, с--:.'."* V ra/ryai систем кокдвд'юсанкя атмогфсри с>;рз5№гчих гг:::."».-: актуальность розробки багатоканалмюТ САККП г к;;...;,;»,;;;.,..¡и тсхмко-екокоьичнимн покшакиш. Цо заздання сирЬюиэ scz&sst розроЗц! слоитромсханГчноТ САК юродукшаностяаи еснлотеторЬ г одстуйакням до опору игрок! ру;у пов!тря на кгроаанж ûct!tc;posi:Ks: сягктрспр'.во'д^/ та САК температурами с прим!щзнм1 та на ыкод! камгри дл.1 лпнього та зимового нгроодоЧ, я:;! з~5гзр.:чу.оть псобх!дну п:;;сть i.cpyzz.:;;;.: 'и'шрошмйг/ в диапазон! гиграт г.огЬря 1:2 (точнЗсть гадтрпмашл температур« 1°с, а!дносно'| вэ/iorocTÎ 7%).

2.Сннтезосана система кзруоанна проду'.лс.зиастг.ми вентиляторов зсдоЬольнг,с вимож щодо яност! ксрусаннл стратами г.огЬря та зсйсапзчуг

. евчоналаштувания оегуляторш продуглкзкзетей та шзидкостоЗ у в!дпоз!дност! si зм!ноа спору перла руху погЛтря.

3.Розроблзно цифрой каскада! систсми. вгруаангш темпзратуро» S еолопстга повотрл в прим!щзнн!, як! забезпечують ?ищу îuiîctiî иеруга;;",!« м!крошмату, н!ж одноконтурно.

4. На основ! запропоновашк слгарит«!з кгруааннл розроЗлсн} математичи! иодсл! багатоканальноТ САККП виробишик прим1щзкь та н слементов. У моделях срахоаано нэл!н!йн!сть харастертотии трьохходэзи;: зм(шуБальн!« клапан!а, вгасмозв'язок САК температурой в примЬдснн!. та температурокз на еюсод! камери зрошуваннл через конд пионер,

САК температурою та сэлопстю через кондиц!онзр I об"ект.

5.Розроблгн|' методики спрооцгння структурно! сками САК1СЛ, визначення ïï параметров, процедура синтезу.

Синтез систем керування температурою в г.рнлщгнн! та тог.тзратурз» на Биход? камери зрошуваннл i цифроаия кьекадних «¡стгм iiapytCiKUi температурою та волопсто в лркм!щгнн! мемма лроаоднтм оирзко s лодальшим доелодженням Тк взазмозшмзу на ЕОМ. При сиктоз! из

врахоьувати додатний звероткий за"язои а камер! зрошус&шя через г.!ддоп.

САК температурою g принощзнж доцолыоо налашто&уазтн на модульний оптимум. У системах керусання тошооратурооо на выход! кшерн зрошування для лотнього та зимового пир!одЬ доцо'л&по гастссувати П!> регулятори. Лараметрн П!-рсгулягоров температуря й примЬцены! та температури на зиход! камери зрошуваннл для зимового пер!оду сл!д розраховувати для в!дпое!дних САК, л!несризоааних при положениях трьохходових зм!шувальних клапанов близьких до закриття. Величин/ коефоцоента подсилення Ш- регулятора температури в прим!щенн! сл!д зкорсктувати в залежност'1 в!д величнн>1 часового зап!знвння в o6"eiai.

.б.Розробленз прогрлпнз забезпечення го досл!джс11ню СЛККП нздас змогу азтоматмзувати гроцес проектузкння систом конднц!юзйкия г.оЫтря.

7.Результати рсботи июкуть бути nnicops ¡стан! для розрсбки систем г.зтоматтного керування ксндшуювпнням та с;нтиллц!с:э п?:лтрл сиробничих ' прмм1щень машинобуд!вноТ, прнладобуд!вноТ, хн.пчноТ промисловостгй, с!льсыюгосподорських ей"с.ah, медичних устаноз.

ОСНОВ!!! ПОЛОЖЕНИЯ РСБОТИ ВИ!<ЛАДЕНО В НАСТУПИЯХ ПУБЛ1КАЦ1ЯХ:

1.Симтез цифровой САР локальной вентиляторной установки с векторно-упрязляемым асинхронным электроприводом /Попозич И.Г., Кнсеяичник О.И. / Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика Труды конференции с международным участием. Крым, Алушта, 16- 21 сентября 1996. Под общей редакцией В.Б.Клепиковг», Л.В.Акимова. Харьков , "Основа", 1995. - с.92-94.

Дисертантом обгрунтовано необх!дн!сть побудови замкнэноТ САК продуктивною вентиляторноТ установки, отримано математичну модель, розреблено процедуру синтеза методом псеадо-частотних логарифм|'чних характеристик.

2.К|селичнии О.!. Енергозбер!гаючий алгоритм керування витгакною вентиляцшною установкою. Лромислова елоктроенергетика та елоктро-• техника. !нфермац!йний збфник. -К.: ВАТ "КиТзпромелектропроект",ТОВ "ETIH", випуск перший, 1997. - с.53-5б.

3.К:селичннк О.!. Синтез адаптивних електромехан!чних систем аз.оматичного керування (САК) вентиляцшних установок промислозих кондицюнер^в. Промислоза електроенергетнка та елвктротахшка. !нформац!йний зб!рмик. -К,: ВАТ "Ки"впромел?ктропроект",ТОВ "ЕТ1Н", випуек перший, 1397. - с.47-52.

4.Система кзрування температурою э еиробничому грим!щенн! /По-лвич М.Г. , Мацко Б.М. , Шселичник 0.1. ; Нац. техн. ун-т " КиТв. пол1техн. ¡н-т. " -КиТз ,1996. - 9 с. : !л. -Б!бл!сгр. : 2 назв. -Укр . - Деп. з ДНТБ УкраТнм в!д 24.10.96 №2130 УК96.

Розрсблано математичн! модел! САК температурою з прим!щенн!, об'екта керування, калорифера, процедуру синтеза регулятора температури.

5. Адаптивна система керування продуктивнктю вентиляторноТ установки / Попович М.Г. , Пересада СМ , Ккелнчпкк Q.I. ; Нац. техн. ун-т. " КиТв. «гал!техн. !н-т. " - КиТв , 1996 . ■ 9 с. : !л. -Б!бл!огр, : 2 назв. -Укр Деп. в ДНТБ УкраТни в!д 24.10.96 №2129 УК96.

Розрсбленр математнчну модель та процедуру синтеза САК продуктианостями вентиляторних установок з векторно-керованими асинхронними електролриводами з адаптуванням до опору мереж! руху пов!тря.

6.Розробка комплексних систем автоматичного керування станом еколопчного середовнща промислових шдприемств. Зв!т по НДР. /

Укр1НТЕ1; Попович М.Г., Мселичник 0.1. та !нш!. Номер держреестрацй 01930030824; 1нв. Ns02944000501. -К.,1994. -125 с.

Проведено огляд ¡снуючих способт керування температурою та волоп'стю пов!тря виробничих прим!щень. Розроблено функцюнальн! та структ/рж схеми систем автоматичного керування температурами в примщенн! та на виход! камери зрошування, Тх математичн! модели

АННОТАЦИЯ

Киселичник О.И. Многоканальная система автоматического управления кондиционированием воздуха производственных помещений. Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.07 "Автоматизация технологических процессов и производств". Национальный технический университет Украины "Киейекий политехнический институт", Киза, 1997 г.

Защищаются результаты исследований по разработке многоканальной САУ с повышенными технико-экономическими показателями. Система состоит из электромеханической САУ производительностями вентилягорог с адаптирояанием к сопротивлению сети движения воздуха, систем управления температурами в помещении и на выходэ камеры орошения для зимнего и летнего периодов. Рассмотрена цифровая каскадная реализация систем управления температуоой и влажностью воздуха в помещении. Разработаны математическая модель многоканалоной САУ, процедуры ее упрощения и синтеза, программное обеспечение для исследования статических и динамических характеристик.

ABSTRACT

Kiselichnik. O.I. Multichannel automatic control system of industrial room air conditioning . Manuscript. Or.Philosophy dissertation on speciality 05.13.07 "Automation of technological processes and manufactures". National Technical University of Ukraine "Kyiv polytechnic institute", Kyiv, 199?.

Dissertation research deals with multichannel automatic control system with improved technical and economic characteristics. System consist of ventilator productivity electromechanical automatic control system with adapting (o air movement path resistance, control system of indoor temperature and control system of output damper temperature for summer and winter periods. Numerical cascade control system of indoor temperature and humidity is considered. Mathematical model of multichannel control system, its simplification and design procedures, software for investigation are developed.

Ключов! слова: аатоматизац1я, кондмцтвання повпря виробничих прим!щень, вентиляторна установка, керований асинхронний електроприв!д, калорифер, камера зрошування, система автоматичного керування, матвматична модель, структурна схема, техыко-економ!чн! показники.