Описание имитационной модели объекта

Модель воспроизводит перетекание жидкости (воды) из вышерасположенной емкости в нижерасположенную под действием гравитационных сил. На входе и на выходе из каждой емкости установлены расходомеры переменного перепада давления со стандартными диафрагмами по ГОСТ 8.586.1, ГОСТ 8.586.2, ГОСТ 8.586.3 [7,8,9].

Управление работой модели возможно как в ручном, так и в автоматическом режимах.

В ручном режиме открытие и закрытие РО производится студентом путем нажатия и удерживания в нажатом положении кнопки «Больше» («Меньше») до тех пор, пока РО не достигнет требуемого положения.

В автоматическом режиме РО управляется от генератора синусоидальных колебаний или контроллера совместно с широтно-импульсным модулятором (ШИМ) и сервомотором постоянной скорости. 

При работе от генератора синусоидальных колебаний, изменение степени открытия РО происходит автоматически по синусоиде с заданными параметрами.

Контроллер с реализованным в нем П-, И-, ПИ- или ПИД- законами в зависимости от величины и знака ошибки регулирования рассчитывает длительность регулирующего воздействия. Требуемую длительность воздействия реализует ШИМ и сервомотор.

На лицевой панели модели объекта уровни воды в ёмкостях одновременно отображаются на цифровых индикаторах уровнемеров ёмкостей, изменение уровней - на графических индикаторах. Наблюдение графиков изменения уровней и входных возмущений возможно для каждой ёмкости отдельно и одновременно в одной системе координат (см. рис. 10,11).

На притоке первой ёмкости поддерживается постоянный напор воды, чем устраняется неконтролируемое возмущение по расходу воды.

Расход воды в первую (верхнюю) емкость может плавно изменяться вручную с помощью вентиля X _пр  и регулирующего клапана X _p. В автоматическом режиме текущее значение степени открытия регулирующего клапана отображается на индикаторе в процентах.

Через отверстие стока в нижней части первой ёмкости вода свободно сливается во вторую ёмкость. Сток второй  ёмкости является притоком третьей ёмкости.

На притоке в первую емкость измеряются давление Р_п и расходы воды G _пр и G_p расходомерамипеременного перепада давления со стандартными диафрагмами. Суммарный расход воды фиксируется расходомером G _{п p 1} . Диаметры отверстий диафрагм обозначены d _{ст i ,} внутренние диаметры трубопроводов – D _{ст i .}

Расходомеры установлены также на стоках из первой G _{ст 1}, второй G _{ст 2} и третьей G _{ст 3} ёмкостей. Очевидно, что расход воды на стоке из верхней ёмкости численно равен её притоку в нижнюю ёмкость.

Расходы воды на стоках из первой, второй и третьей ёмкостей могут плавно изменяться вручную с помощью вентилей X _{ст 1} , X _{ст 2} и X _{ст 3} , соответственно. Степени открытия вентилей X _пр - 0 … 100%, вентилей X _{ст 1} , X _{ст 2} и X _{ст 3} - 20 … 80% могут изменяться непосредственно мышью или путем ввода в цифровое поле числового значения с клавиатуры.

Контролируемые ступенчатые возмущения могут создаваться вентилями X _пр , X _{ст 1} , X _{ст 2} и X _{ст 3} . Случайное неконтролируемое возмущение по давлению воды на притоке первой ёмкости включается тумблером. В этом случае с текущим значением уровня воды в верхней ёмкости будет алгебраически суммироваться случайное число из диапазона -1 … 1 с равномерным амплитудным распределением, умноженное на масштабный коэффициент, задаваемый на панели настроек (с названием «амплитуда», кгс/см²).

Графики переходных процессов могут записываться в текстовые файлы для последующей обработки (например, в Excel). Необходимо указать путь к файлу, например,

C:\LabRab2\h(t).txt (для Windows)

или

C: LabRab2: h(t) Text file (для MacOS) .

Запись включается щелчком мыши по кнопке темно зеленого цвета с надписью «Выкл». При этом название кнопки изменяется на «Вкл», а её цвет становится красным. Для выключения записи следует щелкнуть ту же кнопку.

Если файл отсутствует, то его можно создать путем нажатия кнопки светло зеленого цвета с надписью «С/О». Эта же кнопка стирает ранее записанные в файл данные.

Внешний вид панели настроек представлен на рис. 12. Перед выполнением заданий в управляющие элементы панели настроек должны быть введены числовые значения исходных данных. Данные, общие для всех ПК, представлены в табл. 2. Индивидуальные настроечные данные выбираются по номеру рабочего места студента в лаборатории компьютерных технологий в промышленной теплоэнергетике и представлены в табл. 3.

Ввод данных рекомендуется выполнять при работающем ВП. Для этого необходимо щёлкнуть мышью панель настроек, ввести требуемые числовые значения в соответствующие элементы[5] или, используя мышь, перетащить указатель потенциометра на нужное деление. Введённые настроечные данные должны оставаться постоянными во всех опытах лабораторного практикума.

Таблица 2