Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...
Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...
Топ:
История развития методов оптимизации: теорема Куна-Таккера, метод Лагранжа, роль выпуклости в оптимизации...
Эволюция кровеносной системы позвоночных животных: Биологическая эволюция – необратимый процесс исторического развития живой природы...
Комплексной системы оценки состояния охраны труда на производственном объекте (КСОТ-П): Цели и задачи Комплексной системы оценки состояния охраны труда и определению факторов рисков по охране труда...
Интересное:
Мероприятия для защиты от морозного пучения грунтов: Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений...
Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов: Изучение оползневых явлений, оценка устойчивости склонов и проектирование противооползневых сооружений — актуальнейшие задачи, стоящие перед отечественными...
Берегоукрепление оползневых склонов: На прибрежных склонах основной причиной развития оползневых процессов является подмыв водами рек естественных склонов...
Дисциплины:
2017-11-17 | 277 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Для оценки инструментальной погрешности выбираем разрядность АЛУ микроконтроллера на 4 разряда больше, чем в АЦП, и рассчитываем величину младшего разряда.
(В)
Теперь для оценки инструментальной погрешности, которая обусловлена ограниченной длиной разрядной сетки вычислителя, необходимо подсчитать количество округлений в алгоритмах проверки на достоверность, сглаживание и ПИ-закона управления:
Полная инструментальная погрешность определяется как
,
где дисперсия единичного округления в АЛУ с учётом равномерного закона распределения определяется в виде:
Итак, имеем:
(В)
Находим методические погрешности интегрирования и дифференцирования на интервале с помощью моделирования в пакете Simulink замкнутой системы:
В
Среднеквадратическое значение ошибки управляющего воздействия составляет:
(В2)
Из выполненных расчётов видно, что обеспечить заданную допустимую погрешность вычислений В можно, выбрав коэффициент ослабления помех равный , АЦП и ЦАП 8-ми разрядными, а количество разрядов АЛУ не менее 12-ти.
Первичная обработка
При измерении технологических параметров информация от датчиков поступает в аппаратуру ввода/вывода в виде унифицированных сигналов (0-10В или 4-20 мА), т.е. реальной физической величине соответствует напряжение или сила тока. В устройствах связи с объектом эти сигналы преобразуются в двоичные коды длиной от 8 до 16 разрядов. Чтобы провести анализ получаемой информации, необходимо преобразовать коды АЦП в масштаб реальных физических величин: % RH, м3/час. К тому же датчики могут иметь статические ошибки, нелинейные характеристики или зашумленный выходной сигнал.
|
Для получения корректных значений результатов мониторинга из двоичных кодов применяют алгоритмы первичной обработки такие, как нормализация, пересчет в технические единицы, проверка на достоверность, сглаживание, проверка на технологические границы.
В данной работе исследуются такие алгоритмы первичной обработки, как
- проверка на достоверность,
- сглаживание.
Проверка на достоверность. Благодаря её выполнению, обнаруживаются и устраняются импульсные помехи, выявляется обрыв или короткое замыкание в канале связи и формируется сообщение о нарушениях оператору-технологу.
В данной работе в качестве измерительной погрешности учитывается только погрешность датчика. Если выбран датчик с погрешностью , то максимально допустимое значение погрешности измерения определяется как:
Это выражение следует из нормального закона распределения погрешностей измерения, в соответствии с которым максимальное значение случайного сигнала ymax = 3σ y (σ y – среднеквадратическое значение). При этом условие проверки на достоверность имеет вид:
.
Проверка сигналов на достоверность заключается в следующем: если условие не выполняется, то содержимое счетчика нарушений увеличивается на 1, неверное значение показаний датчика заменяется последним достоверным, и проверяется следующее показание датчика. При этом осуществляется переход к меньшему шагу опроса датчика: ( - новое значение шага опроса датчика после обнаружения первого неправильного отсчета). Процедура проверки повторяется. Если трижды подряд с шагом не выполняется условие проверки на достоверность, то по знаку разности () принимается решение об обрыве или неисправности датчика i -го канала. Фиксируется время нарушения, его причина и включается резервный канал или резервный датчик.
Сглаживание. Обычно по ходу технологических процессов возникают помехи с частотами, близкими или равными частотам полезного сигнала. Примером такой помехи могут быть погрешности измерения. Устранить их аппаратными фильтрами не удается, но можно ослабить, и весьма существенно, программным путем, реализуя алгоритм скользящего или экспоненциального сглаживания.
|
Алгоритм скользящего среднего или скользящего окна имеет вид:
Mi – параметр сглаживания, величина которого определяет количество отсчетов , взятых для вычисления одного сглаженного значения .
Принцип скользящего: для вычисления очередного сглаженного значения записанная в Мi ячейках памяти информация сдвигается влево, и в освободившуюся ячейку заносится новый отсчет датчика. После чего выполняются процедуры суммирования Мi отсчетов и умножения на коэффициент . Из анализа алгоритма ясно, что для его реализации потребуется Mi+2 ячейки памяти, а время готовности алгоритма выдать с заданной точностью 1-е сглаженное значение составит
.
Величина параметра сглаживания вычисляется по заданному значению коэффициента ослабления помех , который, в свою очередь, представляет собой отношение
,
где - среднеквадратическое значение помех в отсчетах датчиков xik; - среднеквадратическое значение помех в сглаженных, вычисленных в соответствии по алгоритму значений xcik.
Значение параметра сглаживания для i –го датчика:
.
Экспоненциальное сглаживание. Его алгоритм имеет вид:
при начальном значении и диапазоне изменения параметра сглаживания: 0<a i <1.
Величина параметра a определяет длительность переходных процессов и качество сглаживания. Чем меньше a, тем лучше сглаживание, но тем большее время потребуется для получения сглаженного значения с заданным ослаблением помехи .
Выражение расчёта параметра для алгоритма экспоненциального сглаживания, если задан коэффициент ослабления помех :
Первое сглаженное значение будет получено с заданной точностью в соответствии с алгоритмом спустя время:
.
Это время будет возрастать с увеличением точности вычислений δ. Достоинством алгоритма экспоненциального сглаживания, по сравнению со скользящим окном, является малый объем памяти, хотя он значительно дольше входит в установившийся режим.
Исполнительный механизм
В качестве исполнительного механизма синтезируемой системы используется миниспринклер 4191 компании JHi I.S., который специальноразработан для поддержания постоянной влажности, уменьшения высоких температур в жарком климате за счет испарения и для орошения растений в специальных условиях.Миниспринклер обеспечивает туманообразование с очень мелким размером капелек - приблизительно от 50 до 250 микрон при давлении 3.0 Атм. Уникальная конструкция исключает образование крупных капель и капание на растения при размещении спринклеров сверху. Миниспринклер работает в широком диапазоне давления воды. Поднимая давление и используя спринклеры с меньшим расходом воды, можно получить минимальный размер капель. Минимальное давление, при котором закрывается предохранительный клапан, равно приблизительно 2.5 Атм. Миниспринклеры могут устанавливаться как на стойках, так и подвешиваться в случае верхней разводки воды (см. табл. 2).
|
Таблица 2. Параметры минисплиринклера
Материал | Полиацетат |
Расход воды | 12,20,35,50,70,90,160,180 литров в час |
Рабочее давление | 1,0…4,0 атм. |
Диаметр орошения | 2,0…4,0 м |
Угол раскрытия факела воды | Круговой, примерно 310° |
Направление распыления | Горизонтальное/вертикальное |
Размер капель | крон при давлении 3,0 атм. |
Разрядности АЦП и ЦАП
Рассчитываем допустимое значение погрешности вычисления управляющего воздействия при значении коэффициента точности управляющего кода :
В
Рассчитываем разрядность АЦП:
Таким образом, АЦП должен иметь не менее 8-ми разрядов.
Находим коэффициент пересчета АЦП:
(1/% RH)
Определяем величину младшего разряда АЦП:
(% RH)
Вычисляем разрядность ЦАП:
Получили, что ЦАП должен иметь не менее 8-ми разрядов.
Находим коэффициент пересчета ЦАП:
(В)
Таким образом, коэффициент пересчета от входа АЦП до выхода ЦАП:
(В/% RH)
|
|
Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...
История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...
История развития пистолетов-пулеметов: Предпосылкой для возникновения пистолетов-пулеметов послужила давняя тенденция тяготения винтовок...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!