Автоматизированная система для сбора и анализа экспериментальных данных Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Для определения колебаний напряжения, возникающих при подключении нового оборудования (рассматривается кран ККС-

10), а также для обоснования возможности совместного питания дополнительно подключаемого оборудования производственных потребителей созданы расчетная модель работы крана и расчетная модель совместной работы существующего оборудования с резкопеременной нагрузкой и крана [4]. Результаты расчета режимов электропотребления представлены на рисунке 3.

Как следует из проведенных расчетов нормы ГОСТ 13.109-97 по размаху изменения напряжения выполняются.

Таким образом, при помощи разработанных математических моделей были определены значения колебаний напряжения при подключении нового оборудования (кран ККС-10) и сделан вывод о возможности совместного питания резкопеременной нагрузки с производственными потребителями.

xiinibijm iii-pin. iiiljjiihYiiiiij un-r ini|

i 004

04-05

ii GS-L4 K* ■ 14-15 JK11K

15-14 14-25 WIT- U. 25-J.4 В j;4j;S >j.5

Рис. 3 - Гистограмма размахов изменения напряжения, возникающих при работе крана ККС-10 (для фазы А), фидер №7

В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы.

При помощи созданных расчетных моделей произведен расчет колебаний напряжения в точке общего присоединения, возникающих при работе потребителей с резкопеременной нагрузкой. В результате расчетов установлено, что нормы ГОСТ 13.10997 по размаху изменения напряжения выполняются.

Литература

1. Черепанов В.В., Бакшаева Н.С. Экспериментальное исследование графиков электрических нагрузок основных производств лесоперерабатывающей отрасли // Сборник научных трудов ВятГТУ (№2) «Электротехника и энергетика», Киров: ВятГТУ, - 1997. - 76-79 с.

2. Бакшаева Н.С., Вотинцев А.В. Исследование влияния резкопеременной нагрузки лесопильных цехов на параметры качества электроэнергии в точке общего присоединения // Сборник научных трудов ежегодной открытой всероссийской научно-технической конференции «Общество, наука, инновации», ВятГУ, Киров, 2012 г, с.84-89.

3. Бакшаева Н.С. Исследование влияния электроприемников с резкопеременным характером нагрузки на параметры качества электроэнергии // Сборник научных трудов I Международной научно-практической конференции «Современные исследования в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности», ФГБОУ ВПО Юго-Западный государственный университет. 2012 г., г.Курск, с.55-59.

4. Бакшаева Н.С. Исследование возможности совместного питания коммунально-бытовых потребителей с резкопеременными нагрузками характерных производств лесопильных цехов // Журнал «Электрика» №7 издательство ООО «Наука и технологии», 2012 г., с.4-10.

Квочкин Д.О. 1 Устюгов В.А. 2, Кузнецов К.П.3

'Магистр, Сыктывкарский государственный университет; 2магистр, Сыктывкарский государственный университет 3студент,

университет Саарланда,

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ СБОРА И АНАЛИЗА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

Аннотация

В статье описывается метод построения программно-аппаратной платформы для автоматизации эксперимента и системы сбора данных. Освещается внедрение модификации пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД) алгоритма в программную составляющую системы. Результаты могут быть использованы для построения многофункционального и масштабируемого устройства с целью последующей модернизации устаревших экспериментальных установок.

Ключевые слова: автоматизация, система сбора данных, ПИД-регулятор

Kvochkin D.O.1, Ustyugov V.A.2, Kuznetsov K.P3 1 Student, Syktyvkar state university; 2 student, Syktyvkar state university; 3student, Saarland University AUTOMATED SYSTEM FOR COLLECTING AND ANALYSIS OF EXPERIMENTAL DATA

Abstract

In this paper a method for constructing software and hardware platform for the automation of the experiment and the data acquisition system is described. The usage of modified proportional-integral-derivative (PID) algorithm in the software component of the system is discussed. The results can be used to construct multi-functional and scalable device for the purpose of modernizing the obsolete experimental equipment.

Keywords: automation, data acquisition system, PID-regulator

Автоматизация эксперимента и технологических процессов является значимой проблемой современной лаборатории. Актуальным является поиск инженерных решений, основанных на стабильных и быстродействующих алгоритмах управления и регулирования, реализованных на бюджетных аппаратных и программных средствах.

Нами была разработана открытая система автоматического управления (САУ). Открытость системы означает её расширяемость, масштабируемость и простая переносимость с решения одной задачи на другую. В результате работы была создана программно-аппаратная платформа для управления физическим экспериментом. Система комплектуется аппаратными компонентами (плата сбора данных с интегрированным интерфейсом USB, плата сопряжения с мощной нагрузкой, интерфейсные платы сопряжения с датчиками), а так же программным обеспечением (управляющая программа контроллера платы сбора данных, клиентское программное обеспечение для ПК).

62

Аппаратная часть комплекса представляет собой плату сбора данных на базе микроконтроллера ATmega8A. Данный контроллер оснащён рядом периферийных компонентов. В частности, для подключения цифровых датчиков и/или других контроллеров могут быть задействованы цифровые порты по «чистому» или стандартизированному интерфейсу (USART, SPI, TWI), аналоговые входы компаратора или АЦП микроконтроллера. Для выдачи команд при автоматическом управлении экспериментом со стороны устройства могут быть задействованы цифровые выходы микроконтроллера, а также каналы широтноимпульсного модулятора через плату сопряжения с мощной нагрузкой при аналоговом регулировании.

Для построения программного обеспечения микроконтроллера был выбран алгоритм дискретного пропорциональноинтегрального (ПИ) регулятора. Выбор был сделан, основываясь на простоте реализации и настройки при достаточно хорошей стабильности и быстродействии алгоритма. В отличие от классического ПИД-регулятора, где в расчёт величины воздействия на систему учитывается также производная невязки по времени [1], в своей реализации САУ было решено отказаться от дифференциальной составляющей. Это позволило снизить сложность алгоритма управляющей программы микроконтроллера и оптимизировать расчёт управляющего воздействия на систему. Также ввиду сильного воздействия шумов на дифференциальную составляющую регулятора, ПИ-алгоритм позволяет избежать усиления этих шумов в управляющем воздействии, что добавляет устойчивости данной САУ. Механизм ПИ-регулятора внедрён в ATmega8A с использованием языка Си.

Подключение к персональному компьютеру происходит по интерфейсу USB 1.0. В программной реализации USB для микроконтроллера использована свободная версия библиотеки V-USB фирмы Objective Development [2]. Применение свободной библиотеки libusb позволяет разрабатывать кроссплатформенные приложения для персонального компьютера для работы с аппаратной частью.

Клиентская часть для ПК написана на языке Python 2.7 с использованием свободных версий библиотек PyQt (для разработки пользовательского интерфейса) и matplotlib (для изображения графиков измеряемых величин). Программа имеет интуитивно понятный интерфейс и может быть легко расширена с помощью доступных свободных инструментов разработки.

Литература

1. Wescott T. PID without a PhD [Text] / Wescott T. // Embedded Systems Programming. - 2008. - October. - P. 86-108.

2. Objective Development Software. V-USB - A Firmware-Only USB Driver for Atmel AVR Microcontrollers [Electronic resource]. 2013. URL: http://www.obdev.at/products/vusb/index.html.

Константинов А.С.

Аспирант, Ульяновский государственный технический университет (Институт авиационных технологий и управления) КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТЬ ГРУЗОВЫХ РАМПОВЫХ САМОЛЕТОВ ДЛЯ ПЕРЕВОЗОК КРУПНОГАБАРИТНЫХ СВЕРХТЯЖЕЛЫХ И НЕСТАНДАРТНЫХ ГРУЗОВ

Аннотация

Данная статья посвящена обзору конкурентоспособности грузовых рамповых самолетов, находящихся в эксплуатации и востребованных на рынке перевозок уникальных крупногабаритных и сверхтяжелых грузов.

Ключевые слова: Грузовой рамповый самолет, уникальный негабаритный груз (УНГ), крупнотоннажный груз (КТГ).

Konstantinov A.S.

Post-graduate student, Ulyanovsk state technical university (Institute of aviation technologies and management)

COMPETITIVENESS OF CARGO RAMP FREIGHTERS FOR TRANSPORTATIONS OF OUT-SIZED & SUPERHEAVY

UNITS

Abstract

Given article is devoted the review of competitiveness of the cargo ramp freighters being in operation and claimed in the market of transportations of unique out-sized and superheavy units.

Keywords: Ramped airfreight, unique non-standard & large-capacity units.

Анализ и обработка статистических данных по перевозкам уникальных и нестандартных грузов рамповыми самолетами позволяет сделать вывод о стабильном росте перевозок крупногабаритных и тяжелых грузов воздушным транспортом. За рамками этого анализа остались статистические данные по заявкам и перевозкам нестандартных крупногабаритных грузов массой 15-30 тонн, загрузка которых производилась штатными самолетными средствами без использования специального погрузочного оборудования. Доля таких перевозок постепенно растет и в ближайшей перспективе может составить около 50-60 % от общего объема перевозок.

Грузы характерные для воздушного транспорта можно подразделить на три основные категории: генеральные, нестандартные, уникальные:

63