CC BY
7
называется «ослабление рубля». Все эти причины стали катализаторами снижения курса рубля, которое мы наблюдаем в последнее время. Все они в той или иной степени в этом процессе задействованы.
Необходимо отметить, что в будущем году эксперты прогнозируют рост российской экономики, что должно повлиять на стабилизацию курса рубля по отношению к основным валютам. Очевидно, что на курс российской валюты влияет множество факторов и точно спрогнозировать её поведение очень сложно. Однако, необходимо отметить, что мониторинг и своевременные коррективные меры по оптимизации курса валюты проводятся в нашей стране достаточно эффективно, что позволяет не отпускать рубль в пике и в то же время избежать чрезмерного его укрепления.
Использованные источники:
1. Н. Макеев. Дефицит валюты в банках угрожает ростом доллара до 95 рубле й. URL: http://www.mk.ru/economics/2016/10/03/deficit-valyuty-v-bankakh-
ugrozhaet-rostom-dollara-do-95-rubley.html (дата обращения: 25.12.2016)
2. М. Оверченко. ФРС США может повысить ставку в ближайшие месяцы -Йеллен // Ведомости. - 26 августа 2016. URL: http://www.vedomosti.ru/economics/articles/2016/08/26/654652-frs-povisit-stavku-mesyatsi (дата обращения: 27.12.2016)
3. Прогноз социально-экономического развития российской федерации на 2016 год и на плановый период 2017 и 2018 год. URL: http://economy.gov.ru/wps/wcm/connect/fb93efc7-d9ad-4f63-8d51-f0958ae58d3e/1.pdf?MOD=AJPERES&CACHEID=fb93efc7-d9ad-4f63-8d51-f0958ae58d3e (дата обращения: 27.12.2016)
УДК 681.527
Грыжов В.К., к.техн.н.
доцент
кафедра «Естественнонаучных и технических дисциплин»
Корольков В.Г. доцент
кафедра «Естественнонаучных и технических дисциплин»
Грыжов Е.В. заведующий лабораторией кафедра «Естественнонаучных и технических дисциплин» Смоленский областной казачий институт промышленных
технологий и бизнеса (филиал) ФБГОУВО «МГУТУ им. К.Г. Разумовского (ПКУ)»
Россия, г. Вязьма ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫМ РЕЖИМОМ В ТЕПЛИЦАХ БЛОЧНОГО ТИПА В статье приводятся результаты имитационного моделирования в среде VisSim системы программного управления температурой в теплице для
выращивания овощей. Предлагаемая имитационная модель является открытой, универсальной и может быть использована при проектировании и разработке аналогичных систем управления.
The article presents the results of the simulation system software VisSim Wednesday temperature control in a hothouse for growing vegetables. The proposed simulation model is an open, universal and can be used when designing and developing similar systems.
Ключевые слова: программное управление, имитационная модель, теплица блочного типа, смесительный клапан, одноконтурная система управления.
В агропромышленном комплексе к числу наиболее энергоемких отраслей производства относится выращивание овощей в тепличных хозяйствах. При этом затраты на поддержание микроклимата в теплице составляют около 60 % от себестоимости продукции.
Так, например, в Европейской части России превышение температуры воздуха в теплице на 1 - 1,50С сверх нормы в среднем приводит к перерасходу 120 ч условного топлива за один год при обогреве 1 га тепличного хозяйства.
Поэтому, повышение точности управления режимом теплоснабжения теплиц экономически чрезвычайно эффективно. Такой результат достигается не только при внедрении современных, более совершенных технических средств управления, но и благодаря использованию методов и алгоритмов управления технологическими процессами, наиболее полно учитывающих особенности управляемых процессов.
В настоящей статье для выбора наиболее оптимальных алгоритмов управления температурным режимом в теплицах блочного типа используется имитационное моделирование в среде динамического программирования VisSim.
Имитационное моделирование позволяет исследовать технологический процесс, не прибегая к экспериментальным натурным наблюдениям.
Имитационная модель технологического объекта управления может быть использована для следующих целей:
- в стадии проектирования АСУ ТП для адекватной идентификации объекта управления и выбора оптимальных параметров управления;
- в стадии отладки для комплексной отладки подсистем АСУ ТП верхнего уровня;
- в тренажерном комплексе для обучения и аттестации управляющего персонала АСУ ТП;
- в оперативном контуре управления АСУ ТП для предсказания нежелательного поведения реальной системы, и выдачи предупреждений и рекомендаций управляющему персоналу.
Некоторые примеры имитационного моделирования
автоматизированных систем управления (АСУ) приведены в работах [1,2,3].
Автоматическая система управления (АСУ) температурным режимом в теплицах в зависимости от времени года существенно различаются. Выделяют две подсистемы управления [4]:
- АСУ температурным режимом для холодного (режимом обогрева);
- АСУ для теплого (режимом вентиляции) времени года существенно различаются.
В теплое время года управление температурным режимом в теплице не требует энергетических затрат на отопление теплиц и может быть обеспечено за счет изменения степени открытия форточек или за счет действия системы испарительного охлаждения. В настоящей статье этот режим управления не рассматривается.
В холодное время года управление температурным режимом в теплице может быть обеспечено за счет изменения температуры (качество) или расхода (количество) теплоносителя.
Температуру теплоносителя изменяют с помощью трехходового смесительного клапана, сконструированного таким образом, что при перемещении плунжера расходы горячей и охлажденной воды изменяются в равных долях, но с разным знаком. Поэтому суммарный расход воды через клапан от положения плунжера не зависит, но температура ее изменяется.
В ночные часы, когда фотосинтеза нет, температура в теплице должна быть понижена на 4...6 °С. Операция понижения температуры называется технологическим переходом «день - ночь» и выполняется по команде реле времени. Это реле должно быть настроено таким образом, чтобы к восходу солнца теплица была уже разогрета.
В дневные часы температура воздуха в теплице автоматически корректируется в зависимости от уровня естественной освещенности.
Математическая модель описания работы смесительного клапана разработана на основе двух уравнений (уравнение материального баланса и уравнение теплового баланса) и имеет вид:
Тз = ^(Т!-Т2) + Т2 (1)
0 < N < 1
Уравнение (1) описывает зависимость температуры на выходе смесителя Т3 от положения плунжера N при температурах горячей и холодной воды Т и Т2 .
На рисунке 1. в среде динамического программирования VisSim приводится иллюстрация работы процесса смешения горячей и холодной воды (математическая модель работы трехходового смесительного клапана) при различных положениях плунжера N клапана (позиции 1, 2, 3 и 4). Для всех четырех позиций температура горячей воды Т1 = 800С и холодной воды Т2 = 200С.
Рис. 1- Математическая модель работы трехходового смесительного клапана
В позиции 1 положение плунжера И= 1 соответствует полному открытию проходного сечения патрубка поступления горячей воды и полному закрытию проходного сечения патрубка поступления холодной воды. На выходе смесителя температура Т3 = 800С, т.е. температуре горячей воды на входе смесителя.
В позиции 2 положение плунжера Ы= 0,5, что соответствует уменьшению площади проходного сечения патрубка поступления горячей воды в два раза и открытию проходного сечения патрубка поступления холодной воды на 50 %. На выходе смесителя температура Т3 = 500С, т.е. температуре смеси в равных долях горячей и холодной воды.
В позиции 3 положение плунжера Ы= 0, что соответствует полному перекрытию проходного сечения патрубка поступления горячей воды и полному открытию проходного сечения патрубка поступления холодной воды. На выходе смесителя температура Т3 = 200С, т.е. соответствует температуре холодной воды на входе смесителя.
В позиции 4 положение плунжера Ы= 0,25, уменьшению площади проходного сечения патрубка поступления горячей воды в четыре раза и открытию проходного сечения патрубка поступления холодной воды на
25 %. На выходе смесителя температура Т3 = 350С, т.е. температуре смеси горячей и холодной воды.
Плунжер трехходового смесительного клапана (рис.4) приводится в движения с помощью исполнительного механизма IM- редуктора от однооборотного тихоходного электродвигателя типа МЭО с ограничителями ORG и плунжером N .
Сигнал управления на исполнительный механизм поступает с регулятора PI-KONTR. Коэффициенты К1 и К2- настроечные коэффициенты пропорционального и интегрального звеньев ПИ- регулятора.
Задатчик температуры настроен на оптимальное значение температуры в теплице 250С.
С контроллера через исполнительный механизм в смеситель SMESITEL поступают холодная и горячая вода в соответствующих пропорциях.
Объектом управления является сложная система тепличного хозяйства, состоящая из отдельных блоков теплиц, занимающих площадь более 1 Га. Питание горячей водой осуществляется от автономной котельной. В данной работе обязательным условием является автономность питающей котельной. Очевидно, что такой объект управления обладает большой инерционностью и не прост в управлении.
Построим имитационную модель системы автоматического управления температурным режимом в теплицах для условий наиболее активной нагрузки тепличного хозяйства (для центральной части России - февраль- апрель). Все значения технологических параметров для расчета примем для выращивания томатов.
Для обогрева теплиц применяются трубные нагревательные регистры, в которых теплоносителем является вода с установленной температурой, поступающая из смесителя (смесителей) посредством трехходового смесительного клапана.
Имитационная модель системы автоматического управления температурой в блоках тепличного хозяйства представлена на рисунке 2.
В теплицах происходят сложные теплообменные процессы. Имеют место два контура теплообмена:
- внутренний контур, определяющий температурный режим в теплицах (поступление тепла от водяных радиаторов во внутреннюю среду теплиц);
- внешний контур, определяющий потери тепла во внешнюю среду;
Передаточная функция объекта управления для данного случая имеет
вид:
Wis) = 1-
w 114 * s2 + 1200 *s + 1
- блок временной задержки, характерный для всех теплиц. Время задержки около 5 мин.
- дополнительная передаточная функция процесса, определяющего температуру Т2 обратного контура охлажденной воды, поступающей вторично на
вход смесителя (замкнутый водяной цикл).
На осциллограммах:
1- график переходного процесса температуры в теплице. Из графика видно, что заданное значение температуры 250С достигается за 1,5 часа, что соответствует реальным условиям. На графике видно небольшое перерегулирование не представляющее опасности для системы регулирования. Перерегулирование можно избежать, если включить систему вентиляции. Для выбранного периода эксплуатации (внешняя температура Т0= 100С) не целесообразно.
2- график показывает зависимость температуры воды на выходе из смесителя. В начальный период температура воды Т3 = 900С, что соответствует температуре воды, поступающей из котельной.
3- график иллюстрирует работу плунжера трехходового смесительного клапана. В начальный период процесса (N=1) из смесителя поступает только горячая вода. В установившемся температурном режиме (температура в теплице 250С) клапан открыт на примерно 50%, а температура теплоносителя составляет около 600С.
На рисунке 3. приводятся графики переходных процессов при различных значениях температуры внешней среды.
На нижней осциллограмме приводятся графики работы трехходового смесительного клапана для различных температур внешней среды (100С и 150С). На верхней осциллограмме приводятся графики переходных процессов температуры в теплице и температуры теплоносителя.
Для проверки качества спроектированной системы автоматического управления введем внешнее возмущение по температуре (рисунок 4). В момент времени 4 часа температура скачкообразно уменьшилась на 50С. САУ справляется с внешним возмущением в течении 0,5 часа и выводит управляемую на заданное значение - 250С.
Рис.3 -Графики переходных процессов при различных значениях
температуры внешней среды
14400
ш
| SAU WOZ"1
-
30 25 20 15 10 5 0 0 Plo
.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6
T тс (hours)
e
x
Рис. 4 - Реакция системы автоматического управления на внешнее температурное возмущение.
На рисунке 5 представлен алгоритм программы (технологическая карта) задания температурного режима «день- ночь».
Имитационная модель САУ реализует заданное управление температурой с большой точностью (рисунок 6).
программное
TEHNOLOG.KART.
Рис. 6. Имитационная модель процесса управления температурой
На рис. 7. представлен алгоритм программы (технологическая карта) задания температурного режима «день- ночь» в течении четырех суток.
Дневная суточная температура остается неизменной- 260С, а ночная повышается на 0,50С на каждые сутки.
На рисунке 8 представлена имитационная модель АСУ температурой в течение нескольких суток.
Из осциллограммы видно, что полученные значения температуры в теплице (синий график) с приемлемой точностью совпадают с заданными по технологической карте (алгоритму) значениями температуры (красный график).
| 86400 |
172800
Г0
Щ-
+ + +
BLOK-1
[12] Ш Ш
| 14200 |
case 0 1 2
3
4
t
Х
Plot
26
20
10
20
30
40 50 60 I ime (hours)
70
80
90
Рис. 7- Алгоритм (задатчик) температурного режима в течении
четырех суток.
30
28
259200
24
22
e
8
6
4
2
0
0
I TEHNOLOGKARTA~l
30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 Plot
1 -*
i
I ! i
i : i : ]
| SAU| ! ■ ; ;
; i ; ! ¡
' : :
10 20 30 40 50 60 70 80 90
lime (hours)
Рис. 8- Имитационная модель процесса управления температурой в тепличном хозяйстве в течение четырех суток
График недельных значений температуры в реально работающей теплице, выращивающей томаты, приводится на рисунке 9 [5].
Рис. 9- График недельных температур реально работающей теплицы, выращивающей томаты. Использованные источники:
1. Грыжов В.К., Корольков В.Г., Грыжов Е.В. Имитационная модель системы управления температурой в генераторе льда. Материалы XXXVI-XXXVП
международной научно- практической конференции. Сборник научных трудов, №11-12, Новосибирск, 2015 г.
2. Корольков В.Г.,Грыжов В.К., Акшинский А.Д. Имитационная модель системы управления процессом дозирования компонентов комбикорма. Материалы XVI-XXXVII международной научно- практической конференции. Сборник научных трудов, № 3(15), Новосибирск, 2014 г.
3. Грыжов В.К., Корольков В.Г. Модель преобразователя сигналов для проектирования гибридных систем управления в среде VisSim. Журнал «Автоматизация в промышленности», Москва:, 2010 г., Вып. 7.
4. Автоматическое управление температурным режимом в блочных теплицах [Электронный ресурс]. - Режим доступа. - URL: http://lektsii.com (дата обращения: 28.10.16).
5. Технология выращивания томатов (температурный режим) [Электронный ресурс]. - Режим доступа. - URL: http://www.gidroponika.su/gidroponika-teorija.html/gidroponika-obzor-osnovnyh-metodov (дата обращения: 29.10.16).
УДК 681.527
Грыжов Е.В. заведующий лабораторией кафедра «Естественнонаучных и технических дисциплин»
Корольков В.Г. доцент
кафедра «Естественнонаучных и технических дисциплин»
Грыжов В.К., к. техн. н.
доцент
кафедра «Естественнонаучных и технических дисциплин» Смоленский областной казачий институт промышленных
технологий и бизнеса (филиал) ФБГОУВО «МГУТУ им. К.Г. Разумовского (ПКУ)»
Россия, г. Вязьма
РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ АДРЕСНОЙ СОРТИРОВКИ ПОСЫЛОК И БАНДЕРОЛЕЙ
В статье приводятся результаты имитационного моделирования в среде VisSim системы адресной сортировки посылок и бандеролей. Разработан блок кодирования информации из 16 адресов. Предлагается алгоритм и модель микропроцессорной системы управления конвейером с системой адресной сортировки.
The article presents the results of simulation modeling in VisSim the system of targeted sorting of parcels and packages. The developed block-coding information of the 16 addresses. We propose an algorithm and a microprocessor-based control system conveyor system for the address sorting.
Ключевые слова: почтовые отправления, алгоритм, кодирования, сортировка, имитационная модель, теплица блочного типа, смесительный
