Линеаризация выходных характеристик физико-технических датчиков пищевых производств Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

пени неодно-

ia рекоменду-эрфорирован->ь в верхней ения стакана

i'oIX ступеней ю ленту тол-

{о ж

А

смачивания гасти ступени

гчатых ступе-юрирован от-зстве матери-1уется метал-от 0,6x0,2 до приведены в

Таблица

гоя- Зазор

е между

:ду кольцами,

ІЄ- спиралями

(й

60 5-10

80 10-15

100 10-15

кции в соот-и оценки на тели работы ■федставлены ш пленочных : насадки СН 1араллельной эиведены для

размером по

них не пре-, что иногда жтификации цих высокой лучаях перс-

пективна безроторная пленочная аппаратура — ПКТ, СН, УППН.

ВЫВОДЫ

1. Предложены уравнения для расчета эффективности массообмена в фазах для РПА, предназначенных для разделения термолабильных продуктов под вакуумом.

2. Разработаны рекомендации для выбора конструкции РПА по основным показателям, а также для проектирования.

ЛИТЕРАТУРА

1. Нечаев Ю.Г., Есипов Г.П. Гидравлическое сопротивление роторно-пленочных аппаратов / / Изв. вузов. Пищевая технология. — 1994. — № 1-2. — С. 49-51.

2. Нечаев Ю.Г., Есипов Г.П. Толщина пленки и время пребывания жидкости на ступенях роторно-пленочных аппаратов / / Изв. вузов, Пищевая технология. — 1996. — № 3-4. — С. 52-54.

3. Нечаев Ю.Г., Ручинский В.Р.,Есипов Г.П. Исследование гидродинамики и массообмена роторного аппарата / / Химия и технол. топлив и масел. — 1974. — № 3. — С. 39-41.

4. Турков Б.А., Ручинский В.Р., Нечаев Ю.Г., Михальчук Е.М. Исследование ректификации в колонне с спиралеобразным ротором / / Реф. сб. Азотная пром-сть. — 1977. — № 5. — С. 64-69.

5. Ручинский В.Р., Нечаев Ю.Г., Турков Б.А., Михальчук Е.М, Исследование работы контактной ступени с кольцевым переливом / / Реф. сб. Азотная пром-сть. — 1979. — № 3. — С. 25-29.

6. Нечаев Ю.Г., Малашихин К.В., Михальчук Е.М. Математическая модель массопередачи на контактных ступенях роторно-пленочных аппаратов // Журн. прикл. химии. — 1981. — № 1. — С. 99-101.

7. Нечаев Ю.Г., Овсюков А.В., Михальчук Е.М., Басков Ю.А. Исследование работы роторной колонны с сетчатыми контактными ступенями / 5-я Всесоюз. конф. по теории и практике ректификации. — Северодонецк, 1984. — С. 78-79.

8. Нечаев Ю.Г., Овсюков А.В., Михальчук Е.М., Ручинский В.Р. Роторная массообменная колонна // Э.И. Сер. ХМ-1. Химическое и нефт. машиностроение. — 1987. — № 7.

9. Нечаев Ю.Г. Исследование массообмена на кольцевой пленочной тарелке: Межвуз. сб. науч. тр. ’’Процессы управления и аппараты пищевой технологии . — JI., 1989.

— С. 77-80.

10. Нечаев Ю.Г., Кошевой Е.П., Михальчук Е.М., Хутов

P.M. Исследование работы сетчатой регулярной насадки: Сб. докл. Всесоюз. совещ.’’Тепломассообменное оборудо-вание-88”. — М., 1988. — С. 145-147.

11. Нечаев Ю.Г., Михальчук Е.М., Ручинский В.Р. Исследование работы усовершенствованной плоскопараллельной насадки / 5-я Всесоюз. конф. по теории и практике ректификации. — Северодонецк, 1984. — С. 96.

Кафедра промтеплоэнергетики

Поступила 05,04.94

664.012-52

ЛИНЕАРИЗАЦИЯ ВЫХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Н.Н. АНИШИЫА, И.Н. БУЛАТНИКОВА

Кубанский государственный технологический университет

Датчики физико- и химико-технологических параметров являются важной частью систем локальной автоматики пищевых технологических процессов [1—4]. Разнообразие их типов и характеристик определяется широкой автоматизацией современных пищевых производств.

Однако для большинства датчиков характерен такой принципиальный недостаток, как нелинейность выходных характеристик. Особенно это присуще датчикам, основанным на электрических измерениях неэлектрических величин. При массовой компьютеризации такие датчики наиболее применяемы.

Существует ряд мер линеаризации выходных характеристик датчиков: нелинейность шкал, сложные кинематические и электрические схемы, корректирующие звенья и т.п. Однако, как правило, они ухудшают динамические, системотехнические и метрологические характеристики системы автоматизации в целом.

Микропроцессорная МП компьютеризация перевела эту проблему из области системотехники в область программного обеспечения, сделав при этом процедуру линеаризации унифицированной, т.е. универсальной с точки зрения проектирования так называемых линеаризаторов.

В случае МП линеаризации систем локальной автоматизации в пищевой промышленности — это просто некоторая подпрограмма, реализующая функцию, обратную (с точностью до масштабного

коэффициента) выходной характеристике того или иного датчика (или типов датчиков).

Разнообразие, а зачастую отсутствие аналитического описания не только обратной, но и прямой функции, задающей выходную характеристику датчика, является основным препятствием для МП реализации линеаризаторов. Задание выходных характеристик табличным способом (например, в виде градуировочных термопар) требует предварительной аппроксимации заданных в технических паспортах или экспериментально снимаемых выходных характеристик конкретных датчиков.

Нами предложено осуществить программную реализацию на МП линеаризаторов датчиков за счет использования универсального алгоритма вычисления функций на МП [5] и аппроксимации Паде [6] обратных функций для заданных выходных характеристик датчиков.

В работе [7] приводятся алгоритмы и программы нахождения коэффициентов аппроксимации Паде, экспериментально снятых (по точкам) функциональных зависимостей. Поскольку программный линеаризатор должен реализовывать обратную функцию по отношению к выходной характеристике, алгоритм по [7] несколько видоизменяется.

Допустим, имеется градуировочная таблица (выходная характеристика) датчика у = /(/), где t — аргумент, например, температура. Линеаризатор должен реализовывать обратную функцию t - <р('у) или отличающуюся от нее постоянным множителем k. Это возможно, если функция у = f(t) — монотонно возрастающая на всем интервале изме-

нения аргумента В противном случае

обратная функция не будет однозначной. Находим аппроксимацию Паде

Ф{У) =

а2у +aiy+a0

У+b 0

(1)

с такими неизвестными коэффициентами а2, а,, а0 и Ь0, чтобы функция Ф(у) приближала таблично заданную функцию <р(у) на заданном интервале г/£ [/(а), /(/?)] с наименьшей среднеквадратичной ошибкой (абсолютной погрешностью). При этом требуется, чтобы число точек N в таблице было больше четырех.

Алгоритм сводится к решению системы линейных алгебраических уравнений с четырьмя неизвестными а2, а,, а0, Ь0 N

а2^/Уп'^а1^/Уп^'а0^1Уп~^0^^пУп ~ ’

а^Ла^у1+а^У2п-КЪпУ2п = ;

^УпК+^УпК+^Ъп-К^п = ЪуА -

где п — номер точки с координатами [Гя, уп].

Полученный набор коэффициентов (а2, а{, а0 и Ь0) обеспечивает минимум среднеквадратического отклонения в Аг-точках таблицы

(2)

L~]ly 1ф(УпГ<рСУп)

\7

N

Итак, для линеаризации выходной характеристики необходимо выходной сигнал г/(?) с датчика после преобразования его в цифровой код подать на вход подпрограммы, вычисляющей ? = Ф(у) по формуле (1) с помощью разностно-итерационного алгоритма, предложенного в [5]. Алгоритм — целочисленный и весьма быстродействующий, а са-

мое главное — универсален по отношению к виду функции у = fit).

Это позволяет при наличии нескольких типов датчиков с различными характеристиками создать библиотеку стандартных подпрограмм фактически на базе одной подпрограммы небольшого размера.

Точность линеаризации зависит от достоверности табличных данных, а сама процедура аппроксимации по типу аппроксимации Паде (1) выполняет роль сглаживания случайных отклонений отсчетов от истинных, определяемых физическим смыслом процессов преобразования информации в датчике. Практически среднеквадратическая ошибка линеаризации составляет примерно 0,1% от верхнего уровня сигнала датчика.

Предложенная схема линеаризации может быть рекомендована для МП информационно-вычислительных и управляющих систем автоматизации пищевых производств.

— ЛИТЕРАТУРА

1. Автоматика и автоматизация пищевых производств: Пособие для вузов. — М.: Агропромиздат. 1991. —.239 с.

2. брусиловский Л.П., Вайнберг А.Я. Приборы технологического контроля в молочной промышленности: Справочник. — М.: Агропромиздат, 1990. — 287 с.

3. Датчики систем измерения, контроля и управления: Меж-вуз. с.6. науч. тр. — Пенза, 1994. — 108 с.

4. Чистяков B.C. Краткий справочник по теплотехническим измерениям. — М.: Энергоатомиздат, 1990. — 320 с.

5. Анишин Н.С. Универсальный алгоритм вычисления функций для микропроцессоров / / Изв. вузов, .Электромеханика. — 1985. — № 4. -- С. 73-76.

6. Благовещенский Ю.В., Теслер Г.С. Вычисление элементарных функций на ЭВМ. — Киев: Техшка, 1977. — 208 с.

7. Асмаев М.П., Анишина Н.Н., Булатникова И.Н. Исследование погрешности аппроксимации экспериментальных зависимостей // Изв. вузов, Пищевая технология.

— 1996. — № 1-2. — С. 72-73.

Кафедра автоматизации производственных процессов

Поступила 27.03.96

В.М. ХР

Москова

производи

Техні зания п отрасли и жива обилие! установ ния, Ы скую м каждом риорнь системі Скол для ус-метров энергш обуслої ометр» работи сущест делах і ства о( рацион сущест: констр; Однакс всегда радикг резани: имодей Физі и их не вующи вследст Образо резани; одновр тактної резаемі При на созд но-дефі поле н;

[7, 8], показаі Главі скости ния, и соответ жение) нулю, і Распре, может линий