CC BY
71
которого выбирают равной излучаемой длине волны инфракрасного излучателя. Экономия электроэнергии в предложенном устройстве в пределах 50-80%. Так же предлагается к внедрению технология энергосбережения и повышения эффективности от использования электрических конфорок и водосберегающих экораторов. Суть разработки - экономная мембрана экоратора. Мембрана толщиной 0,4 - 0,5 мм, изготавливается из пищевого термостойкого фторопласта высокого давления и устанавливается перед отверстиями для прохода воды в экораторе и стопорится сверху сеточкой. При поступлении воды на мембрану создается высокое давление и по расчетным отверстиям вода поступает на другую сторону экоратора, где при резком расширении проходит в специальные отверстия подсос воздуха, в результате этого создается водо - воздушная струя, которая и используется для бытовых нужд. При этом сокращается расход воды до 60 %, за счет замещения её воздухом. Комфорт пользования водой не снижается. Отличие мембраны от любых других в том, что применяются отверстия нестандартной формы (не круглые, как у всех прототипов) треугольные, строго рассчитанные по направлению ориентации и площади прохода, что создает более эффективные условия для подсоса и перемешивания воды с воздухом.
Мембрана централизуется специальными крепежными деталями, выполненными в одном изделии что обеспечивает равномерную струю водо - воздушной смеси выходящей из крана.
Экоратор производства Германии с мембраной имеющей круглые отверстия и с довольно сложной конструкцией стоит на заводе 3,69 евро. С учетом доставки, растаможивания и уплаты всех налогов его себестоимость составляет 5 евро. При этом себестоимость экономного экоратора такого же качества с нашей мембраной составляет 2 евро. Поэтому затраты на проведение мероприятий по экономии воды доступны любому потребителю. Привлекает, очень простое обслуживание, срок службы более 10 лет. Очистка внутренностей от загрязнения происходит на много проще и быстрее, чем у существующих приборов. Разработан универсальный электронный прибор, который методом контакта с корпусом экоратора за 1 -2 минуты производит полную очистку всего экоратора от накипи и всех загрязнений, связанных с качеством воды.
Для широкого внедрения предложены инновационные энергосберегающие конфорки для электроплит, устанавливаемых в социальных учреждениях: школах, больницах, детсадах, где запрещено приготовление пиши на открытом пламени. Обычные конфорки расходуют энергоресурсы в два раза больше чем энергосберегающие. Срок окупаемости энергосберегающих конфорок с учетом максимальной загрузки оборудования - 7 месяцев. Ориентировочная экономия в год в миллионом городе более 1 млрд. рублей. Предлагаемые энергоэффективные технологии является принципиально отличными от импортных, менее энергозатратные и более долговечные по сравнению с известными, которые применяются в настоящее время в ведущих индустриальных странах.
Список использованной литературы:
1. Полак А.Ф. и др. Моделирование процесса коррозии бетона. Тезисы докладов Волгоград, 1990 с 73-73
2. Патент №14750 (приоритет 14 марта 2014 г.) Устройство для получения тепловой энергии из электрической авторы: Селезнев В.Б., Кондрашов Г.М., Петров С.И.
©Г.М.Кондрашов
УДК. 681.5
И.И. Коновалова, Д.В. Кузнецов, Л.В. Чернокрылюк
преподаватель ГАПОУ ПО «Пензенский многопрофильный колледж», студенты магистратуры Пензенского государственного технологического университета, г.Пенза, РФ
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ НАСТРОЙКИ РЕГУЛЯТОРОВ
Аннотация
Рассматривается методика оценки параметров настройки ПИД-регулятора. Предлагаемая методика позволяет получать не только точечные, но и доверительные оценки параметров настройки регуляторов и
при больших значениях доверительных оценок потребовать проведения дополнительных экспериментов. В качестве примера для заранее известного объекта методом математического моделирования в замкнутой системе получают временные тренды входа и выхода регулятора, а затем рассчитываются его параметры настройки.
Ключевые слова
Настройка, ПИД-регулятор, автоматическое регулирование, математическое моделирование, модель, система автоматического регулирования
Настройка регуляторов является необходимым условием нормального функционирования систем автоматического регулирования с заданными показателями качества. Существует большое количество методов настройки ПИД-регуляторов, начиная от простейших эмпирических методов [1] и заканчивая оптимизационными методами [2]. Все эти методы в той или иной степени требуют априорной информации о свойствах регулируемого объекта, которая получается в результате проведения специально организованного эксперимента.
Следовательно, получаемые в результате применения того или иного метода оценки параметров настройки регуляторов при неправильно организованном эксперименте могут оказаться сильно смещенными. Предлагаемая методика позволяет получать не только точечные, но и доверительные оценки параметров настройки регуляторов и при больших значениях доверительных оценок потребовать проведения дополнительных экспериментов.
Методика состоит из следующих этапов.
1. Регистрация временных трендов входа и выхода регулятора в процессе нормальной эксплуатации системы регулирования.
2. Оценка времени запаздывания объекта с использованием корреляционного метода.
3. Обработка временных трендов с использованием рекуррентных методов оценивания и идентификации
4. Расчет точечных и доверительных оценок параметров АРСС - модели, получаемой в результате идентификации.
5. Расчет точечных и доверительных оценок параметров настройки регулятора с использованием метода компенсации полюсов передаточной функции объекта регулирования.
6. Расчет временных и частотных показателей качества системы регулирования.
В качестве примера для заранее известного объекта методом математического моделирования в замкнутой системе получают временные тренды входа и выхода регулятора, а затем рассчитываются его параметры настройки.
На рис 1 показана модель САР, реализованная в Simulink, средствами программного комплекса МА^АВ.
ConstanC
Рисунок 1 - Структурная схема САР.
На рисунке 2 - структурная схема объекта с передаточной функцией
W (p) =
ке
рт
Tp+i)(T2 р+1)
где к=2; т=30 с; Ti=50 с; ?2=10 с .
(1)
Рисунок 2 - Структурная схема объекта.
На рис.3 приведены реализации временных трендов входа и выхода объекта показанного на рис. 1. Данные регистрировались через 1с на протяжении 3000с. На вход объекта для моделирования шумов подавался случайный сигнал, имеющий равномерное распределение в интервале [-1, 1].
1500 2000
Время, с
Рисунок 3 Входной (и) и выходной сигналы объекта.
На рис. 4 - взаимная корреляционная функция между первыми разностями входного и выходного сигналов, экстремальное значение этой функции соответствует времени запаздывания.
Время, с Время, с
а) б)
Рисунок 4 - Взаимная корреляционная функция между входом и выходом объекта
На рис. 5 - изменение коэффициентов АРСС - модели объекта второго порядка, полученные в результате применения рекуррентного метода наименьших квадратов. Результаты идентификации свидетельствуют о хорошей сходимости оценок модели. Оценки параметров соответственно равны:
для модели а1=-1,8847; a2=0,8866; 61=0,0030; 62=0,0008, доверительные интервалы для оценок Aa1=1,424x10"6; Aa2=1,415x10"6; А61=0,080х10"6; А62=0,041х10"6;
3
□ -□5 \ V
\ \ V
\ \
a1 a2 61x100 62x100 -----------
-2
500 1000
Время, с
Рисунок 5 - Коэффициенты АРСС - модели объекта. В результате идентификации получены следующие передаточные функция объектов:
k (Т3 р + 1)е ^ рт
для модели Wm (p) = -
(2)
(т р+1)(Т2 р+1)
Полученные в результате идентификации оценки коэффициента передачи, постоянных времени и запаздывания моделируемого объекта попадают в доверительный интервал, хорошо совпадают с аналогичными коэффициентами исходного объекта (1) и принимают следующие значения: к=1,994; т=30 с; Т:=50,05 с; Тг=10,18 с; Тз=0,2667 с.
Расчет настроек ПИД - регулятора с передаточной функцией
Wp (p) = kp
1 + ^ + TdP
TuP
(3)
проводился из условия компенсации полюсов передаточной функции модели объекта (2). Этому условию отвечают следующие соотношения между параметрами объекта и регулятора
ТТ2 = тт; (4)
т + Т2 = ти.
В процессе настройки значения коэффициент кр регулятора задаются оператором исходя из желаемого качества переходного процесса. Чем не больше значение этого коэффициента, тем больше колебательность процесса.
На рис 6. приведены результаты настройки системы, показанной на рис. 1 для различных значений коэффициента кр.
2 1 .8 1 .6 1 .4 1 .2
■D
1 1 f
0.8 0.6 0.4 0.2 О
Step Response
Объект
\
--------/ kp=0,5 kp=0,8 -------
е i i i 1
i 50 100 150 200 250 300 350 400
Time (sec)
Рисунок 6 - Переходные характеристики моделируемого объекта и системы.
87
Предлагаемая методика настройки параметров ПИД - регуляторов не требует специального вмешательства в процесс функционирования объекта, она позволяет получать статистические оценки параметров объекта и регулятора, контролируя тем самым точность идентификации объекта и настройки параметров регулятора, оператору предоставляется возможность вручную получать желаемое качество регулирования, увеличивая или уменьшая колебательность переходного процесса в системе. Список использованной литературы:
1. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования. / А.С. Клюев, А.Г. Лебедев, С.А. Клюев, А.Г. Товарнов. Под ред. А.С. Клюева, 2-ое изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989.- 368 с.
2. Методы классической и современной теории автоматического управления: Учебник в 3-х т. Т2: Синтез регуляторов и теория оптимизации систем автоматического управления / под ред Н.Д. Егупова. - М.: Изд-во МГТУ им Баумана, 2000. - 736 с.
© И И. Коновалова, 2015
УДК 624.078.43
С.И. Корягин, д.т.н., профессор С.В. Буйлов, к.т.н., доцент Е.С. Минкова, к.п.н., доцент Институт транспорта и технического сервиса Балтийский федеральный университет им. И. Канта г. Калининград, Российская Федерация
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ДОКРИТИЧЕСКОГО РОСТА ТРЕЩИН В КЛЕЕВЫХ СОЕДИНЕНИЯХ
Аннотация
В статье приводится методика изучения докритического роста трещин в клеевых соединениях, приведены результаты исследования трещиностойкости после выдержки образцов в воде и на воздухе.
Ключевые слова клеевое соединение, напряжение, трещина, нагрузка.
Долговечность клеевого соединения должна прогнозироваться на основе механизмов разрушения. Анализ причин разрушения клеевых соединений показывает, что в большинстве случаев оно вызвано наличием конструктивных и технологических концентраторов напряжений, из-за которых в процессе эксплуатации развиваются трещины [1,2]. В правильно спроектированных и качественных клееных конструкциях слабое место располагается не по клею. Исключением из этого правила является разрушение под действием окружающей среды.
В соответствии с работами [3, 4] долговечность представляет собой сумму периодов зарождения и подрастания трещины до некоторого предельного размера, определяемого либо условием хрупкого разрушения, либо потерей какого-то технического свойства, например герметичности. Для количественного анализа необходимы характеристики сопротивления клеевого соединения разрушению на всех этапах: образование трещины, медленный рост, переход к хрупкому разрушению. [6]
В настоящей статье приводится методика и результаты исследования второго из указанных этапов разрушения, т.е. медленного роста трещины при действии длительной статической нагрузки, в том числе в условиях воздействия жидких сред.
Для исследования разрушения клеевых соединений широко используется двойной консольный образец, балки которого сужены под углом 7, 04° [7, 8]. Такая форма балок обеспечивает на некотором
