Reklama
Reklama
 
 
 
Reklama
Sterowanie MIMO w układzie chłodniczym pośrednim
Ocena użytkowników: / 0
SłabyŚwietny 
Data dodania: 08.10.2009

Procesy, w których występuje więcej niż jedna zmienna sterowana (wyjściowa) są często spotykane w przemyśle i znane jako systemy typu multi-input, multi-output (MIMO).

 

 

W artykule przedstawiono różnice pomiędzy systemem sterowania w układzie SISO (single input – single output) i MIMO (multi input – multi output) na przykładzie komory chłodniczej pracującej w układzie pośrednim, przy czym do regulacji wykorzystano reguły sterowania MIMO-PID. W doborze nastaw tego systemu sterowania wykorzystuje się często algorytm BLT [4], który bazuje na metodzie Ziglera-Nicholsa.
Interakcje zwyczajowo obecne pomiędzy pętlami sprzężenia zwrotnego procesów o kilku zmiennych, są z reguły przyczyną większych niestabilności i trudności podczas sterowania niż w przypadku sytemów single-input, single-output (SISO).
Na rysunku 1 przedstawiono typowy dla systemów MIMO obiekt sterowania. Obiekt ten składa się z 4 zbiorników napełnianych cieczą za pomocą pomp. Regulacja poziomu w zbiornikach odbywa się przez zmianę nastawy zaworów zasilających.

 


Dla zilustrowania specyfiki układów MIMO można rozpatrzyć system z dwiema zmiennymi wejściowymi, u1 i u2 oraz z dwiema wielkościami wyjściowymi y1 i y2, gdzie zależność określająca stabilność takiego systemu dla jednej zmiennej wyjściowej y1 przyjmuje postać [5]:

 


Dla powyższej konfiguracji systemu sterowania uzyskujemy stan niestabilny w przypadku gdy αβ > 1. Ten prosty przykład prezentuje nam jak wzajemne interakcje występujące w układzie sterowania MIMO mogą być przyczyną niestabilnej pracy całego systemu, nawet w przypadku indywidualnej stabilności poszczególnych pętli sprzężenia zwrotnego [5].
Do regulacji tego typu systemów w sposób ciągły można wykorzystywać różnorodne algorytmy sterowania. Często w zastosowaniach praktycznych stosuje się regulatory MIMO działające w oparciu o regulatory PID. Te układy MIMO – PID mogą być integrowane w struktury DCS (Distributed Control System), które współpracują z automatyką sterowaną logicznie (sterowniki PLC). Jednym z najnowszych systemów sterowania jest system APC (Advanced Process Control), który pozwala na wykorzystywanie algorytmów optymalizacji, oraz funkcjonalność systemów DCS nie tylko na poziomie jednego procesu, ale też wielu jednocześnie. Taki nowy system sterowania aktualnie zastosowano w grupie Lotos S.A. W strukturach tego typu sterowania można wykorzystywać współczesne metody z zakresu optymalizacji, począwszy od metod gradientowych i kończąc na sieciach neuronowych i algorytmach genetycznych. W pewnych sytuacjach dobór nastaw takich regulatorów musi jednak być poprzedzony badaniami teoretycznymi np. symulacją komputerową w środowisku MATLAB–SIMULINK. Takie badania teoretyczne zalecane są również w przypadku stosowania typowego algorytmu sterowania jaki jest stosowany w regulatorze PID [6].

Porównanie SISO i MIMO podczas regulacji pośredniego układu chłodniczego

W poprzednim artykule, dotyczącym sterowania pośrednim układem chłodniczym, autorzy zastosowali układ regulacji SISO oparty na regułach PID. W układach chłodniczych bazujących na współczesnych regulatorach często istnieje potrzeba ustalenia parametrów za pomocą kilku zmiennych wyjściowych. W przypadku komory w pośrednim systemie chłodniczym może to być np. temperatura parownika i prędkość przepływu czynnika pośredniczącego. Na rysunku 2 zaprezentowano systemy sterowania MIMO i SISO wykorzystane do regulacji parametrów komory chłodniczej. Model teoretyczny tej komory przedstawiono w poprzednim artykule dotyczącym tematyki sterowania za pomocą regulatorów PID [1] (...)

 

 

LITERATURA
[1] MATYSKO R. i BUTRYMOWICZ D.: Zagadnienia sterowania pracą komory przechowalniczej z pośrednim układem chłodzenia. Chłodnictwo & Klimatyzacja 7(132)/2009.
[2] GOODWIN G. C., GRAEBE S.F. SALGADO M.E.: Control system design. Valparaiso, January 2000.
[3] JOHANSSON K.H.: Relay Feedback and Multivariable Control, DOCTORAL DISSERTATION, ISRN LUTFD2/TFRT-1048-SE, Lund 1997, Sweden.
[4] LUYBEN, W. L.: “Simple method for tuning SISO controllers in multivariable systems.” Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., 25, pp. 654–660.
[5] JOHNSON M. A.; MORADI M. H.: PID Control-New Identification and Design Methods Springer-Verlag London 2005.
[6] www.automatykab2b.pl

 

POLECAMY WYDANIA SPECJALNE

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2021

  • Pompy ciepła 2020-2021

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2020

  • Pompy ciepła 2019-2020

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2019

  • Pompy ciepła 2018

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2017

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2018

  • Pompy ciepła 2015

  • Pompy ciepła 2016

Katalog firm chłodnictwo, klimatyzacja, wentylacja

CHŁODNICTWO: Agregaty (chillery) chłodzone powietrzem, Agregaty (chillery) chłodzone wodą, Agregaty absorpcyjne, Agregaty skraplające, Aparatura kontrolno-pomiarowa, Chłodnice, Chłodnictwo w transporcie, Chłodziwa i nośniki ciepła, Czynniki chłodnicze, Dry-coolery, Drzwi chłodnicze (okucia, akcesoria), Elementy rozprężające, Filtry - osuszacze czynnika chłodniczego, Komory chłodnicze i zamrażalnicze, Kontenery chłodnicze, Maszyny do produkcji lodu (płatkarki, kostkarki), Materiały termoizolacyjne, Meble chłodnicze i zamrażalnicze, Monobloki chłodnicze, Odolejacze, separtory, Oleje sprężarkowe, Płyty warstwowe, Pompy cyrkulacyjne, Silniki, Siłowniki, Sprężarki chłodnicze, Tunele mroźnicze (kriogeniczne), Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Urządzenia rozmrażające, Wieże chłodnicze, Wyłączniki i przekaźniki czasowe, Wymienniki ciepła (parowacze, skraplacze), Wymienniki płytowe, Zasobniki chłodu, Zawory, Zespoły spręzarkowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

KLIMATYZACJA i WENTYLACJA: Aparatura kontrolno-pomiarowa, Aparaty grzewczo-wentylacyjne, Centrale klimatyzacyjne monoblokowe, Centrale klimatyzacyjne rooftop, Centrale klimatyzacyjne sekcyjne, Chłodnice/nagrzewnice kanałowe, Czerpnie i wyrzutnie, Filtry powietrza, Kanały wentylacyjne, Klapy ppoż. (oddymiające, odcinające), Klimakonwektory, Klimatyzacja samochodowa, Klimatyzatory kompaktowe (przenośne, okienne), Klimatyzatory split, Klimatytory multi splity, Kolektory słoneczne, Kratki, nawiewniki, dysze, Kurtyny powietrzne, Materiały termoizolacyjne, Nasady kominowe, wywietrzniki, Nawilżacze (parowe, zraszające, ultradźwiękowe, komory zraszania), Oczyszczacze powietrza, Odciągi miejscowe, Okapy kuchenne, Osuszacze powietrza, Pompy ciepła, Pompy cyrkulacyjne, Przepustnice, Rekuperatory i regeneratory do odzysku ciepła, Siłowniki, Stropy, belki chłodząco-grzejące, Systemy Super Multi, Szafy klimatyzacji precyzyjnej, Tłumiki hałasu, Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Wentylatory dachowe, Wentylatory oddymiające, przeciwwybuchowe, chemoodporne, Wentylatory osiowe, Wentylatory promieniowe, Wentylatory strumieniowe (oddymiające), Wymienniki gruntowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

MATERIAŁY, NARZĘDZIA, PRZYRZĄDY, AKCESORIA: Izolacje akustyczne, termiczne, Materiały i przyrządy lutownicze i spawalnicze, Materiały uszczelniające, Narzędzia, Rury, kształtki, akcesoria, Urzadzenia i środki czyszczące, Urządzenia do inspekcji i czyszczenia systemów wentylacyjno-klimatyzacyjnych, Urządzenia do usuwania i napełniania instalacji chłodniczych; recyklingu czynników chłodniczych, Wibroizolacje, Zamocowania i tłumiki drgań.

INNE: Zrzeszenia i organizacje, Oprogramowanie komputerowe, Portale internetowe, Targi, wystawy, szkolenia.