Моделирование промышленных объектов управления с детерминированной нестанционарностью

Abstract

Рассматривается актуальная задача исследования динамики нестационарных промышленных объектов средствами и методами математического моделирования. При использовании стандартных средств моделирования из библиотеки Simulink отсутствует возможность изменения параметров моделируемого звена во времени в процессе решения задачи. Для устранения этого недостатка предложен способ моделирования промышленных объектов с динамически меняющимися параметрами на моделях, содержащих автономный модуль, реализующий произвольную функциональную зависимость параметров моделируемых стандартных звеньев от машинного масштаба времени. В основу моделирования положена реализация интегрирующего звена с параметром, изменяющимся во времени по определенному закону, или в зависимости от внешнего сигнала любой формы. Показан переход к моделированию инерционного звена первого, второго и более высоких порядков. Приведен пример двухпозиционной релейной стабилизации температуры воды в баке при различных внешних возмущениях в проточном реакторе идеального перемешивания. Обсуждаются результаты вычислительного эксперимента. Выявлены ограничения на области применения модели.

The authors have considered the task of studying the dynamics of the actual time-dependent industrial facilities by means and methods of mathematical modeling. When using standard modeling tools of Simulink library it is not possible to change the parameters of the simulated level while solving the problem. To overcome this limitation the authors proposed the method of modeling industrial objects with dynamically changing parameters in the models containing an autonomous module, which implements an arbitrary functional dependence of the parameters of the simulated standard units on machine time scale. The model is based on implementation of integrating link with a parameter that varies in time according to a certain law, or based on an external signal of any shape. The paper demonstrates the transition to the modeling of inertial element of the first, the second and higher orders and introduces the example of a two-stage relay stabilization of water temperature in a tank at various external perturbations in a flow reactor with ideal mixing. The results of computer simulation are discussed and the constraints to the model application areas are determined.