'
Научный журнал «Вестник науки»

Режим работы с 09:00 по 23:00

zhurnal@vestnik-nauki.com

Информационное письмо

  1. Главная
  2. Архив
  3. Вестник науки №5 (50) том 5
  4. Научная статья № 49

Просмотры  68 просмотров

Мелехин В.Н.

  


НЕЧЕТКИЙ ПОДХОД К УПРАВЛЕНИЮ ТЕМПЕРАТУРОЙ ТЕТРАХЛОРИДА ТИТАНА В ПРОТОЧНОМ НАГРЕВАТЕЛЕ *

  


Аннотация:
в данной статье рассматривается регулирование температуры в проточном нагревателе посредством внедрения в систему нечеткого регулятора   

Ключевые слова:
проточный нагреватель, нечеткий регулятор, фаззификатор, синглетон   


УДК 62-531.9

Мелехин В.Н.

магистрант кафедры автоматика и телемеханика

Пермский государственный национальный исследовательский университет

(г. Пермь, Россия)

 

НЕЧЕТКИЙ ПОДХОД К УПРАВЛЕНИЮ ТЕМПЕРАТУРОЙ

ТЕТРАХЛОРИДА ТИТАНА В ПРОТОЧНОМ НАГРЕВАТЕЛЕ

 

Аннотация: в данной статье рассматривается регулирование температуры в проточном нагревателе посредством внедрения в систему нечеткого регулятора.

 

Ключевые слова: проточный нагреватель, нечеткий регулятор, фаззификатор, синглетон.

 

Для того чтобы титан был надлежащего качества, необходимо соблюдать огромное количество факторов, одним из которых является поддержание определенной температуры TiCl4, на основе которого в дальнейшем изготавливают металлический титан.

Чтобы не допустить колебания расхода и обеспечить правильную работу всей системы целесообразно использовать нечеткий подход для управления всем процессом.

Так как жидкость должна поступать без каких-либо задержек, то в качестве объекта управления целесообразно использовать проточный нагреватель. Необходимо посредством изменения входного напряжения нагревать тетрахлорид титана до температуры от  до . Исходя из нелинейности подачи жидкости, а также ряда других факторов, нагрев происходит по нелинейному закону, что необходимо учесть при проектировании регулятора.

  • Разработка модели автоматического управления температурой для подогрева тетрахлорида титана. Для того чтобы смоделировать объект управления, необходимо вывести зависимость напряжения, подаваемого на нагреватель, и температуры жидкости, до которой может нагреть данный нагреватель. Температура на выходе проточного нагревателя рассчитывается по формуле (1):

где  – требуемая температура на выходе из подогревателя, ;  – температура на входе в подогреватель, ;  – мощность электрического нагревателя, Вт;  – нагреваемый объем, ;  – плотность нагреваемой среды, ;  – удельная теплоемкость жидкости, .

 

Таким образом, зная все значения наших переменных, а также совместив формулы (1) и (2) мы можем вывести зависимость температуры на выходе от напряжения на входе:

Исходя из выведенной зависимости и знания, что процесс, описывающий объект управления, представлен апериодическим звеном первого порядка, смоделируем в системе MATLAB систему нагрева тетрахлорида титана. На рис. 1 показана схема моделирования.

Рис. 1. Схема объекта управления температурой в подогревателе

тетрахлорида титана в среде моделирования MATLAB

На рис. 2 приведен график результата моделирования подогревателя.

Рис. 2. Осциллограмма работы модели нагревателя

Определим параметры системы: .

 

  1. Разработка нечеткого регулятора. Необходимо разработать систему автоматического поддержания температуры тетрахлорида титана на базе нечеткого регулятора с применением датчика температуры. В качестве лингвистических переменных приняты отклонение выходного напряжения от заданного значения напряжения, подаваемого на нагревательный элемент и его производная. Нечеткий регулятор состоит из фаззификатора с применением трех пяти функций принадлежности и дефаззификатора с применением пяти унимодальных функций принадлежности. Схема регулятора представлена на рис. 3.

 

 

Промоделируем САР с нечетким регулятором с разработанной ранее моделью объекта управления, как показано на рис. 4.

  

Определим параметры полученной системы:

Выводы. Выполнено моделирование нелинейного объекта (проточного нагревателя):

  1. Выполнено построение модели объекта.
  2. Выполнено проектирование нечеткого регулятора.
  3. Исследована динамика работы САР поддержания температуры в нагревателе тетрахлорида титана с применением нечеткого регулятора.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

 

Хижняков Ю.Н. // Алгоритмы нечеткого, нейронного и нейро-нечеткого управления в системах реального времени./ учебное пособие, Пермь, изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2013. – 156 с.

Заде Л. // Понятие лингвистической переменной и ее применение к принятию приближенных решений. / М., изд-во: Мир, 1976. – 165 с.

Пегат А. // Нечеткое моделирование и управление. / пер. с англ., М., изд-во: Бином, 2009. – 798 с

 

Melekhin V.N.

Student of the Department of Automation and Telemechanics

Perm State National Research University

(Perm, Russia)

 

FUZZY APPROACH TO CONTROLLING THE TEMPERATURE

OF TITANIUM TETRACHLORIDE IN A FLOW HEATER

 

Abstract: this article discusses the regulation of temperature in a flow heater by introducing a fuzzy controller into the system.

 

Keywords: flow heater, fuzzy controller, fuzzifier, singleton.

  


Полная версия статьи PDF

Номер журнала Вестник науки №5 (50) том 5

  


Ссылка для цитирования:

Мелехин В.Н. НЕЧЕТКИЙ ПОДХОД К УПРАВЛЕНИЮ ТЕМПЕРАТУРОЙ ТЕТРАХЛОРИДА ТИТАНА В ПРОТОЧНОМ НАГРЕВАТЕЛЕ // Вестник науки №5 (50) том 5. С. 267 - 272. 2022 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/5725 (дата обращения: 29.03.2024 г.)


Альтернативная ссылка латинскими символами: vestnik-nauki.com/article/5725



Нашли грубую ошибку (плагиат, фальсифицированные данные или иные нарушения научно-издательской этики) ?
- напишите письмо в редакцию журнала: zhurnal@vestnik-nauki.com


Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2022.    16+




* В выпусках журнала могут упоминаться организации (Meta, Facebook, Instagram) в отношении которых судом принято вступившее в законную силу решение о ликвидации или запрете деятельности по основаниям, предусмотренным Федеральным законом от 25 июля 2002 года № 114-ФЗ 'О противодействии экстремистской деятельности' (далее - Федеральный закон 'О противодействии экстремистской деятельности'), или об организации, включенной в опубликованный единый федеральный список организаций, в том числе иностранных и международных организаций, признанных в соответствии с законодательством Российской Федерации террористическими, без указания на то, что соответствующее общественное объединение или иная организация ликвидированы или их деятельность запрещена.