ФОРМИРОВАНИЕ СИСТЕМНОСТИ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ТЕОРИИ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ (ТАУ) ПАРАДОКСА ОЦЕНКИ МОДЕЛИ ТЕПЛОВОГО ОБЪЕКТА
Authors: Хлебников В.А. 
Published: October 2024

Парадокс оценки модели теплового объекта управления при синтезе систем автоматического управления (САУ) заключается в том, что на стадии получения модели объекта алгоритм работы контроллера не известен. Для определения этого алгоритма нужна модель объекта. В работе рассматривается методика формирования системности у бакалавров, обучающихся по направлению «Теплоэнергетика и теплотехника», при изучении парадокса оценки модели объекта применительно к автоматической системе регулирования (АСР) нагрузки парового котла в курсовом проектировании по автоматизации тепловых процессов. В работе проводится анализ содержания и методики выполнения курсового проекта по дисциплине «Метрология, технические измерения и автоматизация тепловых процессов». Описывается принцип действия автоматической системы регулирования нагрузки на основе дифференциальных уравнений для выходной величины – давление пара в барабане. Представлена структурная схема АСР нагрузки, а также математическая модель объекта в виде обыкновенного дифференциального уравнения, соответствующая случаю, когда выходной величиной является давление пара в барабане, входной – тепловыделение в топке, возмущающими воздействиями – изменения энтальпии питательной воды, расходов питательной воды и пара. Приведен подход для изучения парадокса модели объекта в автоматической системе регулирования нагрузки путем сравнения экспериментальной кривой разгона по давлению пара котла и графика переходного процесса для модели. Сравнение проводится с графиком экспериментальной кривой разгона по давлению пара котла ТП-87 при возмущении расходом топлива. Для повышения точности описания предлагается более сложная модель передаточной функции в виде нескольких емкостей с транспортным запаздыванием. При этом окончательно в качестве модели объекта выбирается аппроксимация, отвечающая выбранному критерию приближения модели реальному объекту. Применение рассмотренной методики при изучении парадокса оценки модели объекта для АСР нагрузки позволит выбрать модель объекта, адекватно отражающую свойства реального объекта, а для АСР нагрузки выбрать алгоритм работы контроллера, который соответствует реально применяемому на практике ПИ-закону регулирования.

The problem of evaluating a thermal control object model in the synthesis of automatic con-trol systems (ACS) is that the controller operation algorithm is unknown at the time the object model is being created. In order todefine this algorithm, an object modelis required. In order to address the issue of evaluating the object model in relation to the automatic control system (ACS) of the steam boiler load in the course design for the automation of thermal processes, the paper discusses the methodology for the formation of consistency in the bachelor programme "Heat power engineering and heat engineering".The paper analyzes the content and methodolo-gy for the implementation of the course project in the discipline "Metrology, technical measure-ments and automation of thermal processes".An autonomous load control system based on dif-ferential equations is discussed in terms of how it works for the output value of steam pressure in the drum. A block diagram of the ACS load is presented, as well as a mathematical model of the object in the form of an ordinary differential equation, corresponding to the case when the output value is the steam pressure in the drum, the input value is the heat release in the furnace, and the disturbing influences are changes in the feed water enthalpy, feed water and steam flow rates. Additionally, a method is provided for analysing a paradox of an object model in an autono-mous load management system by contrasting the transient graph for the model with the exper-imental acceleration curve for the steam pressure of the boiler. The comparison is carried out with the graph of the experimental curve of the steam pressure acceleration of the TP-87 boiler when perturbed by fuel consumption. In order to improve the accuracy of the description, a more complex model of the transfer function is proposed in the form of several containers with a transport delay. In this case, finally, as the object model, an approximation is selected that meets the selected criterion for the approximation of the model to a real object. The application of the considered methodin studying the paradox of estimating the object model for the ACS load will allow choosing an object model that adequately reflects the properties of a real object, and for the ACS load, choosing a controller operation algorithm that corresponds to the PI control law ac-tually used in practice.