Синтез системы автоматического регулирования температуры жидкости с улучшенными динамическими показателями

摘要

Предложен алгоритм синтеза системы автоматического регулирования температуры жидкости. Практическое применение результат может найти в сельском хозяйстве, отрасли переработки и сохранения продуктов, химической отрасли при программном задании температурного режима жидкой среды. Динамическое тепловое равновесие рассмотрено в системе, состоящей из индуктора, вторичного тела, нагреваемого токами Фуко, и объёма жидкой среды. Учтены теплообмен с внешней средой и зависимость активного сопротивления индуктора и вторичного тела от температуры. Применена линеаризация уравнений, описывающих теплообменные процессы, выполнен синтез по частотным критериям. Предложен алгоритм подбора параметров корректирующего фильтра Баттерворта первого порядка. Этапы синтеза и анализа иллюстрируются годографами, переходными и динамическими характеристиками. Рассмотрена проблема учёта форсировки в канале питающего напряжения при введении корректирующих устройств. Предполагается использовать результаты в программном обеспечении системы автоматического регулирования, выполненной на базе микроконтроллера. Контроллер, кроме качественного управления температурным режимом, в перспективе обеспечит оптимизацию энергетической эффективности работы устройства, идентификацию параметров тепловой и электрической модели, недоступных для непосредственного измерения, оптимальное пространственное формирование теплового воздействия на жидкость. Значительная инерционность объекта позволяет решить указанный набор проблем в реальном масштабе времени.