Динамическая модель тепломассообмена для водяного охладителя промышленного кондиционера

Розглядається математичне моделювання процесів тепло- і масообміну для водяного охолоджувача, який використовується в системах штучного мікроклімату для охолодження та осушування повітря. На основі рівнянь матеріального та теплового балансів отримано дві рівноцінні моделі, які дають змогу проводити моделювання перехідних процесів у охолоджувачі за основними каналами регулювання та збурення. Вибір динамічної моделі визначається методами синтезу системи керування промислового кондиціонера. Для підвищення точності математичних розрахунків у статті пропонується експериментальне визначення коефіцієнтів тепло- та масовіддачі, що дає можливість адаптувати динамічну модель до конкретних умов функціонування водяного охолоджувача. Запропоновані математичні залежності зручно реалізуються у середовищі MatLab. Наведено приклад моделювання перехідних процесів для водяного охолоджувача CVP2-СW4 кондиціонера CV-P 2L N-63B/F-N, який виготовлено компанією VTS CLIMA. Отримані перехідні процеси мають аперіодичний характер без запізнення. За характером перехідних процесів для керування водяним охолоджувачем можна рекомендувати ПІ-регулятор. Динамічна модель водяного охолоджувача може використовуватися спеціалістами з автоматизації для аналізу та настройки параметрів систем керування промисловими кондиціонерами.Mathematical modelling of processes heat-mass exchange for a water cooler, which is used in systems of an artificial microclimate for cooling and air unwatering, is observed. Based on the equations of material and thermal balance two equivalent models allowing to spend modelling of transients in a cooler on the basic channels of regulating and perturbation are gained. Sampling of dynamic model is defined by methods of a control system synthesis of the industrial air conditioner. For raise of accuracy of mathematical calculations in paper experimental definition of factors heat-mass exchange, which allows adapting dynamic model for concrete operating conditions of a water cooler, is offered. The offered mathematical dependences are conveniently realized in the environment of MatLab. The instance of modelling of transients for water cooler CVP 2-SW4 air conditioner CV-P 2L N-63B/F-N which is manufactured by company VTS CLIMA is resulted. The gained transients have aperiodic character without delay. On character of transients, for management of a water cooler it is possible to recommend the PI-regulator. The dynamic model of a water cooler can be used by specialists on automation for the analysis and adjustment of parametres of control systems of industrial air conditioners.Рассматривается математическое моделирование процессов тепло- и массообмена для водяного охладителя, который используется в системах искусственного микроклимата для охлаждения и осушения воздуха. На основе уравнений материального и теплового баланса получены две равноценные модели, которые позволяют проводить моделирование переходных процессов в охладителе по основным каналам регулирования и возмущения. Выбор динамической модели определяется методами синтеза системы управления промышленного кондиционера. Для повышения точности математических расчетов в статье предлагается экспериментальное определение коэффициентов тепло- и массоотдачи, которые позволяют адаптировать динамическую модель к конкретным условиям функционирования водяного охладителя. Предложенные математические зависимости удобно реализуются в среде MatLab. Приведен пример моделирования переходных процессов для водяного охладителя CVP 2-СW4 кондиционера CV-P 2L N-63B/F-N, который изготовлен компанией VTS CLIMA. Полученные переходные процессы имеют апериодический характер без запаздывания. По характеру переходных процессов для управления водяным охладителем можно рекомендовать ПИ-регулятор. Динамическая модель водяного охладителя может использоваться специалистами по автоматизации для анализа и настройки параметров систем управления промышленных кондиционеров

Синтез багатовимірної системи керування для прецизійного комплексу штучного мікроклімату

The article considers the synthesis procedure for multidimensional digital controller embedded into industrial artificial microclimate systems. The methodology is proposed for constructing the complex dynamic mathematical model for industrial air conditioners represented in the state space of a combined multidimensional controlled system. An analysis of possible control system optimization criteria is performed. Also, the synthesis procedure for an optimal multidimensional digital linear quadratic controller is given. The feedback matrix is synthesized that determines the control vector optimal trajectory using controlled system states by minimizing the quadratic quality criterion. The proposed multidimensional linear digital controller has a feature of logical selection for elements of industrial equipment for performing the optimal control of a microclimate conditioner. The proposed approach allows for reconfiguring the synthesis procedure for the industrial conditioners automatic control system on the basis of delimiting the mutual influence of control parameters.Рассмотрена процедура синтеза многомерного цифрового регулятора для промышленных систем искусственного микроклимата. Для промышленных кондиционеров предложена методика разработки комплексной динамической математической модели в пространстве состояний как единого многомерного объекта управления. Выполнен анализ критериев для оптимизации системы управления кондиционером. Рассмотрена процедура синтеза оптимального многомерного линейно-квадратичного цифрового регулятора и синтезирована матрица обратной связи, которая по параметрам состояния объекта управления определяет траекторию движения вектора оптимального воздействия и минимизирует квадратичный критерий качества. Такой многомерный линейно-квадратический цифровой регулятор отличается наличием логического выбора оборудования для осуществления оптимального управления климатическим оборудованием кондиционера. Такой подход позволяет переосмыслить процедуру синтеза автоматической системы управления для промышленных кондиционеров на основе разграничения взаимного влияния регулирующих параметров.Розглянуто процедуру синтезу багатовимірного цифрового регулятора для промислових систем штучного мікроклімату. Для промислових кондиціонерів запропоновано методику розроблення комплексної динамічної математичної моделі в просторі станів як єдиного багатовимірного об'єкта управління. Виконано аналіз критеріїв для оптимізації системи управління кондиціонером. Розглянуто процедуру синтезу оптимального багатовимірного лінійно-квадратичного цифрового регулятора та синтезовано матрицю зворотного зв'язку, яка за параметрами стану об'єкта управління визначає траєкторію руху вектора оптимального впливу і мінімізує квадратичний критерій якості. Запропонований багатовимірний лінійно-квадратичний цифровий регулятор відрізняється наявністю логічного вибору обладнання для здійснення оптимального управління кліматичним устаткуванням кондиціонера. Такий підхід дозволяє переосмислити процедуру синтезу автоматичної системи управління для промислових кондиціонерів на основі розмежування взаємовпливу регулювальних параметрів