Содержание лабораторная работа №1


Скачать 201.83 Kb.
НазваниеСодержание лабораторная работа №1
страница2/2
Дата публикации23.04.2013
Размер201.83 Kb.
ТипЛабораторная работа
userdocs.ru > Информатика > Лабораторная работа
1   2


Рисунок 2.1. – Объект управления.

Величины тока ^ I(τ) и напряжения U(τ) определяют количество подводимой к пластинке энергии. Скорость потока воздуха υ(τ) и температура окружающей среды Tос определяют величину потерь.

Металлическая пластинка характеризуется такими атрибутами как: длина (a), ширина (b), высота (h), плотность (ρ), теплоемкость (Cр), коэффициент теплопередачи (α).

За счет использования электрической энергии в пластине выделяется некоторое количество тепла , определяемое выражением:

[Дж] (2.1)

Количество теплоты, которое затрачивается на нагрев самой пластины:

[Дж] (2.2)

где, [кг] — масса пластины;

3] — объем пластины;

— теплоемкость меди = 383 [Дж/(К*кг)];

ρ - плотность меди = 8900 [кг/м3];

, — соответственно начальная и конечная температуры пластины.

Количество теплоты, затраченное на потери в окружающую среду:

[Дж] (2.3)

где — коэффициент теплопередачи от пластины к воздуху, [Вт/ м2*К] и определяется по эмпиричемкому выражению

2] — площадь пластины,

— длина пластины;

— ширина пластины;

— толщина пластины;

— температура окружающей среды.

Из закона сохранения энергии следует, что:

(2.4)

или

(2.5)

Из выражения (5) выводиться зависимость для новой температуры пластины через время .

(2.6)

Задача управления заключается в поддержании заданной температуры пластинки T(τ) = Tзад(τ) путем изменения либо напряжения, либо тока, либо скорости потока воздуха.

Структурная схема системы управления представлена на рис. 2.2.



Рис. 2.2. Структурная схема системы управления.

Устройством управления является ПИД-регулятор.

Отклонение (сигнал рассогласование) разница между заданным значением температуры Тзад пластины и текущим Ттек.

.

Величина изменения параметра µ:



или

;

где Кр – коэффициент передачи регулятора (П составляющая);

Кi– коэффициент интегрирования (И составляющая);

– время изодрома (Д составляющая);

– дискрет времени =0,1 сек;

Определение нового регулирующего воздействия:

- для тока ;

- для напряжения ;

- скорости воздуха ;



Рисунок 2.3 – Геометрический смысл П, И, Д составляющих

Геометрический смысл П, И, Д составляющих поясняется на рис. 2.3. Так в основе П-составляющей, определяемой выражением , лежит абсолютное отклонение текущей температуры от заданной (рис. 2.3б ). В основе И-составляющей, определяемой выражением , лежит интеграл от отклонения текущей температуры от заданной. При этом можно выделить два способа расчета интеграла. Первый способ заключается в нахождение полного интеграла на всем отрезке времени (рис. 2.3в). Второй подрзумевает в себе расчет интеграла по последним 10 значениям (рис. 2.3г). В основе Д-составляющей, определяемой выражением , лежит производная от отклонения текущей температуры от заданной (рис. 2.3д).

Ограничения допустимых затрат на разработку

1. Принять коэффициент теплопередачи α = 50 + 50 * υ2 + 50 * υ3.

2. Принять настройки регулятора:

П-составляющая = 0.1 ÷ 0.3 от максимума регулируемой величины,

И-составляющая = 2 * П-составляющую,

Д-составляющая = П-составляющая ÷ И-составляющая.

Информационная модель

В основу информационной модели рекомендуется положить модель учебного стенда для решения задачи управления по отклонению, разработанную в лабораторной работе №6 I семестра 2-го курса по дисциплине КТиОВР.

Исходя из предшествующего опыта, атрибутами ОУ будут: температура пластинки; напряжение, ток, скорость потока воздуха; температура окружающей среды; высота, ширина, длина пластинки; плотность, теплоемкость пластинки; время, прошедшее с начала моделирования.

Соответственно для СУ атрибутами будут: режим работы (ручной/автоматический); коэффициенты при П, И, Д составляющих; зона нечувствительности, зона перерегулирования; заданная температура.

Для простоты модель состояния можно оставить неизменной.

Лабораторная работа №3

Цель работы: создание модели автоматизированной системы управления температурой металлической пластинки (АСУ ТМП).

Задачи:

1. Разработать пользовательский интерфейс

2. Разработать программное обеспечение, позволяющее рассчитывать значение заданной температуры согласно заданию.

3. Разработать возможность протоколирования сообщений в файл, а также чтения из файла.

4. Представить графически зависимость изменения регулируемой величины от регулирующего воздействия.

Описание требований к системе

1. Модель АСУ ТМП должна представлять собой один программный модуль (exe-файл).

2. В ПО модели АСУ ТМП должны быть реализованы модель технологического процесса изображенного на рис. 2.1 и модель АСУ представленная на рис. 2.2.

3. Модель АСУ ТМП должна обладать пользовательским интерфейсом.

4. Пример пользовательского интерфейса модели АСУ ТМП представлен на рис. 3.1

Интерфейс должен позволять оператору:

— задавать текущее значение температуры окружающей среды Tос;

— переключать автоматический и ручной режимы управления;

— изменять в ручном режиме управления значения величин U(τ), I(τ), υ(τ), с шагом не более 0.01 от максимального значения;

— задавать закон управления (П, ПИ, ПИД) для автоматического режима (по согласованию с преподавателем, закон управления может быть один);

— индицировать в режиме реального времени текущую температуру пластинки;

— задавать значение заданной температуры Tзад(τ) с точностью ±0.2 °С.

Допускается использовать цифровую индикацию текущей температуры вместо графического отображения.

5. Модель АСУ ТМП должна функционировать в режиме реального времени.

6. Должен вестись протокол работы ОУ и СУ.

7. Документация на модель АСУ ТМП должна включать:

– спецификацию требований;

– объектно-ориентированную модель АСУ ТМП;

– методику тестирования АСУ ТМП.



Рис. 3.1 Пример пользовательского интерфейса модели АСУ ТМП.

Как и ранее, рекомендуется начать реализацию ПО с разработки пользовательского интерфейса. Напомним, что специальных требований к внешнему виду интерфейса нет. В тоже время он должен обеспечивать выполнение всех требований к вводу и выводу информации, например, таких как, обеспечение ввода напряжения или индикация текущей температуры.

После того как интерфейс будет создан (создана форма окна и загатовке всех необходимый обработчиков) можно переходить к программной реализации объектно-ориентированной модели учебного стенда. Т.к. модель почти полностью повторяет разработанную ранее в лабораторной работе № 9 I семестра 2-го курса по дисциплине КТиОВР, то и программный код во многом будет идентичен разработанному ранее.

Есть возможность взять за основу разработанное ранее ПО и модифицировать его, либо же создать полностью новое ПО, пользуясь методическими указаниями к лабораторному практикуму I семестра 2-го курса.

В ходе работы в программный код необходимо будет внести следующие изменения.

В файле SensorData.h необходимо будет изменить атрибуты ОУ на новые, соответствующие решаемой задаче. Атрибуты СУ остануться прежними, за исключением заданной регулируемой величины.

В файле msgcode.h необходимо будет изменить коды команд и сообщений так, чтобы они соответствовали решаемой задаче. В свою очередь это приведет к необходимости скорректировать программный код в файлах proto.h (протоколирование сообщений) и Init.h (переработать функцию LoadInitData()). Теперь она должна загружать из текстового файла init.txt новые атрибуты соответствующие решаемой задаче. Соответственно надо будет изменить содержимое файла init.txt созранив его формат данных.

Такие файлы как: defines.h, IMsgReceive.h, MsgManager.h, MsgManager.cpp BaseFunction.h, BaseObject.h, BaseObject.cpp,останутся без изменений.

В файле BaseFunction.cpp необходимо будет модифицировать функцию InitModel(). Изменения будут связаны с передачей в конструкторы ОУ и СУ соответствующих параметров.

В файле ControlObject.h изменения также связаны с новыми атрибутами. Изменить необходимо будет параметры конструктора CControlObject() и собственно перечень атрибутов ОУ.

Эти же изменения необходимо будет внести в реализацию конструктора класса CControlObject в файле ControlObject.срр. В этом же файле нужно будет изменить функцию ActionCalc(). Напомним,что в ней будет реализована собственно математическая модель процесса нагрева пластинки.

Аналогичные изменения необходимо будет внести в файлы ControlSystem.h, ControlSystem.cpp. Точно также изменению подлежат конструктор класса CControlSystem и функция ActionCalc().

Лабораторная работа №4

Цель работы – научиться распознавать ошибки, используя при этом компилятор, а также протокол действий.

Задачи:

1. Проверить правильность работы программы, используя методику испытаний.

2. Выявить логическую ошибку работы программы.

3. В чем она заключается?

4. Предложить методы устранения этой ошибки или возможность ее обойти.

Ниже приведены примеры возможных ошибок.

Пример 1. Как выявить ошибку, используя протокол переходов. Перед запуском программы следует очистить файл Proto.txt. Откомпилировать и запустить программу. Далее проверить правильность работы программы по методике испытаний.

Открыть файл Proto.txt. Ниже приведен участок протокола, в котором находиться логическая ошибка (выделено подчеркиванием).

от кого

кому

Код сообщения

10003

10003

Состояние изменилось: 100

10004

10004

Состояние изменилось: 100

10002

10003

Поступило сообщение: 1

10002

10003

Состояние изменилось: 101

10002

10004

Поступило сообщение: 3

10002

10003

Поступило сообщение: 3

10003

10003

Состояние изменилось: 103

10002

10004

Поступило сообщение: 3

10002

10003

Поступило сообщение: 3

10002

10004

Состояние изменилось: 104

10002

10003

Поступило сообщение: 3

10002

10004

Состояние изменилось: 100

Шаг 1. Необходимо открыть файл с кодами сообщений и событий, а также модель состояний. Выделеной записи видно, что когда объект находился в состоянии расчета, пришла команда расчета (что не соответсвует модели состояний).

Шаг 2. Зайти в модель состояний объекта управления и посмотреть что возвращает функция ActionCalc().

В программе было выявлено:

return Success;

согласно модели состояний должно вызываться событие EvContinue, следовательно, необходимо изменить на:

return EvContinue();

Пример 2. Не отображаются показания датчиков.

Шаг 1. При запуске программы в элемента управления ListControl не отображаются показания датчиков.



Шаг 2. Закрыть окно. Изменить настройки элемента управления ListControl: Properties→Styles→View:Report.

Пример 3. Не отображаются колонка показания датчиков.

Шаг 1. При запуске программы в элемента управления ListControl не отображаются колонка показания датчиков.



Шаг 2. Ошибка может возникнуть при инициализации колонок. В обработчике функции OnInitDialog()

m_SensorList.InsertColumn( 0, "Датчик", LVCFMT_LEFT, 100, -1 );

m_SensorList.InsertItem( 0, "Вх.расх." );

m_SensorList.InsertItem( 1, "Расх.газа" );

m_SensorList.InsertItem( 2, "Вых.расх." );

m_SensorList.InsertItem( 3, "Уровень" );

m_SensorList.InsertItem( 4, "Расход пара" );

m_SensorList.InsertItem( 5, "Авт. реж" );

m_SensorList.InsertItem( 6, "Коэф. усил.1" );

m_SensorList.InsertItem( 7, "Коэф. усил.2" );

m_SensorList.InsertItem( 8, "Зад. уровень" );

m_SensorList.InsertItem( 9, "Зад. расход пара" );

m_SensorList.InsertItem( 10, "Время" );

пропущено создание колонки показания датчиков

m_SensorList.InsertColumn( 0, "Датчик", LVCFMT_LEFT, 100, -1 );

m_SensorList.InsertColumn( 1, "Показание", LVCFMT_LEFT, 70, 1 );



Пример 4. Не обновляются показания датчиков.

Шаг 1. В ходе работы программы при нажатии кнопки «RESET» не обновляются датчики.

Шаг 2. Проверить вызывается ли функция LoadInitData() в обработчике кнопки OnBtnReset() перед формированием сообщения с кодом CmdStop.

Пример 5. Утечка данных.

Шаг 1. После закрытия интерфейсного окна в окошке управления «Output» записано следующее:

Detected memory leaks!

Dumping objects ->

{78} normal block at 0x00336B80, 80 bytes long.

Data: < A d ' > 14 B3 41 00 01 CD CD CD 64 00 00 00 14 27 00 00

{75} normal block at 0x00335A58, 64 bytes long.

Data: 6C B2 41 00 01 CD CD CD 64 00 00 00 13 27 00 00

Object dump complete.

Шаг 2. Проверить вызывается ли функция CloseModel() в обработчике функции DestroyWindow().
Лабораторная работа 5

Цель работы: получить навыки постановки научных экспериментов.

Задачи:

— исследовать качество переходных процессов в пластинке при П, ПИ, ПИД законах управления;

— исследовать влияние геометрических параметров пластинки на перходной процесс при П, ПИ, ПИД законах управления;

— исследовать влияние физических свойств пластинки на переходной процесс при П, ПИ, ПИД законах управления.

Критериями качества переходного процесса выбрать:

— длительность переходного процесса;

— максимальное абсолютное отклонение регулируемой величины от заданного значения (рис. 5.1)


Рис. 5.1 Максимальное отклонение регулируемой величины от заданного значения.

Изменение геометрических и физических свойств пластинки принять в диапазоне от 0.2 до 10 раз относительно первоначального значения.

1   2

Похожие:

Содержание лабораторная работа №1 iconЛабораторная работа №3
Цель занятия: Работа в программе Проводник. Работа в системе окон Мой компьютер; быстрый поиск объектов; настройки пользовательского...
Содержание лабораторная работа №1 iconЛабораторная работа №1
Работа в интегрированной среде borland pascal на примере программ линейной структуры
Содержание лабораторная работа №1 iconЛабораторная работа № Работа с массивами и записями
Получить представление о том, что такое массив и научиться разрабатывать алгоритмы решения задач с использованием массивов в среде...
Содержание лабораторная работа №1 iconЛабораторная работа Работа с почтовым клиентом
Майкрософт. Office Outlook 2010 помогает пользователям лучше распоряжаться временем и информацией, устанавливать любые контакты,...
Содержание лабораторная работа №1 iconЛабораторная работа №6 Работа с отчетами
Получить практические навыки работы с отчетами в бд microsoft Office Access 2003, научиться создавать отчеты и задавать параметры...
Содержание лабораторная работа №1 iconЛабораторная работа

Содержание лабораторная работа №1 iconЛабораторная работа №3 Работа с данными в таблицах
Получить практические навыки работы с данными в бд microsoft Office Access 2003, научиться применять фильтры для отбора необходимых...
Содержание лабораторная работа №1 iconЛабораторная работа №1 по рцб: «Практические основы Интернет-трейдинга»

Содержание лабораторная работа №1 iconЛабораторная работа №1 «Анализ полной стоимости в логистике» По дисциплине: «Логистика»

Содержание лабораторная работа №1 iconЛабораторная работа №74
Технология получения отверстия в заготовке электроэрозионной (электроискровой) обработкой
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2020
контакты
userdocs.ru
Главная страница