exponenta event banner

Модель системы контроля температуры взрыва-взрыва

В этом примере показано, как моделировать систему управления с помощью бэнг-бэнга, которая регулирует температуру котла. Модель состоит из двух компонентов:

  • Модель котельной установки является подсистемой Simulink ®, моделирующей динамику котла.

  • Контроллер Bang-Bang - это диаграмма Stateflow ®, реализующая логику управления bang-bang.

Диаграмма использует:

  • временная логика для реализации синхронизации цикла «бэнг-бэнг»

  • 8-разрядные данные с фиксированной точкой для представления температуры котла

Реализация логики управления с помощью after Оператор

Контроллер Bang-Bang определяет, когда котел включается или отключается. Первоначально котел отключается. Через 40 секунд, если котел холодный, котел включается. Через 20 секунд котел выключается и цикл управления bang-bang повторяется.

Управление переходами между On и Off состояния, диаграмма вызывает оператор временной логики абсолютного времени after. Например, метка перехода after(20,sec) запускает переход из On кому Off после On состояние активно в течение 20 секунд. Этикетка after(40,sec)[cold()] вызывает переход от Off кому On возникает, если функция cold прибыль true после Off состояние активно в течение 40 секунд.

Off состояние также использует временную логику для управления светодиодным индикатором состояния. Поскольку диаграммы Stateflow в моделях Simulink не поддерживают оператора every для временной логики абсолютного времени состояние реализует работу светодиода с помощью подсостояния Flash с переходом с петлей. Метка перехода after(5,sec) запускает входное действие подсостояния и заставляет светодиодный индикатор мигать каждые 5 секунд.

Обработка данных с плавающей запятой на процессоре 8-Bit

Подсистема модели котельной установки моделирует температурную реакцию котла в периоды нагрева или охлаждения.

В зависимости от выходных данных диаграммы контроллера Bang-Bang подсистема добавляет или вычитает приращение температуры (+ 1 для нагрева или -0,1 для охлаждения) к предыдущей температуре котла и передает результат в подсистему цифрового термометра.

Подсистема цифрового термометра преобразует результирующую температуру в 8-битное представление с фиксированной точкой. Преобразование выполняется в три этапа.

  • Блок датчиков преобразует входную температуру котла$T_{actual}$ в промежуточный аналоговый выход напряжения.$V_{sensor} = 0.05 \cdot T_{actual} + 0.75$

  • Подсистема аналого-цифрового преобразователя (АЦП) оцифровывает аналоговое напряжение от блока датчика, умножая напряжение на, $\frac{256}{5}$округляя до целого числа, а затем ограничивая результат максимумом 255 (наибольшее беззнаковое 8-битовое целое значение). Подсистема выводит квантованное целое число.$Q = \lfloor \frac{256}{5} \cdot V_{sensor} \rfloor = \lfloor \frac{256 \times 0.05}{5} \cdot T_{actual} + \frac{256 \times 0.75}{5} \rfloor$

  • Блок линейного преобразования с фиксированной точкой инвертирует объединенную передаточную функцию блоков датчика и АЦП для кодирования температуры котла как числа с фиксированной точкой с наклоном$S = \frac{5}{256 \times 0.05} = 0.390625$ и смещением. $B = -\frac{0.75}{0.05} = -15$Эти параметры с фиксированной точкой преобразуют 8-битовое квантованное целое число$Q$ в цифровую закодированную температуру.$T_{digital} = SQ + B = \frac{5}{256 \times 0.05} \cdot \lfloor \frac{256 \times 0.05}{5} \cdot T_{actual} + \frac{256\times 0.75}{5} \rfloor - \frac{0.75}{0.05} \approx T_{actual}$

Диаграмма контроллера Bang-Bang принимает эту цифровую закодированную температуру и интерпретирует ее как неподписанные 8-битные данные с фиксированной точкой temp. Диаграмма обрабатывает эти данные о температуре в 8-битной среде без явных преобразований.

Анализ результатов моделирования

После моделирования область применения Simulink показывает, что котел достигает температуры 20 градусов Цельсия примерно через 450 секунд (7,5 минут). Логика управления bang-bang эффективно поддерживает эту температуру до конца моделирования.

См. также

| | (Симулинк)

Связанные темы