Симуляция автоматических систем климат-контроля

В этом примере показано, как симулировать автоматическую систему климат-контроля в автомобиле с помощью Simulink® и Stateflow®.

  • В блоке User Setpoint in Celsius введите значение для желаемой температуры воздуха в автомобиле.

  • В блоке External Temperature in Celsius введите значение для внешней температуры воздуха.

  • Блок Thermometer Display указывает на чтение датчика температуры, помещенного позади верхней части драйвера. Это - температура, которую чувствует драйвер.

Рисунок 1: автоматическая система климат-контроля

Контроллер Stateflow®

Stateflow реализует контрольный контроллер. Чтобы видеть управляющую логику, откройте график.

Состояние Heater_AC показывает, что, вводя заданную температуру, которая больше текущей автомобильной температуры по крайней мере на 0,5 градуса, C включает систему нагревателя. Нагреватель остается активным, пока текущая температура в автомобиле не в 0,5 градусах заданной температуры. Точно так же, когда вы вводите заданное значение, которое составляет 0,5 градуса C или меньше, чем текущая автомобильная температура, кондиционер включает. Это остается активно, пока температура воздуха в автомобиле не в 0,5 градусах C заданной температуры. Чтобы стараться не постоянно включать и выключать нагреватель, логика реализует мертвую зону 0,5 градусов

В состоянии Вентилятора, чем больше различие между заданной температурой и текущей температурой, тем тяжелее удары вентилятора. Это гарантирует, что температура достигает необходимого значения за разумное количество времени, несмотря на перепад температур. Когда температура воздуха в автомобиле в 0,5 градусах C заданной температуры, система выключает.

Два переключателя инициировали диаграммы Stateflow, которые управляют Воздушным Распределением (AirDist) и Воздухом Переработки (Recyc_Air) состояния. Упростить эффективное размораживание окна, реализации контроллера и внутренний переход в этих двух состояниях. Когда состояние размораживания активно, контроллер выключает воздух переработки.

Рисунок 2: логика диспетчерской управляющей системы в Stateflow

Нагреватель и модели кондиционера

Модель нагревателя реализует это уравнение теплообмена:

Tout = Ts - (Ts-Tin)e^[(-pi*D*L*hc)/(m_dot*Cp)]

Где:

  • Ts = постоянный (температура излучателя стенки)

  • D = 0.004 м (диаметр канала)

  • L = 0.05 м (толщина излучателя)

  • N = 30000 (Количество каналов)

  • k = 0,026 Вт/мК = постоянный (теплопроводность воздуха)

  • CP = 1007 J/kgK = постоянный (удельная теплоемкость воздуха)

  • Ламинарное течение (hc = 3.66 (k/D) = 23.8 W/m2K)

Модели составляют откидную створку нагревателя. Подобно операции вентилятора, чем больше перепад температур между необходимой заданной температурой и текущей внутренней температурой, тем больше нагревающийся эффект.

Модель кондиционера реализует это уравнение:

y* (w*Tcomp) = m_dot* (H-4-h1)

Где:

  • y = КПД

  • m_dot = массовый расход жидкости

  • w = скорость механизма

  • Tcomp = крутящий момент компрессора

  • H-4, h1 = энтальпия

Управление скорострельного оружия системы счета использует скорость вращения двигателя и крутящий момент компрессора, чтобы определить температуру воздуха, который выходит из счета.

Рисунок 3: подсистема управления Нагревателем

Рисунок 4: подсистема управления счетом

Теплопередача каюты

Эти факторы влияют на температуру воздуха, который чувствует драйвер:

  • Температура воздуха, выходящего из вентиляторов

  • Температура внешнего воздуха

  • Количество людей в автомобиле

Факторами являются входные параметры в термодинамическую модель внутренней части каюты. С учетом температуры воздуха, выходящего из вентиляторов, модель вычисляет разность между вентиляционным воздухом и текущей автомобильной температурой и умножает его на пропорцию скорости вентилятора (массовый расход жидкости). Модель добавляет, что 100 Вт энергии находятся на человека в автомобиле. С учетом воздуха, исходящего в автомобиль с внешней стороны, модель умножает различие между внешней и внутренней температурой воздуха меньшим массовым расходом жидкости.

Блок Thermometer Display отображает модель Interior Dynamics выход. Это - чтение датчика температуры, помещенного позади верхней части драйвера. Если при запуске симуляцию с настройками по умолчанию, температурное чтение запускается при внешней температуре 18 °C и затем охлаждается к пользовательскому заданному значению 9 °C.

Рисунок 5: отображение Термометра по сравнению со временем

Похожие темы