Sistem de reglare automată a debitului - calculul modelului dinamic al unei conducte scurte

Introducere în modelare și identficare

Identificarea sistemelor se ocupă cu modelarea sistemelor, proceselor dinamice, folosind date experimentale obținute în procesul exploatării sistemului procesului. În acest context, prin modelare se subînțelege obținerea modelului matematic care descrie cu un grad de precizie dinamica sistemelor proceselor. În acest caz sistemul, procesul, este privit ca o cutie neagră, „blackbox”, despre structura căruia nu se cunosc detalii.

Modelul matematic al sistemului, proceselor, se obține pe baza semnalelor(de intrare, ieșire, perturbătoare) care caracterizează sistemul procesului. Modele matematice obținute, de regulă, se reprezintă în forma ecuațiilor diferențiale (în cadrul sistemelor continue) sau în forma de ecuații cu diferențe (în cazul sistemelor discrete).

Există două tehnici de identificare: analitică și experimentală. Cea analitică presupune construirea modelului matematic pe baza legilor fizico-chimice care decurg în sistem sau proces. Identificarea experimentală presupune construirea modelului matematic pe baza datelor experimentale obținute în decursul funcționării sistemului procesului.

Modelare și identificare se bazează pe trei concepte fundamentale:

1) modele matematice: neparametrice (analiza regimului tranzitoriu, analiza în domeniul frecvențial, analiza pe baza de autocorelație, analiza spectrală) și parametrice (formate pe baza clasei ARMAX);

2) semnale de stimul - semnale care se aplică la intrarea sistemului și pe baza cărora se efectuează identificare;

3) metodele de identificare - metode ce au drept obiectiv determinarea parametrilor necunoscuți al unui model, propunînd fie relații directe de calcul, fie proceduri iterative. Determinarea parametrilor necunoscuți al unui model matematic se poate realiza utilizînd teoria optimizării, teoria estimației, sau combinația dintre acestea două.

I. Noțiuni generale

1.1. Schemele funcţionale (Schemele-bloc)

Pentru lămurirea ideii construcţiei şi principiului de funcţionare a sistemelor automate se utilizează schemele funcţionale. Schema funcţională sau schema-bloc, se compune din blocuri funcţionale care reprezintă elemente sau dispozitive ale sistemelor automate, ce îndeplinesc anumite funcţii. Blocurile funcţionale pe scheme se notează prin dreptunghiuri, în care se înscriu denumirile lor în dependenţă de funcţiile îndeplinite. Legăturile între blocurile funcţionale (acţiunile interne) se notează cu linii cu săgeţi, care arată direcţia acţiunii.

De exemplu, blocul funcţional al sistemului poate fi reprezentat în felul următor:

Denumirea blocului

Fig. 1.1. Blocul funcțional

1.2.Definiţia sistemului cu comandă automată

Sistemul automat de orice complexitate constă din obiectul reglat (obiectul cu comandă automată) şi dispozitivul conducerii automate.

Obiectul reglat- o totalitate de mijloace tehnice (maşini, aparate, dispozitive), care are nevoie de semnale special organizate din exterior, pentru obţinerea scopului pus pentru comanda dată.

În calitate de obiect reglat (OR) poate fi considerat un dispozitiv tehnic comandat sau un sistem de reglare mai simplu. În cazul doi merge vorba de un sistem ierarhic de conducere, în care sistemul de conducere mai compus include în sine un sistem mai simplu sau un subsistem condus de cel mai compus. De obicei sisteme elementare sunt sistemele conducerii automate (S.C.A.).