%38تخفیف

دانلود پروژه:طراحی کنترلگر PID مبتنی بر مدل برای سیستمهای HVAC

تعداد 117 صفحه فایل word

چکيده

در این طرح پایان نامه یک رویه تلفیقی جدید در طراحی مدل دکوپلساز فرآیندهای چند ورودی چند خروجی  ارائه شده است. از یک تابع تبدیل معادل جهت تقریب زدن معکوس مدل حلقه باز فرآیند استفاده شده است. تابع تبدیل این ETF با ساختار مرتبه اول و دوم دارای تاخیر طراحی شده است. پس از دکوپلسازی سامانه، به دو روش به طراحی کنترلگر برای سامانه ی دکوپله شده مبادرت می گردد، که این دو شیوه بر پایه ی روش شناخته شده ی کنترل مدل داخلی  طرح ریزی شده اند. رویه اول، شیوه مبتنی بر مدل با سه درجه آزادی می باشد و تابع تبدیل حاصل از این شیوه طراحی، دارای سه کمیت است که با تنظیم دقیقتر آنها می توان به کنترلگر کارآمدتری دست یافت و علاوه بر آن در این روش به جای جزء تاخیر از یک تقریب جدید بهره گرفته شده است. روش دوم، شیوه چند متغیره دکوپلساز می باشد و در این رویه، شیوه ی مبتکرانه ای جهت رویارویی با سامانه های ناپایدار پیشنهاد شده است. با توجه به گستردگی استفاده از کنترلگرهای تناسبی، انتگرالگیر، مشتقگیر که از آن جمله می توان به سادگی و ارزان بودن آنها اشاره نمود، در هر دو رویه طراحی، تابع تبدیل کنترلگر نهایی به فرم PID ارائه خواهد شد. در نهایت کیفیت و ویژگی های هر دو رویه طراحی کنترلگر، با اعمال جداگانه ی هر یک از آنها بر یک سامانه واقعی گرماساز، تهویه مطبوع و خنک ساز که بر روی یک فضای چهار اتاقه نصب شده است، مورد سنجش قرار گرفته و با استفاده از نتایج حاصل از شبیه سازی، نقاط قوت و ضعف هر دو روش نسبت به هم ارزیابی می گردد.

کلید واژه: سامانه HVAC، دکوپلسازی سامانه های MIMO، تقریب زدن جزء تاخیر، تحقق مینیمال، کنترلگر IMC PID

 

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                                صفحه

فهرست علائم و نشانه ها ‌ج

فهرست جدول ها ‌ه

فهرست شکل ها ‌و

فصل 1-    مقدمه. 1

1-1-    پیشگفتار 1

1-2-    تاریخچه 2

1-3-    نقد و بررسی شیوه های نوین.. 3

1-4-    هدف از انجام پژوهش…. 5

1-5-    اهمیت موضوع پژوهش و کاربردهای آن.. 5

1-6-    نوآوری پژوهش…. 6

1-7-    ساختار گزارش…. 6

فصل 2-   دکوپلسازی سامانه های دارای برهمکنش…. 8

2-1-    مقدمه   8

2-2-    بررسی عمومی یک سامانه دکوپلساز 9

2-2-1-     ساختار و اجزای سامانه دکوپلساز 9

2-2-2-     نحوه ی محاسبه ی ماتریس ETF. 11

2-2-3-     نحوه ی محاسبه ی ماتریس مدل دکوپله شده ی فرآیند. 14

2-3-    نتیجه گیری.. 18

فصل 3-    طراحی کنترلگر PID با روش MDTHDOF.. 20

3-1-    مقدمه   20

3-2-    ساختار کلی سامانه کنترلی IMC.. 21

3-3-    ساختار سامانه کنترلی MD TDOF PID.. 23

3-3-1-     بلوک پایدارساز 24

3-3-2-     کنترلگر اصلی   24

3-3-3-     فیلتر نقطه تعیینی.. 26

3-3-3-1-  رابطه میان سیگنال خروجی و مرجع. 27

3-3-3-2-  رابطه ی میان سیگنال خروجی و اغتشاش… 28

3-3-4-     روش تنظیم سه کمیت  و  و …. 28

3-3-4-1-  تنظیم کمیت     29

3-3-4-2-  تنظیم کمیت     29

3-3-4-3-  تنظیم کمیت     31

3-4-    نتیجه گیری.. 32

فصل 4-    طراحی کنترلگر PID با روش MVD IMC.. 33

4-1-    مقدمه    33

4-2-    ساختار کلی سامانه کنترلی MVD IMC.. 34

4-2-1-     بلوک پایدارساز 35

4-2-2-     بلوک دکوپلساز 37

4-2-3-     بلوک کنترلگر اصلی.. 37

4-3-    نتیجه گیری.. 39

فصل 5-    شبیه سازی.. 40

5-1-    مقدمه    40

5-2-    آشنایی با سامانه ی به کارگیری شده 40

5-3-    بررسی مشخصات فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه. 41

5-4-    بررسی فیزیک مسئله. 43

5-5-    دکوپلسازی ی فرآیند. 49

5-6-    پیاده سازی رویه کنترلی MDTHDOF IMC PID.. 53

5-7-    پیاده سازی رویه کنترلی MVD IMC PID.. 68

5-8-    مقایسه میان ویژگی های دو رویه کنترلی پیشنهادی.. 78

5-9-    نتیجه گیری.. 79

فصل 6-   نتیجه گیری و پیشنهادها 80

6-1-    نتیجه گیری.. 80

6-2-    پیشنهادها 81

فهرست مراجع 82

واژه نامه ی فارسی به انگلیسی.. 85

واژه نامه انگلیسی به فارسی.. 88

فهرست علائم و نشانه ها

عنوان                                                                                                                علامت اختصاری

مدل حقیقی فرآیند و بلوک پایدارساز

مدل ریاضیاتی فرآیند

صفرهای سمت راست مدل فرآیند دارای تقریب در جزء تاخیر

مدل مستثنی ی صفرهای سمت راست فرآیند دارای تقریب در جزء تاخیر                                         ماتریس کنترلگر دکوپلساز مجموعه کنترلی IMC  یا بلوک فیلتر

ماتریس مدل کنترلگر

مدل دکوپله شده فرآیند

مدل دکوپله شده ی فرآیند

مدل دکوپلساز فرآیند

معادل معکوس مدل فرآیند

مدل پایدار یا ناپایدار فرآیند

بلوک جبرانساز پسخور

ورودی مرجع سامانه

 ورودی اغتشاش

خروجی سامانه

ورودی

دمای اتاقک یا خروجی فرآیند

سیگنال کنترلی

مدل تابع تبدیل حلقه باز سامانه

مدل تابع تبدیل حلقه بسته سامانه

تبدیل لاپلاس

خطای حالت ماندگار

سیگنال ورودی به فیدبک حالت

بردار مشتق متغیرهای حالت

بردار متغیرهای حالت                                                                                             بردار ورودیهای کنترلی سامانه                                                                                             بردار خروجیهای کنترلی سامانه

ماتریس ضرایب متغیرهای حالت

ماتریس ضرایب ورودیهای کنترلی سامانه

ماتریس ضرایب متغیرهای حالت

ماتریس ضرایب ورودیهای کنترلی سامانه

درایه های ماتریس   A

درایه های ماتریس   B

درایه های ماتریس   C

درایه های ماتریس   D

ضریب میرایی

ماتریس مدل کنترلگر

فیلتر

بهره

تاخیر زمانی

ثابت زمانی

قطب مدل حلقه باز سامانه

 بیشترین مقدار سیگنال کنترلی در حوزه زمان

فیلتر نقطه تعیینی

جزء تناسبی تابع تبدیل کنترلگر PID

جزء انتگرالگیر تابع تبدیل کنترلگر PID

جزء مشتقگیر تابع تبدیل کنترلگر PID

 ثابت خطای وضعیت

فرکانس صفر کننده

نوع سامانه

مرتبه تابع تبدیل سامانه

فهرست جدول ها

عنوان                                                                                                                                                       صفحه

جدول ‏3‑1: نحوه انتخاب فیلتر  با توجه به نوع فرآیند 25

جدول ‏3‑2: نحوه اتنخاب فیلتر   با توجه به رابطه تابع تبدیل حلقه بسته ی سامانه 27

جدول ‏4‑1: تاثیرات افزایش هر یک از سه کمیت کنترلگر PID بر روی پاسخ پله سامانه [35] 33

جدول ‏5‑1: مقایسه و ارزیابی عملکرد دو شیوه ی پیشنهادی در طراحی کنترلگر 78

فهرست شکل ها

عنوان                                                                                                                                                       صفحه

شکل ‏2‑1: نمودار بلوکی یک سامانه کنترلی دکوپلساز [9] 10

شکل ‏2‑2: نمودار بلوکی حلقه باز یک سامانه ی مرتبه اول دارای تاخیر 16

شکل ‏2‑3: پاسخ خروجی فرآیند هنگامی که …. 16

شکل ‏2‑4: پاسخ خروجی فرآیند هنگامی که …. 17

شکل ‏3‑1: نمودار بلوکی ی سامانه کنترلی IMC [31] 21

شکل ‏3‑2: نمودار بلوکی ی سامانه ی کنترلی MD TDOF [18] 23

شکل ‏4‑1: نمودار بلوکی سامانه کنترلی MVD IMC 35

شکل ‏4‑2: نمودار حلقه بسته پسخور حالت 36

شکل ‏4‑3: ساختار کلی سامانه کنترلی IMC [26] 37

شکل ‏5‑1: الگویی ترسیمی از سامانه HVAC چهار اتاقی [9] 40

شکل ‏5‑2: طرح الگویی از یک سامانه HVAC مبتنی بر VAV [45] 44

شکل ‏5‑3: نمودار حلقه بسته سامانه کنترل دمای محیط یک اتاق [46] 45

شکل ‏5‑4 : مشخصات الکتریکی مربوط به تعدادی از عملگرهای مورد استفاده به عنوان جعبه VAV [47] 46

شکل ‏5‑5 : عملگر الکتریکی به کار رفته در تنظیم زاویه قرارگیری دریچه ورود هوا به اتاق همراه با ترنسمیتر آن [48] 47

شکل ‏5‑6 : نقشه سیم بندی موتور و ترنسمیتر مورد استفاده در عملگر الکتریکی تنظیم کننده ی زاویه قرارگیری دریچه ورود هوا به اتاق [47] 47

شکل ‏5‑7 : یک ترموستات تجاری نمونه ای با خروجی کنترلی چهار تا بیست میلی آمپر [49] 48

شکل ‏5‑8: پاسخ اولین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه  با اعمال اغتشاش تصادفی به خروجی فرآیند 60

شکل ‏5‑9: پاسخ دومین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه با اعمال اغتشاش تصادفی به خروجی فرآیند 60

شکل ‏5‑10: پاسخ سومین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه با اعمال اغتشاش تصادفی به خروجی فرآیند 61

شکل ‏5‑11: پاسخ چهارمین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه با اعمال اغتشاش تصادفی به خروجی فرآیند 61

شکل ‏5‑12: پاسخ اولین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه با اعمال اغتشاش تصادفی به ورودی فرآیند 62

شکل ‏5‑13: پاسخ دومین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه با اعمال اغتشاش تصادفی به ورودی فرآیند 62

شکل ‏5‑14: پاسخ سومین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه با اعمال اغتشاش تصادفی به ورودی فرآیند 63

شکل ‏5‑15: پاسخ چهارمین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه با اعمال اغتشاش تصادفی به ورودی فرآیند 63

شکل ‏5‑16 : پاسخ اولین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه با اعمال اغتشاش تصادفی به ورودی فرآیند و در شرایط استفاده از عملگر خاص. 64

شکل ‏5‑17 : پاسخ دومین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه با اعمال اغتشاش تصادفی به ورودی فرآیند و در شرایط استفاده از عملگر خاص. 64

شکل ‏5‑18 : پاسخ سومین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه با اعمال اغتشاش تصادفی به ورودی فرآیند و در شرایط استفاده از عملگر خاص. 65

شکل ‏5‑19 : پاسخ چهارمین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه با اعمال اغتشاش تصادفی به ورودی فرآیند و در شرایط استفاده از عملگر خاص. 65

شکل ‏5‑20: پاسخ اولین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه با اعمال اغتشاش تصادفی به خروجی فرآیند و بدون مد نظر قرار دادن اشباع بر روی سیگنال کنترلی 66

شکل ‏5‑21: پاسخ دومین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه با اعمال اغتشاش تصادفی به خروجی فرآیند و بدون مد نظر قرار دادن اشباع بر روی سیگنال کنترلی 66

شکل ‏5‑22: پاسخ سومین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه با اعمال اغتشاش تصادفی به خروجی فرآیند و بدون مد نظر قرار دادن اشباع بر روی سیگنال کنترلی 67

شکل ‏5‑23: پاسخ چهارمین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه با اعمال اغتشاش تصادفی به خروجی فرآیند و بدون مد نظر قرار دادن اشباع بر روی سیگنال کنترلی 67

شکل ‏5‑24: ساختار کنترلی IMC [18] 71

شکل ‏5‑25: پاسخ اولین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه با اعمال اغتشاش تصادفی به خروجی فرآیند 72

شکل ‏5‑26: پاسخ دومین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه با اعمال اغتشاش تصادفی به خروجی فرآیند 72

شکل ‏5‑27: پاسخ سومین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه با اعمال اغتشاش تصادفی به خروجی فرآیند 72

شکل ‏5‑28: پاسخ چهارمین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه با اعمال اغتشاش تصادفی به خروجی فرآیند 73

شکل ‏5‑29: پاسخ اولین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه با اعمال اغتشاش تصادفی به خروجی فرآیند و بدون مد نظر قرار دادن اشباع بر روی سیگنال کنترلی 74

شکل ‏5‑30: پاسخ دومین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه با اعمال اغتشاش تصادفی به خروجی فرآیند بدون مد نظر قرار دادن اشباع بر روی سیگنال کنترلی 74

شکل ‏5‑31: پاسخ سومین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه با اعمال اغتشاش تصادفی به خروجی فرآیند و بدون مد نظر قرار دادن اشباع بر روی سیگنال کنترلی 74

شکل ‏5‑32: پاسخ چهارمین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه با اعمال اغتشاش تصادفی به خروجی فرآیند و بدون مد نظر قرار دادن اشباع بر روی سیگنال کنترلی 75

شکل ‏5‑33: پاسخ اولین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه با اعمال اغتشاش تصادفی به ورودی فرآیند و در شرایط استفاده از عملگر خاص. 76

شکل ‏5‑34: پاسخ دومین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه با اعمال اغتشاش تصادفی به ورودی فرآیند و در شرایط استفاده از عملگر خاص. 77

شکل ‏5‑35: پاسخ سومین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه با اعمال اغتشاش تصادفی به ورودی فرآیند و در شرایط استفاده از عملگر خاص. 77

شکل ‏5‑36: پاسخ چهارمین خروجی فرآیند کنترل دمای محیط چهار اتاقه با اعمال اغتشاش تصادفی به ورودی فرآیند و در شرایط استفاده از عملگر خاص. 77

 

نقد و بررسی‌ها

هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “دانلود پروژه:طراحی کنترلگر PID مبتنی بر مدل برای سیستمهای HVAC”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo