Розробка та дослідження автоматизованої системи керування процесом перерозподілу теплової енергії для розмороження теплообмінників технологічного обладнання

Abstract

Встановлено доцільність використання моделі прогнозного контролю для керування системами сніготанення з використанням теплообмінників і нагрітої рідини для танення снігу. Були запропоновані різні моделі системи, одна з яких була обрана як основа для розробки MPC. Модель було розроблено з використанням Simulink як середовища моделювання, що забезпечує гнучкість на етапі тестування. Прогнозований контроль було налаштовано на дані системи танення снігу, зібрані як з історичних даних, так і з тестів крок/відповідь, які дійсно дозволяють отримати інформацію про динаміку системи. Ці дані не є оптимальними для підгонки моделі та системи керування, але достатні для тестування. Розроблену систему було протестовано в симульованому середовищі, де імітується прогноз опадів. Різниця у споживанні енергії для 11 випадків, коли MPC перевершує PID, коливається від 8,6 кВт-год до 108,4 кВт-год, у середньому 38,3 кВт-год для всіх 12 тестових випадків.

The feasibility of using a predictive control model for controlling snowmelt systems using heat exchangers and heated snowmelt fluid was established. Various system models were proposed, one of which was selected as the basis for developing the MPC. The model was developed using Simulink as a simulation environment, which provides flexibility during the testing phase. The predictive control was tuned to snowmelt system data collected from both historical data and step/response tests, which really allow for information about the dynamics of the system. These data are not optimal for fitting the model and control system, but are sufficient for testing. The developed system was tested in a simulated environment where precipitation forecasting is simulated. The difference in energy consumption for the 11 cases where the MPC outperforms the PID ranges from 8.6 kWh to 108.4 kWh, with an average of 38.3 kWh for all 12 test cases.