Краткая характеристика сетевых динамических объектов icon

Краткая характеристика сетевых динамических объектов




Скачати 50.46 Kb.
НазваКраткая характеристика сетевых динамических объектов
Дата23.06.2012
Розмір50.46 Kb.
ТипДокументи

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СЕТЕВЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

Под сетевым динамическим объектом понимается совокупность элементов, связанных между собой физическими узлами, через которые осуществляются целенаправленные распределения потоков (электрический ток, потоки жидкостей и газов, и т.п.).

Сетевые объекты распространены в различных областях техники как класс объектов исследования, проектирования, наблюдения и управления. Реальные сети имеют большое количество элементов, сильную взаимосвязанность управляемых переменных, нелинейность и распределенность параметров. В качестве примеров могут выступать электрические и вентиляционные сети, элементы которых приведены на рис. 1.1.



а) б)
^

Рисунок 1.1 - Элементы электрической а) и вентиляционной б) сетей



Сложность сетей и их систем управления как объектов моделирования, многочисленные постановки задач при исследовании и проектировании таких систем с помощью вычислительных машин определяют следующие требования к математическим моделям. Модели должны отражать процессы в сетях с реальной сложностью. Большие размерности сетей, где число ветвей больше 200 и число узлов больше 50, вызывают значительные трудности и возможные ошибки при их формальном описании дифференциальными уравнениями. Поэтому при составлении модели с использованием ЭВМ необходимо иметь минимум информации по структуре и параметрах объекта. Сетевые модели должны решать задачи реального времени для связи с реальными компонентами систем управления. При этом необходимо исследовать все этапы их разработки (моделирование алгоритмов и структур, вплоть до обучения пользовательского персонала).

^ Вентиляционные сети

Вентиляционные сети играют важную роль для решения задач безопасности в шахтах, где они обеспечивают распределение воздуха между объектами проветривания. Объектами проветривания являются очистные и подготовительные забои, а также горные выработки, в которых правилами безопасности регламентируются величины расходов воздуха и концентрации вредных примесей. К объектам проветривания поступают свежие струи воздуха и отводятся на поверхность исходящие струи с вредными примесями через воздухоподающие и воздухоотводящие выработки, которыми являются стволы, штреки, уклоны. Объекты проветривания, воздухоподающие и воздухоотводящие выработки образуют шахтные вентиляционные сети (ШВС), которые являются сложными объектами моделирования: большое число каналов проветривания и связанных узлов; каждый канал представляется как нелинейная аэродинамическая система; есть штреки, где решающими являются газодинамические процессы, регулируемые сопротивления и шлюзы имеют нелинейные, зависимые от расходов воздуха характеристики. Источниками разности давлений, обеспечивающими движения воздуха, являются вентиляторы.

^ Электрические сети

К электрическим сетевым объектам относятся сети электроснабжения и схемы замещения, которые позволяют представить сложные электротехнические объекты в виде, удобном для анализа и расчета, исследования переходных процессов. Множество одинаковых схем замещения образуют таким образом электрическую сеть, в ветвях которой происходят изменения электрических токов. Основными элементами ветвей являются активные сопротивления (линейные и нелинейные), индуктивности и емкости. Источниками энергии являются генераторы, выпрямители, специальные источники электропитания.

^ Гидравлические сети

Гидравлические сети представляют собой сложные соединения трубопроводов различного диаметра с водорегулирующей арматурой. Источниками давления (напора) воды являются насосные станции и локальные насосы.

^ Топология сетей

Сетевой объект представляется в виде ориентированного графа G(U, Q), где U, Q – множества узлов и ветвей графа, причем |U| = n – число узлов, |Q| = m – число ветвей графа и кодируется специальной таблицей, в которой каждая строка хранит номер начального и конечного узлов, номер ветви, ее физические параметры и вербальное описание существенных для предметной области признаков ветвей и узлов графа в форме комментариев:

AKJ, EKK, QI, PAR, KOM (1.1)

Из этой таблицы формируется матрица инциденций, однозначно отражающая связи между узлами и ветвями сетей:

A=FМ.И(AKJ, EKK, QI), (1.2)

где FМ.И – условное обозначение алгоритма построения матрицы инциденций.


Также из таблицы (1.1) формируется матрица независимых контуров сети:

S=FП.К(AKJ, EKK, QI), (1.3)

где FП.К – условное обозначение алгоритма построения контуров.

Математическое описание сетей

Для элемента электрической сети (рис. 1.1, а) ток I определяется из выражения:

, (1.4)

где L, R – параметры элемента (индуктивность, сопротивление соответственно); E(t) – разность потенциалов в узлах сети, к которым элемент подключен.

В случае вентиляционной сети поток воздуха (газа) в отдельном элементе (рис. 1.1, б) можно упрощенно (пренебрегая сжимаемостью потока) описать следующим дифференциальным уравнением:

, (1.5)

где K – коэффициент, характеризующий инерционность воздушного потока (, - плотность воздуха; l, F – длина и площадь поперечного сечения ветви), R – аэродинамическое сопротивление, Q – поток (расход) воздуха (газа), H – депрессия (разность давлений в начальном и конечном узлах ветви).

Введя векторы токов I=(I1, I2, ..., Im)T, расходов (потоков) Q=(Q1, Q2, ..., Qm)T, диагональные матрицы параметров L, R, K, векторы нелинейной зависимости Z=(Q12, Q22, ..., Qm2)T и источников напряжения E=(E1, E2, ..., Em)T, давлений турбомашин H=(H1, H2, ..., Hm)T, можно записать матрично-векторные уравнения сетевых объектов в виде:

(1.6)

или

(1.7)

пользуясь матрицами инциденций A (1.2) и независимых контуров S (1.3), которые будут формироваться топологическим анализатором.
^

Задачи моделирования сетевых объектов


Для современных индустриальных ШВС реальной сложности актуальными задачами моделирования являются следующие:

  • естественное и управляемое воздухораспределение;

  • исследование газодинамических процессов;

  • поиск аэродинамических сопротивлений при заданном воздухораспределении;

  • исследование и сопровождаемое моделями проектирование систем автоматизации проветривания шахт;

  • моделирование критически опасных ситуаций и разработка мероприятия по их устранению.

Для сетевых объектов иной природы задачи моделирования аналогичны. В дальнейшем будем рассматривать только шахтные вентиляционные сети.


Выводы

  1. Сетевые динамические объекты широко распространены в технике и являются сложными объектами анализа, инженерного проектирования и автоматизации.

  2. Общими для сетевых объектов являются их топологические свойства, отражаемые путем представления объектов в виде ориентированных графов.

  3. Матрично-векторное описание динамических процессов в сетевых объектах являются основой для построения их математических моделей.

Схожі:

Краткая характеристика сетевых динамических объектов iconВ. Ю. Современные измерительные средства и методы анализа характеристик динамических объектов : монография
Ларин В. Ю. Современные измерительные средства и методы анализа характеристик динамических объектов : монография / [В. Ю. Лар и н,...
Краткая характеристика сетевых динамических объектов iconВ. Ю. Современные измерительные средства и методы анализа характеристик динамических объектов : монография
move to 1311-4197
Краткая характеристика сетевых динамических объектов iconИнструкция по поиску в PubMed (ПабМед) Пересмотренное и дополненное издание введение 2 Краткая характерисТика системы PubMed 3
Добавить документы к промежуточному файлу хранения информации (Send to: Clipboard) 28
Краткая характеристика сетевых динамических объектов iconВопросы к контрольной работе по дисциплине «Основы круизного бизнеса» для 4-го курса дневной формы обучения специальности «Менеджмент организаций» кандидат экономических наук, доцент Демьянченко Алиса Геннадьевна
Необходимость и краткая характеристика систем предварительного бронирования круизов
Краткая характеристика сетевых динамических объектов iconМатематическая модель расчета динамических напряжений в балке мостового крана и канате н. В. Водолазская
Целью данной работы является разработка математической модели для расчета динамических нагрузок, возникающих в металлоконструкции...
Краткая характеристика сетевых динамических объектов iconХiii международную научно-техническую конференцию «автоматизация технологических объектов и процессов. Поиск молодых»
Целью конференции является обмен информацией о прогрессивных результатах научно-исследова-тельской работы аспирантов, магистрантов...
Краткая характеристика сетевых динамических объектов iconХiv международную научно-техническую конференцию «автоматизация технологических объектов и процессов. Поиск молодых»
Целью конференции является обмен информацией о прогрессивных результатах научно-исследова-тельской работы аспирантов, магистрантов...
Краткая характеристика сетевых динамических объектов iconХiі международную научно-техническую конференцию «автоматизация технологических объектов и процессов. Поиск молодых»
Целью конференции является обмен информацией о прогрессивных результатах научно-исследова-тельской работы аспирантов, магистрантов...
Краткая характеристика сетевых динамических объектов iconКраткая история до 24. 12. 2010

Краткая характеристика сетевых динамических объектов iconКонспект по курсу «Моделирование и идентификация объектов систем автоматики» Донецк 2007
Теория идентификации и моделирования – это научно-техническая дисциплина, которая занимается вопросами построения моделей объектов...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи