Задание на выполнение лабораторной работы
Система представляет собой пять цилиндрических баков, расположенных вертикально на разной высоте таким образом, что дно первого и дно второго баков находятся на расстоянии H1 от дна третьего, дно третьего бака находится на расстоянии H2 от дна четвертого и дна пятого баков. H1=0.4м, H2=0.38м, H3=0.42м. Баки имеют одинаковую высоту h=1[м] и различные диаметры: первый – D1, второй – D2, третий – D3, четвертый – D4, пятый – D5. Система имеет несколько входных труб, находящихся на расстоянии h от дна. Баки соединены трубами, являющихся выходными трубами для одних баков (и располагающихся у самого дна) и входными трубами для других (располагающейся на расстоянии Н1 и H2 от дна). Также система имеет выходные трубы, располагающиеся у самого дна четвертого и пятого баков. Входные трубы системы снабжены входными кранами V1input, V2input, V3input и т.д. Трубы, соединяющие выход первого и второго баков с входом третьего, снабжена кранами V5 и V6 соответственно; трубы, соединяющие выход третьего бака со входом четвертого и пятого бака снабжены краном V9 и V10 соответственно. Выходные трубы системы снабжены выходными кранами V13 и V14 . Подача воды в систему контролируется кранами V1input, V2input, V3input, V7input, которые открываются мгновенно и скорость входного потока воды определяется как (л/час). Краны V5, V6, V9, V10, V13 V14 являются медленными устройствами и открываются и закрываются с одной о той же постоянной скоростью, так что от момента начала открытия (закрытия) до полного открытия (закрытия) требуется S=85 сек. Их открытие и закрытие контролируется задвижкой, меняющей свое положение от значения P=0 (полное закрытие в условных единицах) до P=S (полное открытие).
Управление открытием/закрытием кранов осуществляется неким устройством, называемым контроллером и также входит в описываемую систему.
Схема моделирования представлена на рис. 4.12.
Р и с. 4.12. Схема для моделирования
Имеется модель работы системы управления протеканием воды через емкости, в виде цилиндрических баков, расположенных на разной высоте (файл Level.mdl). Регулирование уровней в баках осуществляется за счет открытия и закрытия кранов. В исходном состоянии все краны закрыты и все баки пусты. В начальный момент контроллер посылает сигнал входным кранам V1input, V2input, V3input, те мгновенно открываются и в течение времени Time1 [сек] наполняется только первый и второй баки. По истечении времени Time1 контроллер посылает команду открыть краны V5 и V6 и вода начинает поступать в третий бак. В это же время контроллер посылает сигнал на открытие крана V7input. Второе состояние сохраняется на протяжении Time2 [сек]. По истечении времени Time2 контроллер посылает команду открыть краны V9 и V10 и вода начинает поступать в четвертый и пятый баки. Третье состояние сохраняется на протяжении Time3 [сек]. По истечении времени Time3 начинает контролироваться положение кранов V13 и V14. А именно, если контроллер обнаруживает, что уровень воды, например, в четвертом баке опустился ниже значения L1_minus [м], поступает команда закрыть выходной кран, если вода в четвертом баке превышает уровень L1_plus [м] – выдается команда открыть выходной кран. В пятом баке происходит все аналогично (уровни L2_minus и L2_plus) Аварийными считаются ситуации, когда переполняется один из баков или происходит периодическое открытие и закрытие выходного крана. Нормальным режимом системы считается состояние, когда все краны открыты, и вода протекает через систему с постоянной скоростью.