+3 8(066) 185-39-18
fПредмет:
Тип роботи:
Контрольна робота
К-сть сторінок:
23
Мова:
Русский
в ней.
Алгоритм функционирования: Поступившая новая холодная отливка устанавливает в 1 занятость камеры; посылает в difur1 сигнал о том, что нужно заново имитировать нагревание; уменьшает объем Очереди на 1. Difur1, приняв сигнал о поступлении новой отливки, ее начальную температуру и текущую температуру печи, начинает имитировать процесс нагрева. Температура новой поступившей отливки подается и на выход «-» с тем, чтобы осуществить остывание печи при помещении в нее холодной отливки. При поступлении сигнала OnDel (когда температура отливки в одной из камер достигнет 2200°F) камера освобождается от отливки, сбрасывая интегратор DNI-r и свои выходные статистические данные. Другие же статистические данные камера (в любой момент работы) принимает, изменяет их с учетом своих процессов и передает на выход.
Параметры, устанавливаемые пользователем:
• ITEMP – начальная температура камеры (камера должна быть непустой).
• DELTEMP – если температура отливки выше нее, то отливка – нагрета и готова к выемке из печи.
• CI (векторная величина) – коэффициент скорости нагрева отливки: [мат. Ожидание, ср. квадр. Отклонение, добавочная величина].
• OTLT (векторная величина) - Температура поступившей отливки: интервал, на котором распределена температура поступившей отливки.
Наименование: Ядро печи.
Назначение: Имитирует нагревательный элемент печи и собирает статистику со всех камер.
Описание входов:
• Интегральная статистика, собранная со всех камер печи.
Описание выходов:
• Количество занятых камер.
• Интегральная статистика (инициализация статистики для следующего шага).
• Сумма по всем камерам среднего времени нагрева отливок.
Состояния элемента: Элемент постоянно находится в одном состоянии – вычисление средних статистических характеристик + дифференциальное изменение температуры печи.
События, на которые реагирует элемент: Элемент реагирует на изменение входного статистического вектора.
Алгоритм функционирования: Ядро осуществляет изменение температуры печи с помощью элемента Core difur. Также ядро демультиплексирует входной вектор статистики и вычисляет усредненные характеристики, записанные в элементах этого вектора. Сюда входит и выявление достижения заданной температуры нагрева какой-нибудь отливкой. При достижении отливкой(ами) данной температуры, камерам посылается сигнал OnDel на удаление отливок из камер.
Параметры, устанавливаемые пользователем:
• MAXTEMP – температура, до которой необходимо нагревать отливки.
Rules of Processes
Наименование: Дифференциальное уравнение нагрева отливки.
Назначение: Моделирование сопротивления материала нагреву.
Описание входов:
• Сигнал о поступлении новой отливки в камеру.
• Температура, с которой отливка поступает в камеру.
• Текущая температура печи.
Описание выходов:
• Текущая температура отливки.
Состояния элемента: Моделирование процесса нагрева помещенной в камеру отливки – прием новой отливки.
События, на которые реагирует элемент: Поступление холодной отливки.
Алгоритм функционирования: Новая поступившая в камеру отливка сбрасывает значение интегратора и посылает сигнал на генерацию параметров коэффициента нагрева (единовременно). Начальная температура отливки поступает на инициализационный вход интегратора.
Параметры, устанавливаемые пользователем:
• CI (векторная величина) - коэффициент скорости нагрева отливки: [мат. Ожидание, ср. квадр. Отклонение, добавочная величина].
Наименование: Дифференциальное уравнение нагрева печи.
Назначение: Моделирование процесса изменения температуры нагревательного элемента печи.
Описание входов:
• Температура, на которую нужно уменьшить температуру печи (высчитывается по заданию).
Описание выходов:
• Текущая температура печи.
Состояния элемента: Постоянное моделирование процесса изменения температуры нагревательного элемента печи.
События, на которые реагирует элемент: Поступление холодных отливок.
Алгоритм функционирования: Дифференциальное уравнение строится на DNI (см. далее описание DNI). Так как DNI по своей структуре отличается от непрерывного интегратора MatLAB, то на каждом шаге результат интегрирования дифференциального уравнения умножается на шаг интегрирования. Когда в печь поступают холодные отливки, температура, на которую они изменяют температуру печи, подается на вход интегратора со знаком «минус».
Параметры, устанавливаемые пользователем:
• ITEMP – начальная температура печи.
• MAXT – максимальная температура нагрева печи.
• KOEFN – коэффициент скорости нагрева.
Common blocks
Наименование: Discrete-Continuously Summator.
Назначение: Интегрирование входной величины за один шаг работы системы.
Описание входов:
• Интегрируемая величина.
Описание выходов:
• Результат интегрирования.
Состояния элемента: Те же, что и у интегратора.
События, на которые реагирует элемент: Входная величина.
Алгоритм функционирования: Значение на выходе элемента Memory складывается с текущим значением входной величины. Результат сложения на следующем шаге появляется на выходе.
Параметры, устанавливаемые пользователем:
• INITC – Начальное состояние DNI (значение на выходе в начале моделирования).
Наименование: Discrete-Continuously Summator with reset input.
Назначение: Интегрирование входной величины за один шаг работы системы + возможность обнуления.
Описание входов:
• Интегрируемая величина.
• Сигнал обнуления сумматора.
Описание выходов:
• Результат интегрирования.
Состояния элемента: Те же, что и у предыдущего блока + обнуление (при ненулевом значении сигнала на втором входе).
События, на которые реагирует элемент: Входная величина, сигнал сброса.
Алгоритм функционирования: Значение на выходе элемента Memory складывается с текущим значением входной величины. Результат сложения на следующем шаге появляется на выходе. В случае ненулевой входной величины на втором входе, текущее значение интегратора умножается на ноль, тем самым обнуляя значение на выходе интегратора.
Параметры, устанавливаемые пользователем:
• INITC – Начальное состояние DNI-r (значение на выходе в начале моделирования).
Наименование: Шаг интегрирования.
Назначение: Вычисление шага интегрирования.
Описание входов: отсутствуют
Описание выходов:
• Значение шага интегрирования.
Состояния элемента: вариантно.
События, на которые реагирует элемент: Изменение положения на шкале времени.
Алгоритм функционирования: Производится интегрирование единичной величины и вычисление разности интеграла на текущем и предыдущем шагах интегрирования модели.
Наименование: Init Pulse.
Назначение: В начале работы системы активирует подпрограммы, задающие начальные значения элементов.
Описание входов: нет.
Описание выходов:
• Импульс, длиной в один шаг интегрирования, в начальный момент времени.
Состояния элемента: Выдача импульса в первый момент времени и перманентная пассивность – в остальное время.
События, на которые реагирует элемент: Начало работы системы.
Алгоритм функционирования: Элемент Memory имеет начальное значение, равное 1. Оно и подается на выход в первый момент времени. В остальное время на выход подается 0.
Параметры, устанавливаемые пользователем: нет.
Наименование: Non-zero divider.
Назначение: Производит деление двух чисел, учитывая нулевой знаменатель.
Описание входов:
• Числитель.
• Знаменатель.
Описание выходов:
• Частное.
Состояния элемента: Как и у всех вычислительных элементов.
События, на которые реагирует элемент: Входные величины.
Алгоритм функционирования: Если вход «знаменатель» равен нулю, то к нему добавляется единица, для избежания ошибки. Далее производится деление.
Параметры, устанавливаемые пользователем: нет.
Statistics
Наименование: Average value.
Назначение: Вычисление среднего значения входной величины.
Описание входов:
• Входная величина.
Описание выходов:
• Среднее значение входной величины.
Состояния элемента: постоянное усреднение.
События, на которые реагирует элемент: Входная величина.
Алгоритм функционирования: Интегрирование входной величины и системного времени. Результат деления – среднее значение.
Параметры, устанавливаемые пользователем: нет.
Наименование: Heat time.
Назначение: Вычисление среднего значения времени нагрева отливок.
Описание входов:
• Время нагрева очередной отливки.
Описание выходов:
• Среднее значение этого времени.
Состояния элемента: постоянное усреднение.
События, на которые реагирует элемент: Входная величина.
Алгоритм функционирования: Суммирование с помощью элементов DNI входных импульсов и их количества с последующим делением.
Параметры, устанавливаемые пользователем: нет.
Структурная модель системы
Блок-схема модели
Описание модели
Модель работы камерной печи состоит во взаимодействии трех основных элементов: Генератора отливок, Очереди и собственно Печи, которая обрабатывает поступающие из очереди отливки и, извлекая оттуда столько, сколько может принять, возвращает оставшиеся отливки опять на вход очереди.
Вот структурная модель Печи.
На выходе печи идет сбор статистических данных
Разработка плана экспериментов
Для получения интегральных характеристик системы (см. Задание), принимая во внимание широкое использование случайных величин, необходимо провести несколько экспериментов.
Для проведения экспериментов были установлены следующие параметры:
Время интегрирования (часов) 500
Метод интегрирования Euler (ode1)
Шаг интегрирования Fixed-step, auto; 0.05 max
В ходе имитации будут определены следующие измеряемые величины:
• среднее время нагрева отливок;
• среднее время ожидания холодных отливок перед очередью;
• загрузка камерной печи.
Результаты имитационных экспериментов
Аппроксимация результатов
Num of otlivkas Average queue time Average busy status Average time of heating
Среднее 225 5,247 8,9424 20,238
Дисперсия 326 5,984209 0,07851 1,44077
Расчет характеристик системы
Выводы
В ходе создания модели работы камерной печи были изучены основы работы с системой MatLAB и, в частности, системой Simulink.
В итоге разработки и создания библиотеки компонентов получилась достаточно масштабируемая модель, на основе которой можно строить различные варианты и режимы работы камерной печи.
Приложение
Подсистемы основных библиотечных блоков
Камера -> генератор начальных температур
MATLAB Function:
unifrnd(OTLT(1), OTLT(2))
Difur1 -> коэффициент нагрева отливки
MATLAB Functions:
normrnd(CI(1), CI(2))