Синтез та дослідження кіберфізичної системи автоматичного керування температурою води у барабані промислової пральної машини

Abstract

Об'єкт дослідження – процес автоматичного керування температурою води у барабані пральної машини. Предмет дослідження – закономірності процесу керування температурою води в барабані пральної машини. Зроблений аналіз пральної машини як об’єкта автоматизації, та за його результатами обґрунтовані причини та умови переходу до кіберфізичної системи автоматичного керування температурою води в барабані. Проведено синтез класичної системи автоматичного керування на базі ПІД-регулятора, та за допомогою обчислювальних експериментів на основі створеної імітаційної моделі системи керування продемонстровані недоліки використання ПІД-регулятора в умовах обмеженого енергоресурсу та присутності декількох споживачів електроенергії. Запропонований інноваційний алгоритм керування температурою води в барабані пральної машини, який передбачає виділення двох етапів процесу нагрівання води. На першому етапі при мінімальному споживанні електроенергії ТЕН відбувається ідентифікація об’єкту керування та отримання цифрової проекції фізичного процесу нагрівання води, а на другому етапі – відпрацювання уставки температури оптимальним за швидкодією регулятором, при розрахунку якого враховується обмеження за потужністю. На основі SCADA-програми Zenon створене програмне забезпечення кіберфізичної системи автоматичного керування та людино-машинний інтерфейс з перевіркою коректності його функціонування.