Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Хабр доступен 24/7 благодаря поддержке друзей
Комментарии 31
На последнем графике представлены кривые моделирования? И какой алгоритм управления использовался для получения оптимальной температуры нагрева?
Да, последние графики — моделирование управления в среде Matlab. Алгоритм в данном случае использовался тоже интересный — звено второго порядка представлялось в виде двух последовательно соединенных звеньев первого порядка и далее к каждому из них применялся уже давно известный оптимальный закон:
Который используется два раза:
В идеале, такой подход можно применять для звеньев n-го порядка.
Который используется два раза:
В идеале, такой подход можно применять для звеньев n-го порядка.
Интересно. А не проводили идентификацию полноценной печи?
Хочется понять, насколько актуальной оказалась модель.
Меня смущает что вы аппроксимировали педантичную функцию до инерционного звена второго порядка, но не учли запаздывания. Думаю что в большой печи его необходимо принять во внимание.
Хочется понять, насколько актуальной оказалась модель.
Меня смущает что вы аппроксимировали педантичную функцию до инерционного звена второго порядка, но не учли запаздывания. Думаю что в большой печи его необходимо принять во внимание.
И всё-таки, чем обусловлена экономия? Я — человек от теплотехники далекий. Но если вспомнить школьную физику, то для нагрева кирпича до T градусов необходимо затратить Q энергии (тепла). При это скорость потери тепла пропорциональна разности температуры окружающей среды и кирпича. Из этих соображений, если дольше греть, то энергии потребуется больше, т.к. больше тепла успеет уйти в окружающую среду. Где ошибка в рассуждениях или неучтенная специфика объекта?
Дело в том, что объект остывает все равно медленнее, чем нагревается и выступает в роли своеобразного теплового аккумулятора. Именно это и используется при создании энергосберегающего управления. Разумеется, бесконечно увеличивать время на нагрев нельзя — есть предел, когда скорость остывания объекта сравнима со скоростью нагрева.
Видимо имеется в виду что без тепловой инерции слишком длительные переходные процессы с вылетом — вот на переходных процессах и уходит дополнительное тепло.
.
Ошибки нет, Вы полностью правы. Чем медленнее греть, тем больше тепла рассеется впустую. На плитках с большой тепловой инерцией экономия может быть в том, чтобы прекратить подачу энергии до того, как внешняя поверхность достигнет нужной температуры, т.к. она (поверхность) все равно будет дальше нагреваться даже при отсутствии подачи энергии за счет накопленного тепла внутреннего слоя. Но и в этом случае начало нагревания должно быть максимально интенсивным, а дальше ограничить подачу энергии только для поддержания нужной температуры.
Если я правильно понимаю, то тут дело в маленькой теплопроводности тела. В результате чего скорость нагрева ограничивается тем, с какой скоростью тепло «растекается» по телу. Если проводить аналогию, то возьмем скажем зажигалку, на зажигалке вполне реально вскипятить небольшое количество воды, может быть на кружку и не хватит, но рюмку вполне. Но если газ из зажигалки распылить вокруг рюмки и поджечь, то газ вспыхнет, в дол секунды весь прогорит и все. Температура воды изменилась незначительно, хотя газа в этой вспышке сгорело столько же.
Скрытый текст
Самый главный вопрос не раскрыт… самодельный тепловизор.
раскрыт-то в отдельном посте, ссылки на который здесь нет…
В самом начале статьи все это время была: «Что можно сделать с помощью двух кирпичей, обыкновенной электрической плитки и тепловизора на Arduino? ». Хотя согласен, можно было сделать и по-виднее.
Так, навскидку, в последнем графике площадь под u_opt не меньше, чем под просто скачкообразным выключением.
такая теория применима для линейных систем. проверяли ли вы линейность в данном случае?
А это означает, что мы можем подать на вход электронагревательного элемента напряжение специальной формы, что позволит достичь нужной температуры, но с меньшими затратами электроэнергии
При изменении формы волны действующее значение (площадь графика) изменится — да. Количество передаваемой энергии изменится? Пожалуй, нет.
Другой вопрос, что имеет значение интенсивность передачи тепла от нагревателя к нагреваемому телу. Нет смысла нагревать сильнее, чем оно успевает нагреваться.
Если нагревать медленнее (но чтобы все же нагревалось, отдавало тепла меньше, чем получало), то энергии потребуется меньше. Измерения это подтвердят.
Но в основе лежит явление не из электротехники, а из теплотехники.
Что-то у вас на кафедре неправильно.
При изменении формы волны действующее значение (площадь графика) изменится — да. Количество передаваемой энергии изменится? Пожалуй, нет.
Форма волны не меняется. Здесь имеется ввиду именно изменение действующего значения напряжения. Видимо, я некорректно выразился, когда писал «напряжение специальной формы». Я имел ввиду «напряжение, действующее значение которого изменяется по особому закону»
Не, не линейно.
Строго говоря, не существует реальных линейных объектов. Разумеется мы используем линейную модель для простоты расчета.
Здесь имеется ввиду именно изменение действующего значения напряжения.
Можете объяснить, о чем идет речь? Хотя бы в двух словах?
Изменить действующее значение напряжения можно путем управления по числу полупериодов синусоиды напряжения:
Обрезаем каждый второй полупериод и получаем действующее значение напряжения в 50% от изначального — 110 В. Обрезаем каждый четвертый — 25% — 55 В. Этот метод сродни ШИМ. Разумеется, при этом, расходуется соответственно меньше энергии. В том и суть.
Обрезаем каждый второй полупериод и получаем действующее значение напряжения в 50% от изначального — 110 В. Обрезаем каждый четвертый — 25% — 55 В. Этот метод сродни ШИМ. Разумеется, при этом, расходуется соответственно меньше энергии. В том и суть.
То есть, просто уменьшаем количество передаваемой энергии? Ну обрезали, и экономия-то откуда… Тут только теплотехника…
Можете дать координаты кафедры, научрука? Кто руководит этой работой?
Можно в ЛС.
Можете дать координаты кафедры, научрука? Кто руководит этой работой?
Можно в ЛС.
А экономия появляется потому что мы не «вкладываем» в объект энергии больше чем нужно. Теплотехника здесь играет вторую роль — в частности при расчетах нас интересует лишь параметры объекта и его математическая модель, а дальше по оптимальным законам рассчитывается управление.
Экономия не теоретическая — проводились эксперименты с разными объектами (например электрический чайник, небольшая печка, плитка с кастрюлей воды) и эксперименты подтверждают расчеты. К сожалению в рамках данной работы, экспериментальную проверку провести не успел, хотя уже написал соответствующую программу для ПЛК.
PS По поводу руководителя — отписался в личку.
Экономия не теоретическая — проводились эксперименты с разными объектами (например электрический чайник, небольшая печка, плитка с кастрюлей воды) и эксперименты подтверждают расчеты. К сожалению в рамках данной работы, экспериментальную проверку провести не успел, хотя уже написал соответствующую программу для ПЛК.
PS По поводу руководителя — отписался в личку.
Спасибо за отклик!
Готов доказать, что электротехника тут роли не играет. Полученные результаты имеют отношение исключительно к теплотехнике.
Доказать просто — достаточно элементарного понимания действующего значения. Это отношение площади графика функции ко времени. Любое изменение без коррекции теплотехники — приведет к соответствующим потерям мощности.
Экономия электроэнергии будет иметь место, если нагревать не настолько быстро, чтобы объект успевал нагреваться, чтобы были оптимальные соотношения рассеиваемой теплоты в окружающее пространство к полезной — только теплотехника. Электрических процессов с волшебным увеличением КПД тут нет.
И этому есть много рациональных объяснений, причин и следствий. Одно из них — невозможность изобретения вечного двигателя, каковым и является волшебное устройство, позволяющее «регулировать» КПД без потерь.
Готов доказать, что электротехника тут роли не играет. Полученные результаты имеют отношение исключительно к теплотехнике.
Доказать просто — достаточно элементарного понимания действующего значения. Это отношение площади графика функции ко времени. Любое изменение без коррекции теплотехники — приведет к соответствующим потерям мощности.
Экономия электроэнергии будет иметь место, если нагревать не настолько быстро, чтобы объект успевал нагреваться, чтобы были оптимальные соотношения рассеиваемой теплоты в окружающее пространство к полезной — только теплотехника. Электрических процессов с волшебным увеличением КПД тут нет.
И этому есть много рациональных объяснений, причин и следствий. Одно из них — невозможность изобретения вечного двигателя, каковым и является волшебное устройство, позволяющее «регулировать» КПД без потерь.
Ну разумеется, никто и не говорит про увеличение КПД плитки или о чем то подобном. Мы используем электроплитку более эффективно во времени. Разумеется, с учетом параметров самого объекта (собственно теплотехника затрагивается в этом месте). Но нельзя говорить о том, что электротехника не играет роли, когда управляющей величиной является напряжение.
Если Вам так будет понятнее, здесь использован синтез электро- и теплотехники, хотя по сути ни первая, ни вторая большой роли не играет. Мы можем взять вместо электроплитки например двигатель постоянного тока, где выходной величиной будет угол поворота вала. И мы также можем сделать энергосберегающее управление для конкретной задачи (например, повернуть вал 100 раз и израсходовать минимум электроэнергии), если не смотреть на расход времени при этом (экономия идет за счет времени и инерции объекта управления тепловой или механической, все равно). Вы же не будете утверждать, что в этом случае использованы лишь законы механики, а электротехника не причем?
В математических законах, используемых при создании оптимального управления нет жесткого закрепления к параметрам или объектам. Там лишь переменные, функции и функционалы. А какие входные и выходные величины использовать (температуру, скорость, координату) — это уже по желанию. Суть в нахождении наиболее выгодной траектории перехода объекта из состояния А в состояние Б с минимальным значением соответствующего функционала. В нашем случае — энергии.
Если Вам так будет понятнее, здесь использован синтез электро- и теплотехники, хотя по сути ни первая, ни вторая большой роли не играет. Мы можем взять вместо электроплитки например двигатель постоянного тока, где выходной величиной будет угол поворота вала. И мы также можем сделать энергосберегающее управление для конкретной задачи (например, повернуть вал 100 раз и израсходовать минимум электроэнергии), если не смотреть на расход времени при этом (экономия идет за счет времени и инерции объекта управления тепловой или механической, все равно). Вы же не будете утверждать, что в этом случае использованы лишь законы механики, а электротехника не причем?
В математических законах, используемых при создании оптимального управления нет жесткого закрепления к параметрам или объектам. Там лишь переменные, функции и функционалы. А какие входные и выходные величины использовать (температуру, скорость, координату) — это уже по желанию. Суть в нахождении наиболее выгодной траектории перехода объекта из состояния А в состояние Б с минимальным значением соответствующего функционала. В нашем случае — энергии.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Применение самодельного тепловизора на базе Arduino в исследованиях экономии электроэнергии