ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СУДОВОЙ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКОЙ
Аннотация
Рассматривается возможность применения программно-аппаратного моделирования для улучшения качества проектирования системы управления судовой холодильной установкой Проектирование и наладка систем управления требуют проведения экспериментальных исследований, пробных пусков и других работ, которые зачастую трудно реализуемы, высоко затратны, и на их проведение затрачивается большое количество человеко-часов. Проведение работы на программно-аппаратных комплексах реального времени при частичном использовании оборудования системы управления позволяет обойтись значительно меньшими затратами. Целью исследования является улучшение эффективности проектирования путем определения действительных параметров холодильной установки. Объектом исследования является судовая холодильная установка. Выполнение работы происходит с использованием рабочей модели холодильной установки, представленной в среде математического моделирования Matlab/Simulink, состоящей из охлаждаемого помещения, механической подсистемы и подсистемы управления, которая, в свою очередь, включает блок задания конфигурации, блок свойства жидкости и блок задания температуры охладителя. Исследуемый в модели блок управления «Control» обрабатывает входные сигналы, которыми являются рассогласование температур и дифференциал рассогласования температур, и на выход отправляет управляющий сигнал. Предложено заменить смоделированный блок управления программно-аппаратной частью с применением программируемой логической интегральной схемы фирмы Xilinx. В работе приведены технические характеристики предлагаемой к применению платы. Изучены принципы генерирования HDL-кода для программирования отладочной интегральной схемы. Произведено моделирование с применением программно-аппаратной части в модели и при наличии только смоделированного блока управления холодильной установкой, приведены сравнительные характеристики полученных результатов моделирования. Результаты моделирования работы системы автоматического управления представлены в виде графиков изменения температуры холодильной установки с течением времени. Определено, что с помощью программно-аппаратного моделирования можно рассчитать действительное время передачи управляющего сигнала на исполнительный орган и предусмотреть этот фактор при создании системы управления. Установлено, что в случае применения программно-аппаратного моделирования при проектировании сложных систем управления увеличиваются эффективность и точность процесса создания систем управления.
Ключевые слова
программно-аппаратное моделирование, судовая холодильная установка, проектирование систем управления, программируемая логическая интегральная схема
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Трофус М. В. Моделирование в системе структурного и имитационного моделирования Simulink / М. В. Трофус, А. П. Кирпичников, И. М. Якимов // Вестник Казанского технологического университета. - 2017. - Т. 20. - № 8. - С. 107-110.
Тарасов И. Разработка цифровых систем на базе FPGA Xilinx начального уровня / И. Тарасов // Компоненты и технологии. - 2015. - № 3 (164). - С. 56-62.
Зюзев А. М. FPGA-симулятор реального времени электропривода переменного тока / А. М. Зюзев, М. В. Мудров, К. Е. Нестеров // Энергетика. Инновационные направления в энергетике. CALS-технологии в энергетике. - 2014. - № 1. - С. 229-238.
Аверченко А. П. Использование математических пакетов Matlab & Simulink при разработке цифровых фильтров / А. А. Аверченко, А. Ю. Медведков, Ж. Б. Садыков. // Технические науки в России и за рубежом: материалы III Междунар. науч. конф. (г. Москва, июль 2014 г.). - М.: Буки-Веди, 2014. - С. 24-26.
Вынгра А. В. Модернизация модели судовых холодильных установок применением нечеткой логики для регулирования температуры / А. В. Вынгра // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. - 2017. - № 2. - С. 60-68. DOI: 10.24143/2073-1574-2017-2-60-68.
Черный С. Г. Повышение производительности микропроцессорной сети управления на платформе Ethernet для системы буровых комплексов / С. Г. Черный // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2016. - № 1. - С. 2-10.
Черный С. Г. Задача создания системы управления рисками для сложных систем морских платформ / С. Г. Черный // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. - 2016. - № 1. - С. 55-61.
Зотов В. Создание проекта встраиваемой системы на основе микропроцессорного ядра семейства PicoBlaze / В. Зотов // Компоненты и технологии. - 2005. - № 52. - С. 178-182.
Ahmadeev E. The Virtual Test Bench of Medium Voltage Controlled AC Drives / E. Ahmadeev, D. Beliaev, E. Ilijin, A. Weinger // Proc. 15th IASTED Int. Conf. on Applied Simulation and Modelling ASM-2006. - 2006. - Pp. 340-345.
Применение FPGA в промышленных системах управления электроприводом [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.russianelectronics.ru/leader-r/review/40498/doc/47909/ (Дата обращения: 20.06.2017).
Bolsens I. Challenges and opportunities for FPGA platforms / I. Bolsens // Lecture notes in computer science. - 2002. - Pp. 391-392.
Akgul A. Chaos-based engineering applications with a 3d chaotic system without equilibrium points / A. Akgul, I. Pehlivan, H. Calgan, I. Koyuncu, A. Istanbullu // Nonlinear dynamics. - 2016. - Vol. 84. - Is. 2. - Pp. 481-495. DOI: 10.1007/s11071-015-2501-7.
Об авторах
Вынгра Алексей Викторович - ассистент
ФГБОУ ВО «Керченский государственный морской технологический университет»Авдеев Борис Александрович - кандидат технических наук, доцент
ФГБОУ ВО «Керченский государственный морской технологический университет»
