تحقیق در مورد ارائه مدل شبیه سازی رایانه ای برای سیستم کنترل خودکار خشک کن خورشیدی

اختصاصی از هایدی تحقیق در مورد ارائه مدل شبیه سازی رایانه ای برای سیستم کنترل خودکار خشک کن خورشیدی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

فرمت فایل :word (لینک دانلود پایین صفحه) تعداد صفحات 10صفحه

کاربرد سیستم های کنترل در علوم و مهندسی نقش اساسی داشته و به عنوان بخش مهم و ناگسستنی در فرآیند های صنعتی امروزی محسوب می شود. به عبارت دیگر کاربرد این سیستم ها، عامل دستیابی به کارایی بهینه سیستم های دینامیکی، افزایش بازده و تسهیل انجام کارهای تکراری دستی می باشد (دیانی، 1381).

     کاربرد این سیستم ها در کشاورزی  نیز به سرعت در حال افزایش است. کاهش هزینه سخت افزار و نرم افزار و پذیرش سریع تر این سیستم ها در کشاورزی منجر به افزایش استفاده از این سیستم ها گردیده است
 (Gates et al., 1999).

 از جمله روش های مقرون به صرفه و قابل اطمینان برای بررسی سیستم های کنترل و بهینه سازی آن، شبیه سازی و توسعه یک مدل رایانه ای از سیستم می باشد. مدل های شبیه سازی شده قادرند رفتار سیستم را در شرایط مختلف بررسی نمایند و این در حالی است که بررسی سیستم ها در شرایط مختلف از طریق آزمون های عملی ضمن صرف وقت و هزینه بالا همیشه امکان پذیر نمی باشد. از همین رو در این پژوهش سعی شد با استفاده از شبیه سازی رایانه ای، سیستم کنترل خودکار دورفن یک خشک کن خورشیدی مدل شود. سپس به منظور ارزیابی مدل ارائه شده، سیستم کنترل ساخته و تحت آزمون عملی قرار گرفت. در انتها نتایج حاصل از شبیه سازی و آزمون عملی با یک دیگر مقایسه شدند.

  پیشینه پژوهش

رانیکی و نلیست در سال 1990 با شبیه سازی توانستند تعداد پارامترهای کنترل یک خشک کن غلات راار 10 به 5 کاهش دهند و با بهینه کردن کنترل سیستم گرمایش و فن، هزینه را 34% کاهش دهند (Ryniecki andNellist, 1990). براس و مک فارلین در سال های 1992 و1993یک کنترل پسخورد- پیشخورد برای کنترل رطوبت درخشک کن های غلات جریان مختلط به کار بردند. الگوریتم این کنترلر شبیه سازی شده و آزمایش گردید(Bruce & Mcfarlane, 1992-1993). پرزکرآ و همکارانش در سال 1998 کنترل مرسوم و تطبیقی خشک کن های دوار مستقیم را از طریق شبیه سازی مورد ارزیابی قرار دادند. آنها یک مدل دینامیکی فرآیند را توسعه دادند (Perez- Correa,. et al.1998). استفانویاند و استاکی در سال 2000 با استفاده از برنامه شبیه سازی یک خشک کن، که با رایانه کنترل می شد، تحقیقاتی را روی تأثیر پارامترهای کنترل بر کل سیستم انجام دادند (Stefanoviand &Staki, 2000). کواینگ لیو و بیکر- آرکما در سال 2000 یک سیستم کنترل مدل پیشگو برای خشک کن های جریان عرضی به کاربردند. آزمایش های شبیه سازی روی یک خشک کن مجازی نشان داد که این کنترلر در گستره وسیعی از شرایط به خوبی عمل نموده، هم چنین دارای دقت و پایداری خوبی می باشد(QiangLiu& Bakker-Arkema, 2001).  ستمپل و همکاران در سال 2001 از یک سیستم کنترل بر روی خشک کن های چای بستر سیال برای تعیین زمان خاموش نمودن دستگاه در پایان فرآیند خشک کردن استفاده نمودند. در این تحقیق یک مدل شبیه سازی شده با نرم افزار MATLAB  به کار برده شد. از این مدل برای تعیین منطقه عملیاتی خشک کن و چگونگی تاثیر اختلالات مختلف بر روی زمان خشک کردن قبل از اعمال استراژی های مختلف کنترل در عمل، استفاده شد. آزمایش این سیستم کنترل نشان داد که نسبت به سیستم های دستی می تواند کنترل موثر و بهتری را تامین نماید(Temple & Van Boxtel, 2001) . همچینین دیدریکسن در سال 2001 یک مدل دینامیکی برای خشک کن دوار چغندرقند توسعه داد. وی با استفاده ازشبیه سازی مقایسه ای را با کنترل پیشخور سنتی و مدل کنترل پیشگو با عمل پسخور انجام داد (Didriksen, 2001). اسرزدنیکی و همکاران در سال 2005 یک سیستم کنترل را برای خشک کردن شلتوک برنج توسعه دادند. آنها از یک  برنامه شبیه سازی خشک کردن برای بررسی تأثیرپارامترهای کنترل و عمل متقابل آنها و برای بهینه سازی فرآیند خشک کردن استفاده کردند و نتایج شبیه سازی و آزمایشها را برای تعیین کارایی سیستم کنترل مقایسه کردند(Srzednicki, 2005).  اسمیتابیندو و همکاران در سال 2007 با استفاده از نرم افزاری در برنامه فرترن مدل شبیه سازی عملکرد خشک کن خورشیدی را برای خشک کردن موز ایجاد نمودند. مقایسه نتایج مدل و آزمایشها مدل شبیه سازی را تأیید نمودو توسط آن توانستند نسبت به بهینه سازی پارامترهای سیستم خشک کن اقدام نمایند
(Smitabhindua, et al 2007).

مواد و روشها

- مدلسازی سیستم کنترل فن خشک کن

    برای بررسی رفتار سیستم، ساخت مدل شبیه سازی موتور الکتریکی AC که برای چرخاندن فن خشک کن به کار میرود و میکروکنترلر آن، در نرم افزار MATLAB7 مدنظر قرار داده شد. ساخت رابط‌های نموداریکی[1] مانند دیالوگ‌هایی که در محیط‌های ویژوال مانند بیسیک و C وجود دارند، دراین نرم افزار امکان‌پذیر است. به منظور برنامه نویسی این مدل و بررسی پاسخهای سیستم به ورودی های اعمال شده، از امکان شبیه سازیMATLAB که یک رابط گرافیکی است استفاده گردید. این مدل دارای دو پنجره خروجی یکی برای سرعت و موقعیت و دیگری برای ولتاژ موتور است. همچنین یک نمایش دهنده به منظور نشان دادن خروجی منفرد در وضعیت ورودی منفرد به کار برده شد.

شکل1- شبیه سازی موتور الکتریکی AC با استفاده از نرم افزارMATLAB

مشخصات موتور شبیه سازی شده به شرح ذیل می باشد:

مقاومت آرمیچر، Ω10

ضریب القا آرمیچر، H 3/0

ثابت گشتاور موتور، (Ki) N.m/A 56/3

ثابت EMF عقب، (Kb) Vs 5495/9

لختی شفت، kg.m2 0009/.

کشش گرانرو شفت، s/kg.m2 0004/0

   برای تعیین ورودی مطلوب نیز مدلی ساخته شد که در آن کلیدی برای انتخاب حالت یک یا چند ورودی تعبیه شد که در حالت یک ورودی عملکرد فن را صرفاً برای یک ورودی بررسی می نماید و در حالت دوم عملکرد فن را به طور اتوماتیک از دور صفر تا ماکزیمم دور آن بدون دخالت کاربر بررسی می نماید. هم چنین  یک پنجره خروجی برای نشان دادن ورودی مطلوب مدنظر قرار گرفت. در وضعیت انتخاب تک ورودی کافی است دور مطلوب مورد نظر را وارد کنیم و خروجی سیستم را کنترل کنیم برای این منظور بایستی کلید دستی، در وضعیت پایین قرار دهیم و در وضعیت انتخاب چند ورودی کافی است کلید دستی را در حالت بالا قرار دهیم.