ГЛАВА 2
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ ПРОЦЕССОВ
ТЕПЛОПЕРЕНОСА В СИСТЕМЕ ОХЛАЖДЕНИЯ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ ЛОКОМОТИВА
Математическое моделирование сложных процессов теплообмена [109], которое
является действенным инструментом, позволяющим решить многие вопросы,
возникающие на ранних стадиях разработки систем охлаждения, что исключает
построение неэффективных функциональных систем. Адекватные математические
модели уменьшают потребность в сложном лабораторном оборудовании, в
эксплуатационных испытаниях, а также прогнозируют характеристики системы,
сокращают продолжительность исследований и позволяют воспроизвести любые, как
реальные, так и гипотетические конструкции. При выборе регулятора температуры,
расчете его настроек и определении режимов работы САРТ используют динамические
характеристики и параметры системы охлаждения как объекта регулирования
температуры. Закономерности динамических характеристик системы охлаждения
определяются характеристиками соответствующих его звеньев: двигателя и
холодильника, т.е. зависимостью количества тепла, отданного в охлаждающую
жидкость, от ее температуры [4, 26]. Поэтому в диссертационной работе
математическое моделирование как метод исследования выбран одним из основных.
2.1 Методология применения декомпозиции сложных систем
В настоящее время основное внимание уделяется исследованию систем,
представляющих собой не один объект, а совокупность объектов, поведение которых
может и не описываться дифференциальными уравнениями. Это, прежде всего,
автоматизированные системы управления технологическими процессами, системы
автоматического регулирования различными параметрами теплогенерирующих
объектов, системы автоматического регулирования температуры теплоносителей
энергетических установок тепловоза и т. п. [21, 62, 107].
Большинство задач, возникающих при исследовании таких систем, невозможно
решить, если втиснуть все многообразие в один квадрат, который на структурной
схеме отображает объект управления, как это было принято при исследовании
обычных систем управления. Теряется возможность ставить такие задачи, как
выявление взаимосвязей между компонентами рассматриваемых систем,
целесообразная декомпозиция и агрегирование этих компонент, построение
информационных массивов и их использование в системе для задач управления
объектами и т. п.
В настоящее время не существует общего определения сложной системы. К
характерным особенностям сложных систем можно отнести следующие: Наличие
большого числа взаимосвязанных между собой подсистем многомерность системы,
обусловливаемая наличием большого числа связей между подсистемами,
многокритериальность, обусловливаемая разнообразием целей отдельных подсистем,
входящих в сложную систему, а также разнообразием требований, предъявляемых к
исследуемой системе со стороны других систем [1]. Таким образом, сложность
системы характеризуется не просто увеличением размерности, но и
многокритериальностью, иерархичностью структуры, наличием подсистем различной
природы. Заметим, что хотя сложная система и состоит из совокупности отдельных
подсистем, но функционирование их подчинено достижению единой цели для всей
системы в целом.
Все сказанное выше показывает, что исследование и проектирование сложных систем
требует нового подхода к постановке задачи синтеза системы управления. Таким
подходом является системный подход, под которым будем понимать совокупность
методов, рассматривающих сложные системы управления как некоторое множество
взаимосвязанных, подсистем, выступающих как единое целое [61].
Так, в большинстве случаев при проектировании систем управления критерии
качества выражаются через динамические свойства [47, 71]. Конечно, важно
получить удовлетворительную динамическую характеристику управляемой системы, но
это только часть задачи проектирования. Следует учитывать и другие факторы,
которые представляют интерес для проектировщика системы управления: стоимость
оборудования, вес, надежность, ремонтопригодность, коэффициент пригодности,
совместимость с другими критериями, рабочее время, необходимое для
конструирования и испытания системы управления.) [3, 11, 24, 25, 88, 91].
Основными задачами системного подхода при проектировании сложных систем
управления являются следующие [4, 66]: формирование альтернативных путей
построения проектируемой системы (формирование вариантов системы), формирование
критериев ее оценки, выбор компромиссного варианта. Заметим, что чем больше
будет сформировано альтернативных путей создания системы, тем с большей
вероятностью можно гарантировать, что при выборе компромиссного варианта будет
выбран наилучший. Однако чем большим числом вариантов мы располагаем, тем
больше информации необходимо для принятия определенного решения и тем более
громоздким оказывается сам процесс выбора.
В связи с этим и возникает еще одна задача системного подхода при
проектировании, заключающаяся в разработке методов отсева вариантов, заведомо
не удовлетворяющих тем или иным требованиям к системе в целом, с целью
построения процедуры целенаправленного, выбора компромиссного варианта. Ниже
будут рассмотрены методы и алгоритмы решения изложенных проблем применительно к
исследованию и проектированию сложных систем, какими являются системы
автоматического регулирования температуры теплоносителей энергетической
установки тепловоза.
2.2. Структура теплопередачи от рабочих газов к охлаждающему воздуху
В автоматических системах главным звеном, определяющим принцип построения,
характеристики и параметр
- Київ+380960830922