Моделирование и исследование адаптивной системы автоматического управления

Оптимальные данные микроклимата помещения, приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1. Оптимальные нормы микроклимата для помещений с ЭВМ

Производительность и безопасность труда работника, использующего в своей работе вычислительную технику, зависит от правильной организации рабочего места.

Размеры (площадь, объем) должны соответствовать количеству работающих и размещаемому в них комплекту технических средств. Для обеспечения нормальных условий труда установлены на одного работающего, объем производственного помещения не менее 15 м³, площадь помещения выгороженного стенами или глухими перегородками не менее 4,5 м³ [17].

Требования к организации и оборудованию рабочего места сотрудника работающего с ЭВМ: высота рабочей поверхности стола для пользователей должна регулироваться в пределах 680-800 мм; при отсутствии таковой возможности высота рабочей поверхности стола должна составлять 725 мм.

Модульными размерами рабочей поверхности стола для ПЭВМ, на основании которых должны рассчитываться конструктивные размеры, следует считать: ширину 800, 1200, 1400 мм, глубину 800 и 1000 мм при нерегулируемой высоте, равной 725 мм.

Рабочий стол должен иметь пространство для ног высотой не менее 600 мм, шириной - не менее 500 мм, глубиной на уровне колен - не менее 450 мм и на уровне вытянутых ног - не менее 650 мм.

Рабочий стул (кресло) должен быть подъемно-поворотным и регулируемым по высоте и углам наклона сиденья и спинки, а также - расстоянию спинки до переднего края сиденья.

Рабочее место необходимо оборудовать подставкой для ног, имеющей ширину не менее 300 мм, глубину не менее 400 мм, регулировку по высоте в пределах до 150 мм и по углу наклона опорной поверхности подставки до 20 градусов. Поверхность подставки должна быть рифленой и иметь по переднему краю бортик высотой 10 мм [18].

Рациональная планировка помещения, размещения оборудования является важным фактором, позволяющим снизить шум при существующем оборудовании ЭВМ.

Снижение уровня шума, проникающего в производственное помещение извне, может быть достигнуто увеличением звукоизоляции ограждающих конструкций, уплотнением по периметру притворов окон, дверей.

Таким образом для снижения шума создаваемого на рабочих местах внутренними источниками, а также шума, проникающего из вне следует:

- ослабить шум самих источников (применение экранов, звукоизолирующих кожухов);

- снизить эффект суммарного воздействия отраженных звуковых волн (звукопоглощающие поверхности конструкций);

- применять рациональное расположение оборудования;

- использовать архитектурно-планировочные и технологические решения изоляций источников шума [10].

Повышение электробезопасности достигается применением систем защитного заземления, зануления, защитного отключения и других средств и методов защиты.

Защитному заземлению или занулению подлежат металлические части ПК, доступные для прикосновения человека, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции.

Защитное заземление представляет собой преднамеренное электрическое соединение металлических частей электроустановок с землей или ее эквивалентом.

При пробое изоляции токоведущих частей на корпус, изолированный от земли, он оказывается под фазовым напряжением.

При наличии заземления вследствие отекания тока на землю напряжение прикосновения уменьшается и, следовательно, ток, проходящий через человека, оказывается меньше, чем в незаземленной установке. Чтобы напряжение на заземленном корпусе оборудования было минимальным, ограничивают сопротивление заземления. В ПК она должна быть не более 4 Ом [16].

Повышение электробезопасности достигается также путем применения изолирующих, ограждающих, предохранительных и сигнализирующих средств защиты.

Основные изолирующие электрозащитные средства способны длительное время выдерживать рабочее напряжение электроустановки.

Дополнительные изолирующие электрозащитные средства обладают недостаточной электрической прочностью и поэтому не могут самостоятельно защищать человека от поражения током. Их назначение - усилить защитное действие основных изолирующих средств, вместе с которыми они должны применяться.

Ограждающие средства защиты предназначены для временного ограждения токоведущих частей (временные переносные ограждения, щиты, ограждения-клетки, изолирующие накладки, изолирующие колпаки).

В соответствии с правилами электробезопасности должен осуществляться постоянный контроль состояния электропроводки, предохранительных щитов, шнуров, с помощью которых включаются в электросеть компьютеры, осветительные приборы, другие электроприборы.

С целью предупреждения поражений электрическим током к работе должны допускаться только лица, хорошо изучившие основные правила по технике безопасности.

Нормы допустимых уровней напряжённости электрических полей зависят от времени пребывания человека в опасной зоне. Для персонала, работающего с ЭВМ в течение 8 часов, допускается напряжённость электрического поля не более 5 кВ/м [17].

Наиболее характерными при воздействии электромагнитных полей являются отклонения от нормального состояния центральной нервной системы и сердечно-сосудистой системы человека. Общим в характере биологического действия электромагнитных полей большой интенсивности является тепловой эффект, который выражается в нагреве отдельных тканей или органов. Особенно чувствительны к тепловому эффекту хрусталик глаза, желчный пузырь, мочевой пузырь и некоторые другие органы.

Для обеспечения безопасности работ с источниками электромагнитных волн проводится систематический контроль фактических значений нормируемых параметров на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала. Если условия работы не удовлетворяют требованиям норм, то применяются следующие способы защиты:

- экранирование рабочего места или источника излучения;

- увеличение расстояния от рабочего места до источника излучения;

- рациональное размещение оборудования в рабочем помещении;

- рабочие места обычно располагают в зоне минимальной интенсивности электромагнитного поля [16].

В целях предупреждения профессиональных заболеваний необходимо проводить предварительные и периодические медицинские осмотры [17].

5.3 Расчет количества местных систем кондиционирования воздуха для поддержания микроклимата в помещении с ЭВМ

При отклонениях параметров микроклимата в помещении с ЭВМ, их необходимо регулировать местными системами кондиционирования воздуха.

Исходные данные для расчета количества местных систем кондиционирования воздуха.

1. Температура наружного воздуха в теплый период года 26 ^oС и температура наружного воздуха в холодный период года -21 ^oС.

2. Температура воздуха внутри помещения в теплый период года 22.8 ^oС и температура воздуха внутри помещения в холодный период года 21 ^oС

3. Концентрация пыли в помещении 0.7 мг/м³.

4. Масса выделяющейся пыли в помещении 24 мг/ч.

5. Концентрация паров этилового спирта 500 мг/м³.

6. Масса выделяющихся паров этилового спирта в помещении 3037.5 мг/ч.

7. Тепловыделение от одной ЭВМ составляет 230 Вт.

8. Тепловыделение от одного работающего человека 140 Вт.

9. Общее явное избыточное тепло в холодный период года 1850 Вт, а теплое время года 2750 Вт.

10. Площадь помещения 30 м².

11. Тепловая нагрузка в холодное время года q =52 Вт/м² и в теплое время года q = 78 Вт/м²

12. Схема воздухообмена «Сверху-вверх», так как нагрузка не превышает 400 Вт/м².

Рассчитаем потребное количество воздуха для обеспечения санитарно-гигиенических норм для помещения с ЭВМ:

Потребный расход по избыткам явного тепла летом:

,

где - общее явное избыточное тепло в теплое время года, - температура наружного воздуха в теплый период года, - температура воздуха внутри помещения в теплый период года .

Потребный расход по избыткам явного тепла в холодный и переходный период:

,

где - общее явное избыточное тепло в холодное время года, - температура наружного воздуха в холодный период года, - температура воздуха внутри помещения в холодный период года.

Потребный расход по выделяющимся вредностям в помещении:

, (5.3)

где - масса выделяющейся пыли в помещении, - концентрация пыли в помещении.

,

где - масса выделяющихся паров этилового спирта в помещении, - концентрация паров этилового спирта в помещении.

Из найденных величин потребных расходов количества воздуха для обеспечения санитарно-гигиенических норм примем к дальнейшему расчету наибольшую .

Предел регулирования в холодный период года: т.к. и

, то .

Минимальное количество наружного воздуха на работающих людей в данном помещении

Выполняется неравенство , поэтому значение является потребной производительностью по воздуху местной системы кондиционирования воздуха с подачей наружного воздуха и регулированием ее до в холодный период года.

Для определения необходимого числа кондиционеров воспользуемся неравенством , где - количество необходимых кондиционеров, а и определяются как и [16].

Проведем расчеты

, (5.6)

где - величина потребного расхода количества воздуха для обеспечения санитарно-гигиенических норм, - минимальное количество наружного воздуха на работающих людей в данном помещении.

, (5.7)

где - значение регуляции подачи наружного воздуха в холодный период года, - минимальное количество наружного воздуха на работающих людей в данном помещении.

Для обеспечения схемы воздухообмена «Сверху - вверх» в качестве автономного кондиционера выберем кондиционер типа БК (Бытовой Кондиционер), который устанавливают только в окнах (внизу или вверху) обслуживаемого помещения.

Таблица 5.2 Характеристики автономных кондиционеров типа БК

Анализируя полученные данные в направлении определения необходимого числа кондиционеров , выберем кондиционер. Данным условиям удовлетворяют несколько видов кондиционеров типа БК (таблица 5.2). По имеющимся характеристикам выберем кондиционер БК-2000. Чтобы обеспечивать нормальные параметры микроклимата в помещении с ЭВМ, требуется установить два таких кондиционера.

В помещении кондиционеры обеспечивают более комфортные условия работы по микроклимату, а также по вибрации и шуму.

В данной главе проекта проанализированы опасные и вредные производственные факторы влияющие на здоровье специалистов работающих на ПЭВМ, такие как недостаточная освещенность рабочей зоны, неудовлетворительный микроклимат рабочего помещения, повышенный уровень шумов, электробезопасность и воздействие электромагнитных полей.

Определены мероприятия по устранению или уменьшению влияния выявленных факторов, чтобы обеспечить безопасные и комфортные условия труда для специалистов.

Проведен расчет количества местных систем кондиционирования воздуха для поддержания микроклимата в помещении с ЭВМ.

Выполнение рекомендаций и указаний по обеспечению безопасности труда позволяют снизить количество производственного травматизма и профессиональных заболеваний работающих.

Заключение

Основной целью данного дипломного проекта являлось изучение и исследование адаптивных систем автоматического управления, состоящих из апериодических звеньев первого и второго порядка с запаздыванием и ПИ-регуляторa.

В первой главе проекта проанализированы адаптивные системы. Рассмотрена классификация адаптивных систем, и подробнее самонастраивающиеся системы с моделью, системы с дрейфом параметров объекта и методы идентификации модели системы.

Во второй главе проекта проведено моделирование и исследование адаптивной системы автоматического управления, состоящей из апериодического звена первого порядка с запаздыванием и ПИ-регулятора в программного комплексе для моделирования динамических систем «20-sim». Рассмотрены методы расчета настроек объекта и ПИ-регулятора при дрейфе параметров объекта и влияние настроек ПИ-регулятора на показатели качества переходного процесса h (t).

В третьей главе проекта проведено моделирование и исследование адаптивной системы автоматического управления, состоящей из апериодического звена второго порядка с запаздыванием и ПИ-регулятора. Рассмотрен метод Куна для расчета настроек ПИ-регулятора и влияние настроек ПИ-регулятора на показатели качества переходного процесса h (t).

В четвертой главе проекта рассмотрена экономическая выгода от внедрения проекта. Приведены расчеты подтверждающие снижение эксплуатационных (текущих) затрат за счет уменьшения трудоемкости выполняемых работ.

В пятой главе рассмотрены вопросы безопасности и экологичности проекта. Проанализированы опасные и вредные производственные факторы, влияющие на здоровье специалистов работающих на ПЭВМ. Определены мероприятия по устранению или уменьшению влияния выявленных факторов.

Список использованной литературы

1.Арустамова Э.А. Безопасность жизнедеятельности: Учебник / Под ред. проф. Э.А. Арустамова. - 10-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К?«, 2006. - 480 с.

2. Бабаков Н.А. Теория автоматического управления: Учеб. для вузов по спец. «Автоматика и телемеханика». В 2-х ч. Ч. I. Теория линейных систем автоматического управления / Н.А. Бабаков, А.А. Воронов, А.А. Воронова и др. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1986. - 367 с.

3. Моисеев Н.Н. «Математические задачи системного анализа». - М.: Наука, 1981. - 488 с.

4. Берман Н.В. Автоматизирование управление в технических системах: Учебное пособие. / Н.В. Берман, И.В. Рябов. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2005. - 128с.

5. Бесекерский В.А. Теория систем автоматического управления / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. - Изд.4-е, перераб. и доп. - СПб, Изд-во «Профессия», 2003. - 752 с.

6. Громыко В.Д. Самонастраивающиеся системы с моделью. / В.Д. Громыко, Е.А. Санковский. - М.: «Энергия», 1994. - 80 с.

7. Егоров А.И. Экономика (Теоретическая и прикладная): Конспект лекций / А.И. Егоров, Е.А. Егорова, Н.Т. Савруков. - С-Пб: «Политехника», 2007. - 305 с.

8. Зверьков В.П. Моделирование динамических систем на ПЭВМ с использованием программы «20-sim». Ч.1. Одноконтурные системы: Лабораторный практикум / В.П. Зверьков, С.П. Павлов. - М.: Издательство МЭИ, 2003. - 68 с.

9. Козлов Ю.М. Беспоисковые самонастраивающиеся системы / Ю.М. Козлов, Р.М. Юсупов. - М.: Главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», 1989. - 456 с.

10.Кривошеин Д.А. Экология и безопасность жизнедеятельности: Учеб. пособие для вузов/ Д.А. Кривошеин, Л.А.Муравей, Н.Н. Роева и др.; Под ред. Л.А. Муравья. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006. - 390 с.

11. Куропаткин П.В. Оптимальные и адаптивные системы: Учеб. пособие для вузов. - М.: Высш. школа, 1990. - 287 с.

12. Ротач В.Я. Теория автоматического управления: Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб и доп. - М.: Издательство МЭИ, 2004. - 400 с.

13. Солодовников В.В. Аналитические самонастраивающиеся системы автоматического управления / Под редакцией д-ра техн. наук проф. В.В. Солодовникова. - М.: Издательство «Машиностроение», 1985. - 355 с.

14. Яковлев Ю.С. Локальные системы автоматики: Текст лекций. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 1993. - 176 с.

15.ГОСТ 12.1.003-83. ССБТ. Шум Общие требования безопасности.

16.ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

17.ГОСТ 12.1.030-81. ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление.

18.СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. Гигиенические требования к персональным ЭВМ и организации работ.

19.СН 2.2.4/2.1.8.562-96 Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки.

Размещено на Allbest.ru