Моделирование САР с объектами при отсутствии в них самовыравнивания

Д

дн

15

5

Среднее количество рабочих дней в месяц

К

дн

24

24

Количество энергии, потребляемое компьютером в час

а

кВт

0,4

0,4

Количество энергии, необходимое для освещения в час

b

кВт

0,01

0,01

Действующий тариф на электроэнергию

k

руб./кВт·ч

1,4

1,4

Число дней в году, необходимое для работы на компьютере

В₁

дн

10

3

Число дней в году, в течение которых происходит потребление энергии за счет освещения

В₂

дн

15

5

Время работы персонала за компьютером в течение рабочего дня

Ч₁

час

8

8

Количество часов использования освещения в течение рабочего дня

Ч₂

час

2

2

Балансовая стоимость оборудования

К_б

руб.

15600

15600

Число машин

n

шт.

1

1

Норма отчислений на амортизацию оборудования

б

%

12,5

12,5

Норма отчислений на текущий ремонт

в

%

3

3

Годовой полезный фонд времени работы оборудования

ПФВР

час

2400

2400

2. Расчет объема капитальных вложений

Так как проект осуществляется на основе существующей материальной базы, то принимаем сумму первоначальных вложений К = 0.

3. Расчет текущих затрат

В затраты на эксплуатацию входят следующие элементы:

а) заработная плата обслуживающего персонала с отчислениями на социальные нужды.

Рассчитаем перечисленные элементы эксплуатационных затрат.

Для расчета заработной платы персонала воспользуемся формулой:

, (3.1)

где ЗП - годовая заработная плата обслуживающего персонала, руб.;

О - месячный должностной оклад обслуживающего персонала, руб.;

Д - количество дней за месяц, необходимых для работы аппаратуры, дн.;

К - среднее количество рабочих дней в месяце, дн.

1. Определим годовую заработную плату персонала, когда решение поставленной задачи требует 15 дней работы - базовый вариант:

2. Годовая заработная плата персонала, когда решение поставленной задачи требует 5 дней работы (Д = 5 дней) - проектируемый вариант:

Годовая экономия в заработной плате составит 44100 рублей.

б) Стоимость потребляемых энергоресурсов рассчитывается как:

, (3.2)

где Э - стоимость потребляемой электроэнергии, руб.;

k - действующий тариф на электроэнергию, руб./кВт·ч;

A - количество энергии, потребляемое компьютером в час, кВт;

H - количество энергии, необходимое для освещения в час, кВт;

В₁ - число дней в году, необходимых для работы аппаратуры, дн.;

В₂ - число дней в году, в течение которых происходит потребление энергии за счет освещения, дн.;

Ч₁ - время работы аппаратуры в течение рабочего дня, час;

Ч₂ - количество часов использования освещения в течение рабочего дня, ч.

1. Определим стоимость потребляемых энергоресурсов, когда решение поставленной задачи требует 15 дней работы, работа непосредственно за компьютером составляет 10 дней:

2. Определим стоимость потребляемых энергоресурсов, когда решение поставленной задачи требует 5 дней работы, при этом работа непосредственно за компьютером составляет 3 дня:

Благодаря программному комплексу за год будет экономиться в потреблении энергоресурсов 379,6 руб.

в) Сумма расходов на амортизацию и износ (текущий ремонт) оборудования может быть рассчитана по следующей формуле:

, (3.3)

где: Кб - балансовая стоимость оборудования;

б, в - норма отчислений на амортизацию и износ (текущий ремонт) соответственно;

В₁ - число дней работы аппаратуры;

Ч₁ - количество часов работы оборудования;

ПФВР - годовой полезный фонд рабочего времени, дн.

1. Амортизация в базовом варианте составит:

2. Амортизация в проектируемом варианте составит:

Годовая экономия по амортизационным отчислениям равна 40,3 руб. Следовательно, эксплуатационные затраты в базовом варианте равны:

руб.

Эксплуатационные затраты в проектируемом варианте составят:

руб.

Годовая экономия от использования программного комплекса будет равна:

руб.

4. Оценка экономической эффективности

Поскольку в данном проекте отсутствуют первоначальные вложения, то нет необходимости рассчитывать срок окупаемости проекта, рентабельности, чистый дисконтированный доход. Данный проект несет дополнительные денежные потоки в виде экономии эксплуатационных затрат в сумме 44520,0 рублей ежегодно.

Заключение

В данном дипломном проекте рассмотрены методы аппроксимации кривых разгона, методы определения оптимальных настроек регуляторов, вопросы по обеспечению безопасности и экологичности проектных решений, проведён анализ экономической эффективности.

Простейший способ и метод Шварца основаны на аппроксимации переходной функции объекта некоторой кривой, вид передаточной функции которой известен. Такие методы позволяют приближенно определить передаточные функции объектов с транспортным и без транспортного запаздывания.

Более точный способ вычисления передаточных функций по экспериментально снятым кривым разгона был предложен М.П. Симою и получил название метода площадей. Теоретически метод площадей может дать любую точность. Но реально эта точность не может быть выше точности исходной информации, т.е. точности экспериментального определения кривой разгона.

В основе метода МНК лежат следующие рассуждения: при замене точного (неизвестного) параметра модели приблизительным значением необходимо минимизировать разницу между экспериментальными данными и теоретическими (вычисленными при помощи предложенной модели). Это позволяет рассчитать параметры модели с помощью МНК с минимальной погрешностью. Мерой разницы в методе наименьших квадратов служит сумма квадратов отклонений действительных (экспериментальных) значений от теоретических. Выбираются такие значения параметров модели, при которых сумма квадратов разностей будет наименьшей. При этом полученные с помощью МНК параметры модели являются наиболее вероятными.

Сравнительный анализ решения задачи аппроксимации по МНК и методом площадей в двух программных комплексах «20-sim Pro 2.3» и «ТАУ 2» показал, что полученные коэффициенты передаточных функций объектов практически одинаковы.

В решении задачи аппроксимации в программном комплексе «20-sim Pro 2.3» были использованы два критерия приближения модульный и квадратичный интегральные критерии. Проведенные эксперименты и найденные коэффициенты моделей показали, что оба критерия работают равноценно.

Большое значение на точность определения коэффициентов моделей оказывает шаг дискретности . При снятии значение экспериментальной переходной характеристики необходимо на интервале времени , чтобы шаг был варьируемый. Это дает полное совпадение переходной характеристики модели объекта к экспериментально снятой переходной характеристики, что можно определить по значениям критерия приближения после проведения эксперимента.

Расчеты оптимальных настроек регуляторов с помощью ЛАЧХ, аналитическим методом и графоаналитическим методом является точными, но громоздки и требуют больше времени на вычисления, по сравнению с методиками приближенного расчета.

Аналитический метод позволяет определять параметры регуляторов на заданную степень затухания ш если известны аналитические выражения расширенных амплитудно-фазовых характеристик объекта и регулятора. В ряде случаев целесообразно определить оптимальную настройку регулятора по расширенной амплитудно-фазовой характеристике объекта, заданной не аналитически, а в виде графика графоаналитическим методом.

Методика ВТИ приближенного расчета основана на аппроксимации кривой разгона объекта для степени затухания .

Динамические настройки регулятора можно найти, воспользовавшись приближенными формулами приведенными А.П. Копеловичем для следующие критериев качества: для 20% перерегулирования, минимального времени регулирования для минимума интеграла квадрата регулируемся величины.

В программном комплексе «20-sim Pro 2.3» проведен поиск оптимальных параметров настройки регуляторов для объектов с транспортным и без транспортного запаздывания, где вид переходной характеристики задан в виде матрицы. В качестве критерия качества использовался минимум интеграла квадрата. К достоинствам этого процесса можно отнести высокое быстродействие (1-й полуволны) при довольно значительной колебательности.

В процессе исследования систем с различными регуляторами было установлено, что при использовании ПИД-регулятора качество регулирования намного лучше. Однако ПИД-регулятор имеет минусы: его труднее рассчитывать и легче вывести из рассчитанных оптимальных настроек, потому что он весьма чувствителен к настройке и требует стабильности динамических параметров объекта.

Данный дипломный проект экономически выгоден. Это выражается в следующем:

1) уменьшается трудоемкость выполнения работ;

2) снижаются текущие затраты, связанные с эксплуатацией компьютерной техники на 44520,0 рублей.

Помимо этого, внедряемый проект имеет социальный эффект, который выражается в облегчении труда персонала за счет компьютеризации, а также ускоряет процессы моделирования и наладки САР.

Соблюдение всех вышеперечисленных мероприятий по охране труда и использование средств, обеспечивающих безопасность работ, приведет к понижению вероятности нанесения травм или угрозы жизни человека, а также снизит утомляемость, повысит трудоспособность и поможет сохранить здоровье работника.

Список использованной литературы

1. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов/С.В. Белов, А.В. Ильницкая, А.Ф. Козьяков и др.; Под общей ред. С.В. Белова. 3-е изд., испр. и доп. - М.: Высш. шк., 2001. - 485 с.

2. Долин П.А., Медведев В.Т., Корочков В.В. Электробезопасность: задачник: Учеб. пособие/ Под ред. проф. В.Т. Медведева. - М.: Гардарики, 2003. - 215 с.

3. Нетушил. А.В. Теория автоматического управления. - М.: Высшая школа, 1976. - 400 с.

4. Ротач В.Я. Расчет настройки промышленных систем регулирования. - М.: Госэнергоиздат, 1961. - 344 с.

5. Ротач В.Я. Теория автоматического управления. - М.:МЭИ, 2005. - 400 с.

6. Ротач В.Я. Теория автоматического управления теплоэнергетическими процессами. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 296 с.

7. Стефании Е.П. Основы расчета регуляторов теплоэнергетических процессов. - М.: Госэнергоиздат, 1960. - 328 с.

8. Яковлев Ю.С. Локальные системы автоматики: Текст лекций. Чебоксары: Чувашский университет, 1993. - 176 с.

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

10. ГОСТ 12.1.006-84. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля.

11. СНиП 23-05-95. Строительные нормы и правила. Нормы проектирования. Естественное и искусственное освещение. - М.: Стройиздат, 1996.

Размещено на Allbest.ru