Modeling of systems and processes

Моделирование систем и процессов

2219-0767

48101

10.12737/2219-0767-2021-14-4-82-89

Технические науки

Cascade control of «smart home» heating

Каскадное управление отоплением «умного дома»

Поляков

Сергей Иванович

Polyakov

Sergey Ivanovich

Акимов

Валерий Иванович

Akimov

V. I.

Полуказаков

Алексей Викторович

Polukazakov

A. V.

Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov

Воронежский государственный технический университет Voronezh State Technical University

08 01 2022

14 4 82 89 28 12 2021

https://naukaru.ru/en/nauka/article/48101/view

В статье рассмотрены вопросы реализации преобразования входных сигналов «умных датчиков» для автоматизации отопительной системы, разработан алгоритм расчета параметров измерительных схем с нелинейным элементом и операционным усилителем. Исследуются вопросы моделирования каскадного управления системами отопления жилого дома. Представлены результаты анализа, выбора параметров системы каскадного управления. Приведен алгоритм, реализующий работу виртуального объекта. Предложены структуры управления объектами жилого дома. Приведена методика расчета настройки регулятора для каскадного управления. Для стенда отопительной системы рассмотрен порядок установки параметров процесса ПИД-регулирования температуры теплоносителя. Получены результаты, подтверждающие достижимость предлагаемых структурных изменений. Приводятся результаты экспериментальных исследований.

The article discusses the issues of implementing the conversion of input signals of «smart» sensors for automation of the heating system, an algorithm for calculating the parameters of measuring circuits with a nonlinear element and an operational amplifier is developed. The issues of modeling cascade control of residential building heating systems are investigated. The results of the analysis and selection of parameters of the cascade control system are presented. An algorithm implementing the operation of a virtual object is given. The structures of management of residential building objects are proposed. The method of calculating the adjustment of the controller for cascade control is given. For the heating system stand, the procedure for setting the parameters of the process of PID control of the coolant temperature is considered. The results confirming the achievability of the proposed structural changes are obtained. The results of experimental studies are presented.

Линейный закон «умный» датчик диапазон измерения моделирование каскадное управление виртуальный объект

Linear law «smart» sensor measuring range modeling cascade control virtual object

Хадлстон, К. Проектирование интеллектуальных датчиков с помощью MicroChip dsPIC / К. Хадлстон. - K : МК Пресс, 2008. - 320 с.

Hadlston, K. Proektirovanie intellektual'nyh datchikov s pomosch'yu MicroChip dsPIC / K. Hadlston. - K : MK Press, 2008. - 320 s.

Горшков, Б.Л. Методы практического конструирования при нормировании сигналов с датчиков / Б.Л. Горшков, В.И. Селатьев. - М., 2010. - 311 с.

Gorshkov, B.L. Metody prakticheskogo konstruirovaniya pri normirovanii signalov s datchikov / B.L. Gorshkov, V.I. Selat'ev. - M., 2010. - 311 s.

Пупков, К.А. Современные методы, модели и алгоритмы интеллектуальных систем / К.А. Пупков. - М., 2008. - 154 с.

Pupkov, K.A. Sovremennye metody, modeli i algoritmy intellektual'nyh sistem / K.A. Pupkov. - M., 2008. - 154 s.

Шатков, А.П. Разработка интеллектуального датчика угловой скорости / А.П. Шатков. - Вологда, 2007. - 110 с.

Shatkov, A.P. Razrabotka intellektual'nogo datchika uglovoy skorosti / A.P. Shatkov. - Vologda, 2007. - 110 s.

Хернитер, М.Е. MultiSim7 современная система компьютерного моделирования и анализа схем электронных устройств / М.Е. Хернитер. - М., 2010. - 494 с.

Herniter, M.E. MultiSim7 sovremennaya sistema komp'yuternogo modelirovaniya i analiza shem elektronnyh ustroystv / M.E. Herniter. - M., 2010. - 494 s.

Джексон, Р.Г. Новейшие датчики / Р.Г. Джексон. - М.: Техносфера, 2007. - 387 с.

Dzhekson, R.G. Noveyshie datchiki / R.G. Dzhekson. - M.: Tehnosfera, 2007. - 387 s.

Харке, В.Н. Умный дом. Объединение в сеть бытовой техники и систем коммуникаций в жилищном строительстве / В.Н. Харке. - М.: Техносфера, 2006. - 292 с.

Harke, V.N. Umnyy dom. Ob'edinenie v set' bytovoy tehniki i sistem kommunikaciy v zhilischnom stroitel'stve / V.N. Harke. - M.: Tehnosfera, 2006. - 292 s.

Briere, D. Smart homes for dummies / D. Briere, P. Hurley. Hoboken. - Wiley Publishing, Inc. 2007. - 313 p.

Wells, Q. Guide to digital home technology integration / Q. Wells. - Delmar : Cengage Learning, 2009. - 544 p.

10.

Лысенко, Э.В. Проектирование автоматизированных систем управления технологическими процессами / Э.В. Лысенко. - М. : Радио и связь, 2007. - 129 с.

Lysenko, E.V. Proektirovanie avtomatizirovannyh sistem upravleniya tehnologicheskimi processami / E.V. Lysenko. - M. : Radio i svyaz', 2007. - 129 s.

11.

Элсенпитер, Т.Р. Умный Дом строим сами / Т.Р. Элсенпитер, Дж. Велт / М. : КУДИЦ-ОБРАЗ, 2005. - 384с.

Elsenpiter, T.R. Umnyy Dom stroim sami / T.R. Elsenpiter, Dzh. Velt / M. : KUDIC-OBRAZ, 2005. - 384s.

12.

Гололобов, В.Н. «Умный дом» своими руками / В.Н. Гололобов. - М. : НТ Пресс, 2007. - 416 с.

Gololobov, V.N. «Umnyy dom» svoimi rukami / V.N. Gololobov. - M. : NT Press, 2007. - 416 s.

13.

Технические средства автоматизации. Программно-технические комплексы и контроллеры: учебное пособие / И.А. Елизаров, Ю.Ф. Мартемьянов, А.Т. Схиртладзе, С.В. Фролов. - М. : Машиностроение, 2004. - 180с.

Tehnicheskie sredstva avtomatizacii. Programmno-tehnicheskie kompleksy i kontrollery: uchebnoe posobie / I.A. Elizarov, Yu.F. Martem'yanov, A.T. Shirtladze, S.V. Frolov. - M. : Mashinostroenie, 2004. - 180s.

14.

Тесля, Е.А. «Умный дом» своими руками. Строим интеллектуальную цифровую систему в своей квартире / Е.А. Тесля. - Санкт Петербург, 2008. - 224 с.

Teslya, E.A. «Umnyy dom» svoimi rukami. Stroim intellektual'nuyu cifrovuyu sistemu v svoey kvartire / E.A. Teslya. - Sankt Peterburg, 2008. - 224 s.

15.

Княгинин, В.Н. Умные среды, умные производства: Промышленный и технологический форсайт Российской Федерации на долгосрочную перспективу / В.Н. Княгинин. - CSR North-West, 2013.

Knyaginin, V.N. Umnye sredy, umnye proizvodstva: Promyshlennyy i tehnologicheskiy forsayt Rossiyskoy Federacii na dolgosrochnuyu perspektivu / V.N. Knyaginin. - CSR North-West, 2013.

16.

Черников, Б.В. Информационные технологии управления / Б.В. Черников. - М. : Инфра-М, 2008. - 352с.

Chernikov, B.V. Informacionnye tehnologii upravleniya / B.V. Chernikov. - M. : Infra-M, 2008. - 352s.

17.

Поляков, С.И. Автоматика и автоматизация производственных процессов : учеб. пособие / С.И. Поляков. - Воронеж, 2007. - 373 с.

Polyakov, S.I. Avtomatika i avtomatizaciya proizvodstvennyh processov : ucheb. posobie / S.I. Polyakov. - Voronezh, 2007. - 373 s.

18.

Петровский, В.С. Научные исследования в автоматизации: учебное пособие / В.С. Петровский, С.И. Поляков, Д.А. Глухов - Воронеж, 2011. - 240 с.

Petrovskiy, V.S. Nauchnye issledovaniya v avtomatizacii: uchebnoe posobie / V.S. Petrovskiy, S.I. Polyakov, D.A. Gluhov - Voronezh, 2011. - 240 s.

19.

Ernest, A.-G. Community-based optimal scheduling of smart home appliances / A.-G. Ernest. - М. : LAP Lambert Academic Publishing, 2013. - 414 p.

Ernest, A.-G. Community-based optimal scheduling of smart home appliances / A.-G. Ernest. - M. : LAP Lambert Academic Publishing, 2013. - 414 p.

20.

Поляков, С.И. Проектирование систем управления: учебное пособие / С.И. Поляков, Н.П. Зуйкин. - Воронеж, 2001. - 133 с.

Polyakov, S.I. Proektirovanie sistem upravleniya: uchebnoe posobie / S.I. Polyakov, N.P. Zuykin. - Voronezh, 2001. - 133 s.

21.

Akimov, V.I. Software life management systems for «smart» residential houses / V.I. Akimov, S.I. Polyakov, A.V. Polukazakov // 2020 International Russian Automation Conference (RusAutoCon). - Sochi, 2020. - Pp. 267-272. - DOI: 10.1109/RusAutoCon49822.2020.9208215.

22.

Поляов, С.И. Моделирование системы управления отоплением «умного» жилого дома / С.И. Поляков, В.И. Акимов, А.В. Полуказаков // Моделирование систем и процессов. - 2020. - Т. 13, № 1. - С. 68-76. - DOI: 10.12737/2219-0767-2020-13-1-68-76.

Polyaov, S.I. Modelirovanie sistemy upravleniya otopleniem «umnogo» zhilogo doma / S.I. Polyakov, V.I. Akimov, A.V. Polukazakov // Modelirovanie sistem i processov. - 2020. - T. 13, № 1. - S. 68-76. - DOI: 10.12737/2219-0767-2020-13-1-68-76.

23.

Development and research of a "Smart Home" heating control system / V.I. Akimov, E.N. Desyatirikova, A.V. Polukazakov, S.I. Polyakov, V.E. Mager // 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus). - St. Petersburg, Moscow, 2020. - Pp. 574-580. - DOI: 10.1109/EIConRus49466.2020.9039541.

24.

Поляков, С.И. Автоматическое управление процессами дозирования сыпучих материалов: монография / С.И. Поляков. - Воронеж, 2019. - 180 с.

Polyakov, S.I. Avtomaticheskoe upravlenie processami dozirovaniya sypuchih materialov: monografiya / S.I. Polyakov. - Voronezh, 2019. - 180 s.

25.

Akimov, V.I. Design and development of cascade heating control for a «Smart» residential housing / V.I. Akimov, S.I. Polyakov, A.V. Polukazakov // 2020 International Russian Automation Conference (RusAutoCon). - Sochi, 2020. - Pp. 42-48. - DOI: 10.1109/RusAutoCon49822.2020.9208225.