طراحی سنسور های مجازی دما برای یک خشک کن با استفاده از روش فیلتر کالمن
محورهای موضوعی : رباتیک و کنترلآرمان خالقی فر 1 , مرتضی محمدظاهری 2 , هادی کارگر شریف آباد 3
1 - دانشگاه آزاد سمنان
2 - استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد سمنان، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران
3 - استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد سمنان، دانشگاه آزاد اسلامی، سمنان، ایران
کلید واژه: فیلتر کالمن, سنسور های مجازی دما, خشک کن, الگوریتم حداقل مربعات خطا, متلب,
چکیده مقاله :
این مقاله با هدف معرفی و طراحی یک سنسور دمای مجازی برای یک خشک کن مادون قرمز ارائه شده است. سنسور مجازی یک الگوریتم به منظور تخمین توزیع دما در یک سطح از سیستم های گرمایی (به عنوان مثال خشک کن مادون قرمز) با استفاده از دمای اندازه گیری شده از تعداد محدودی از نقاط بر روی سطح می باشد. در پژوهش حاضر، می خواهیم سنسورهایی که عملکردشان گزارش دما در خشک کن ها می باشد، را به کمک نرم افزار متلب و با روش فیلتر کالمن با یک الگوریتم تخمین گر جایگزین کنیم. ابتدا دستگاه خشک کن با تجهیزات کامل در آزمایشگاه ساخته شد و تمام آزمایش هایی که برای بدست آوردن داده های مختلف لازم بود بر روی دستگاه انجام شد. مدل ریاضی سیستم در فضای حالت تعریف شد و سپس با الگوریتم حداقل مربعات خطا در نرم افزار متلب ضرایب ماتریس های معادله فضای حالت سیستم شناسایی شدند. در ادامه بصورت فرضی یک ترموکوپل را حذف نمودیم. سپس مدل بدست آمده برای طراحی تخمین گر بهینه فیلتر کالمن مورد استفاده قرار گرفت. در مرحله بعد دمای ترموکوپل حذف شده بوسیله فیلتر کالمن تخمین زده شد. مقایسه دمای تخمینی و دمای واقعی اندازه گیری به وسیله ترموکوپل دقت بسیار مطلوب الگوریتم اندازه گیری مجازی دما را بخوبی نشان داد.
This paper aims at introduction, design and validation of a temperature virtual sensor for an infrared dryer. As proposed in this article, a virtual sensor is an algorithm to estimate the temperature at one or some points in a thermal system (e.g. an infrared dryer) based on the measured temperature at a number of other points. In this research, the designed algorithm estimates the temperature of a single point; however, the methodology can be evidently extended to multiple points. Inspired by direct and inverse heat transfer models, a mathematical model is presented for virtual sensing. In the present study, we sensors that report temperature drying are performed, with the help of MATLAB and using a Kalman filter with an alternative estimator algorithm. First dryer with equipment in the lab was built and all the various trials that it was necessary to obtain data on the device. Mathematical models in state-space system were defined and then the least-square algorithm in MATLAB matrix coefficients of the equation of state of the system was identified. Then we just supposed to remove a thermocouple. The obtained model was used for planning the optimal Kalman filter. Next, remove the thermocouple temperature was estimated by the Kalman filter. Compare the actual temperature measured by the temperature and time of desired precision thermocouple measurement algorithms as well as Virtual temperature indicated.
