Modellare su Simulink u problema di controllo del flusso di Ossigeno

Buongiorno,
Il mio problema è il seguente: ho una bombola di ossigeno ad una certa pressione, ed è collegata ad un impianto per mezzo di una valvola che ne può regolare la portata.
Siccome non ho molta esperienza con Simulink vi volevo chiedere come si può modellare questa situazione.
In pratica io ho calcolato quale portata di ossigeno necessaria al mio impianto e devo regolare il flusso in base a ciò.
Come si può realizzare il modello del serbatoio che si svuota e quindi nel tempo diminuisce la pressione.
Inoltre ho trovato sulla libreria di Simscape il blocco "ball valve" però in input mi permette di regolare solo l'apertura della valvola tra 0 (chiusa) e 1 (aperta). Come posso mettere in relazione la portata richiesta (in L/s) con l'apertura della valvola.
Ho provato ad usare anche il blocco "Controlled Volumetric Flow Rate Source" ma in uscita mi da comunque dei risultati sbagliati (ad esempio imposto una portata di 10L/s e in uscita andanda a verificare con un sensore di flusso mi dava 13 L/s).
Ho provato a cercare su internet dei problemi simili modellati su Simulink però non ho trovato qualcosa del genere.
Spero di aver esposto in modo chiaro il problema, in caso contrario aggiungerò altre informazioni.

Grazie in anticipo a chi mi saprà indirizzare

Premetto che non mi occupo assolutamente di gas. Però simulink e simscape li uso, anche se esclusivamente per quanto riguarda la parte “mechanical”.

Questo per dire che una risposta non ce l’ho, ma forse se si generalizza la questione si spinge anche qualche altro utente più esperto a dare suggerimenti.

Vado per punti:

Errico24 ha detto:

Come si può realizzare il modello del serbatoio che si svuota e quindi nel tempo diminuisce la pressione.

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Mah.. direi che quando la valvola è chiusa, il serbatoio è un sistema isolato, quindi suppongo valgano le tipiche relazioni che legano volume e pressione di un gas ideale. Quando invece la valvola la apri, penso che valgano le equazioni di equilibrio dell’energia (Bernoulli? Boh vado a memoria di ciò che ricordo dell’Università) che legano la velocità del fluido con la differenza di pressione a monte e valle.

Con ciò voglio dire che probabilmente la dinamica di questo fenomeno è descrivibile scrivendosi a mano le equazioni nei blocchi generici di simulink anziché usare quelli pre-programmati di simscape “gas”. Ovviamente bisogna conoscerle queste equazioni…. Ma tu sei studente quindi chi meglio di te ….

Errico24 ha detto:

Inoltre ho trovato sulla libreria di Simscape il blocco "ball valve" però in input mi permette di regolare solo l'apertura della valvola tra 0 (chiusa) e 1 (aperta). Come posso mettere in relazione la portata richiesta (in L/s) con l'apertura della valvola.

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Questo è un problema di controllistica. Simulink è fatto apposta per queste cose, mi stupisce che un suo utente (tu), per quanto inesperto, non riesca ad immaginarsi la soluzione. Suppongo che dovrai “leggere” la portata nel tuo sistema con un sensore e creare un piccolo loop di controllo che gestisce istante per istante l’apertura della valvola tra 0 e 1 (vedi “controllo in retroazione” per capire la teoria che c’è dietro).

Errico24 ha detto:

Ho provato ad usare anche il blocco "Controlled Volumetric Flow Rate Source" ma in uscita mi da comunque dei risultati sbagliati (ad esempio imposto una portata di 10L/s e in uscita andanda a verificare con un sensore di flusso mi dava 13 L/s).

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Eh, questo sinceramente mi pare inspiegabile.. penso che ci sia qualche errore di sbadataggine. Esempio: come mai parli di litri? Tutti i prodotti MathWorks ragionano con le unità del sistema internazionale, quindi suppongo che anche simscape gas abbia tutti i blocchetti in m, kg, s .. per una portata volumetrica dovresti avere m^3/s . Sei sicuro che non hai fatto qualche conversione strana da qualche parte ? Oppure hai messo un sensore di portata massica aspettandoti una lettura di portata volumetrica



Facci sapere, sperando che la discussione prende piede con qualche esperto di gas-dinamica. Sono sempre contento quando si diffonde un po’ di conoscenza di Matlab e simulink sul forum

Innanzitutto grazie per le risposte.

Stan9411 ha detto:

Con ciò voglio dire che probabilmente la dinamica di questo fenomeno è descrivibile scrivendosi a mano le equazioni nei blocchi generici di simulink anziché usare quelli pre-programmati di simscape “gas”. Ovviamente bisogna conoscerle queste equazioni…. Ma tu sei studente quindi chi meglio di te ….

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Si, hai ragione. Sicuramente il problema può essere descritto tramite equazioni ma pensavo ci fossero già dei blocchi preimpostati. Dovrò quindi rivedere meglio questi argomenti. In tutta onestà non sono proprio uno studente modello; diciamo che alcune volte la voglia di provarci e l'impegno impiegato non trovano sempre riscontro nei risultati .

Stan9411 ha detto:

come mai parli di litri? Tutti i prodotti MathWorks ragionano con le unità del sistema internazionale

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Ho convertito i risultati da m^3/s in L/s siccome avevo dei valori da un impianto reale e quindi mi serviva in questa unità di misura per il confronto. Però ho controllato e le conversioni sono corrette. Probabilmente ho sbagliato ad impostare qualche parametro della valvola.

Comunque dalle tue risposte ho capito che più che avere un problema con Simulink, ho un problema nella formulazione matematica. Quindi come sempre la risposta è studiare meglio la teoria.
Grazie della tua disponibilità.

Rimango comunque in ascolto per chiunque voglia darmi qualche altro consiglio su Simulink; anche perché ora che hai citato i controlli in retroazione stavo pensando di introdurre qualche controllo, come può essere un PID.