Симулятор ребризера.

Сообщение

Листригон · Добавлено: 28-10-2005 11:57

Тема выросла из этой viewtopic.php?t=8238 и превратилась в самостоятельную. СВЛ прав, прежде чем приступить собственно к железу, желательно (а может даже необходимо) сначала сделать математический симулятор с помощью которого оценить процессы происходящие в замкнутом ребризере, что уверен позволит избежать многих косяков при выборе технических средств блока управления и создании программы управления. Делать будем на основе алгоритма предоставленного СВЛ и надеюсь он примет активное участие в этой ветке.

СВЛ · Добавлено: 28-10-2005 14:12

Перед тем, как начинать делать симулятор, предлагаю обсудить несколько принципиальных вопросов. И желательно не в узком кругу, а с привлечением широкой общественности (проект приобретает статус «национального»).
1. Какую систему регулирования выбрать : пропорциональную или с фиксированной порцией О2 ?
2. Следует ли учитывать газообмен азота между тканями организма и дыхательным контуром ?
3. Ограничиться только замкнутым циклом, или ввести в симулятор функцию полузамкнутого ребризера?

Перед тем, как окунуться с головой в программу, предлагаю всем участникам немного «понырять» на старом симуляторе.
При всех его недостатках, считает он правильно, и характер процессов отображается вполне реалистично.
Так будет проще потом делать новый.

Дмитрий Шаповалов · Добавлено: 28-10-2005 14:40

СВЛ писал(а):1. Какую систему регулирования выбрать : пропорциональную или с фиксированной порцией О2 ?

Извиняюсь за дилетантский вопрос-а что такое пропорциональная система регулирования?

СВЛ · Добавлено: 28-10-2005 14:53

такое пропорциональная система регулирования?

Это когда колличество О2, подаваемое клапаном за один раз зависит от разницы между текущим РРО2 и SP (уставкой).

AndyVas · Добавлено: 28-10-2005 15:06

2 СВЛ

1. Пропорциональную - именно так работает управление в Inspiration/Evolution и ряде самоделок. В Evolution период управления равен 6 сек, а вот время включения соленоида варьируется от 0.2 до 17 сек. согласно описанию (правда я не понял последнюю цифру) в зависимости от разницы сет-поинта и текущего PO2 (Дмитрий это ответ по пропорциональной системе управления)
2. Следует учитывать
3. Мне кажется это будет полезным дополнением, тем более что насколько я понял переписку наших "математиков" - это не сложно добавить в алгоритм - формулы те же.

ИМХО

Листригон · Добавлено: 28-10-2005 16:47

1. Пропорциональное управление предпочтительней и правильней- спору нет, вопрос в энергетике (аккумуляторы) и ресурсе клапана. При таком управлении клапан будет срабатывать чаще, чем при дискретном управлении, но если использовать дискретное , то надо определиться с точностью поддержания параметра - на какую величину допустимо отклонятся от уставки.
2.Думаю надо, а что бы точно определить необходимось этого надо прикинуть, какой объем будет выделятся при рассыщении- попозже займусь этим.
3.Не знаю, если кому-то это интересно, то можно и сделать.

СВЛ · Добавлено: 28-10-2005 17:07

2 AndyVas
1.Как сделано у буржуев, я приблизительно представляю. А хорошо ли это?
Любая система поддерживающая величину РРО2 с высокой точностью и не имеющая инерционности, будет бездумно гнать кислород в контур при всплытии, что приведет к значительному перерасходу О2.
Если в конечном варианте симулятора и ребризера будет встроен декомпрессиметр, так ли уж важна точность работы СУ во время изменений глубины. Тем более, что графики изменения РРО2 в Insiration совсем не идеальны (Видел кажется на сайте Teledin).
2.Оно, конечно, следует, только во что это обойдется?
Как рассчитать абсолютную величину насыщенности среднеупитанного тела по группам тканей? Эта задачка мне кажется, совсем не простой. Возьмутся ли за нее наши математики?
3. Работа не сложная, а народу будет приятно.

Lt_Flash · Добавлено: 28-10-2005 17:11

По первому пункту - а нельзя ли сделать датчик давления общего внутри мешка? Чтобы как всплытие - подачу зарезало? Ведь парциального давления О2 там хватает, дайвер дышит расширяющимся газом, постепенно используя все меньше смеси...Вот мы и смотрим - если мешок достаточно раздут - то дилюент туда не добавляем совсем, а просто поддерживаем парциалку кислорода, если недостаточно раздут - то поддуем дилюентом то определенного "надутия" и опять же поддерживаем кислород...

Т.е. таким методом я бы попытался обойти стравливание лишней части газа из мешка. Мы вместо стравливания просто поддерживаем мешок достаточно надутым, на пределе стравливания...

AndyVas · Добавлено: 28-10-2005 18:13

2 СВЛ - два момента.

Если речь идет о приближении к поверхности и достижении в мешке 100% кислорода - для этого два сетпоинта есть и автоматическое переключение - при всплытии у того же Evolution сетпоинт автоматически переключается на нижний при достижении в мешке 100% кислорода т.е на 3 метрах при стандартном верхнем сетпоинте 1.30 - сделано чтобы при подьеме аппарат не включился на постоянную подачу кислорода при верхнем сетпоинте.

Если речь идет о подьеме - действительно будет больше подавать кислорода - ну а как иначе - надо же поддерживать выставленный сетпоинт. Если дискретная система управления - можем получить падение PO2 в контуре если вверх пойдем слишком быстро... и в результате все равно PO2 выровняется по сетпоинту, только медленнее. Хотя по идее стравиться кислорода должно меньше именно из за этой инерционности. ИМХО. Интересно, а как это все сейчас у Вас работает? Мы когда то это уже обсуждали, и даже программу управления чью то раскладывали по "полочкам" - что Вы взяли за основу по алгоритмам управления?

Листригон · Добавлено: 28-10-2005 19:33

Если в конечном варианте симулятора и ребризера будет встроен декомпрессиметр, так ли уж важна точность работы СУ во время изменений глубины. Тем более, что графики изменения РРО2 в Insiration совсем не идеальны

я тоже так думаю, ну будет парциалка болтатся между скажем 1,15 и 1,25, ни на что это не повлияет-а декомпрессиметр все обсчитает.
По поводу расчета объема азота от рассыщения, действительно не просто- надо покопаться в инете может что-то есть по этому поводу.

Дискретная система не значит, что работает жесткими периодами по времени- кислород отслеживается постоянно, но управление клапаном осуществляется по гистерезису, т.е держит заданное значение в пределах от SP-d и до SP+d (иногда это называют системой управления первого порядка, хотя на мой взгляд это не совсем верно)

СВЛ · Добавлено: 28-10-2005 19:35

Если дискретная система управления - можем получить падение PO2 в контуре если вверх пойдем слишком быстро... и в результате все равно PO2 выровняется по сетпоинту, только медленнее.

При прогоне на симуляторе, выброс кислорода в воду при всплытии может достигать 1,5 литра на метр глубины. Это при скорости подьема 10 м/мин. По-моему, это непозволительная роскошь.

Мы когда то это уже обсуждали, и даже программу управления чью то раскладывали по "полочкам" - что Вы взяли за основу по алгоритмам управления ?

Все это обсуждалось весной в теме "Алгоритм для ИДА". В аппарате я использовал тот алгоритм , который и предлагал. Фиксированная порция кислорода (0,4 литра приведенные к атмосферному давлению), а за ней запрет (пауза) на 6 сек.
Такой алгоритм обеспечивает потдержание РРО2 +/- 0,02 при постоянной глбине.

СВЛ · Добавлено: 28-10-2005 19:38

ЗЫ. А как старые темы перенеслись в новый раздел?

Добавлено: 28-10-2005 20:26

Ловкость рук. И никакого машенства

И спасибо SVD за подборку линков.

Если что-то забыли. Сигнальте в личку перебросим.

Валерий Мухин · Добавлено: 29-10-2005 03:31

СВЛ писал(а):Какую систему регулирования выбрать : пропорциональную или с фиксированной порцией О2 ?

Если рассматривать этот вопрос с точки зрения пользователя (т.е. дайвера), то гораздо приятнее иметь фиксированное время включения клапана.
Поясню. Мы вроде бы решили, что информация о том, что подан сигнал на открытие клапана должна быть доступна дайверу (квадратик на дисплее + возможно будет чувствоваться срабатывание клапана на предплечье). Смотреть на дисплей 17 секунд и ждать закроется или нет это слишком сильное испытание для нервов.
Если же система с фиксированным временем открытия, то метка на дисплее будет мигать вслед за вкл/выкл клапана сообщая о том, что все работает.

Листригон · Добавлено: 29-10-2005 12:20

Вопрос с типом управлением возможно решится сам собой когда сделаем симулятор .
Введем возможность выбора , и оценим количество срабатываний, расход энергии для обоих вариантов при одинаковых условий - ведь для того и делаем симулятор.

При прогоне на симуляторе, выброс кислорода в воду при всплытии может достигать 1,5 литра на метр глубины. Это при скорости подьема 10 м/мин. По-моему, это непозволительная роскошь.

Это можно решить программно- т.е ограничивая рО2 меньшим значением чем текущая уставка при всплытии (тут уж без датчика давления точно не обойтись) для экономии кислорода. Вопрос на какую величину делать offset (отступ)?

СВЛ · Добавлено: 29-10-2005 15:19

Обобщив все предложения, предлагаю:
1. Кислород подаем через клапан с фиксированным временем открытия и фиксированным временем запрета. Оба эти параметра, а так же расход через клапан должны иметь свои окна ввода значений и возможность изменения в ходе спуска (через СТОП). Такой вариант позволит имитировать разные алгоритмы управления.
2. Про газообмен. Рассчитываем насыщенность 1 кг живого веса через растворимость азота в жирах и воде при РN2 = 1, умножаем на вес тела и на усредненное по всем группам тканей парциальное давление. Получаем абсолютную величину насыщения организма азотом. Примитивно, но лучше, чем ничего. Осталось выяснить, сколько в организме жиров и воды. АУ!!!, доктора помогайте.
3. Полузамкнутый цикл вводим.
4. Устанавливаем три кнопки сетпойнтов и кнопку ручной подачи О2 с окнами ввода значений.
Остальные детали можно уточнить при разработке программы.

Листригон · Добавлено: 29-10-2005 16:09

4. Устанавливаем три кнопки сетпойнтов и кнопку ручной подачи О2 с окнами ввода значений

Можно сделать одну с циклическим выбором через 0,2 как на пока недоделаном симуляторе декомпрессиметра ребризера - довольно удобно.
Попробовал очень примитивно прикинуть объем газа при декомпрессии, вот табличка растворимости газов в воде:

Газ Температура
0°C 10°C 20°C 30°C 40°C
Хлор Cl2 1.44 0.95 0.71 0.56 0.48
Кислород O2 48.9 38.0 31.0 26.1 23.1
Азот N2 22.3 18.3 15.1 12.8 11.0

размерность см3/л

Если считать быстрые ткани процентов за 25 от всего (очень волюнтаристично конечно, но надо хоть порядок оценить) и считая процентов на 80 состоящими из воды, получается при весе 80кг, объм растворенногот азота 80*0,8*0,25*12=192 см3, это при 1 атмосфере.
На глубине 40 метров (5 атм) будет 0,192*5=0,96 литра согласно закону Генри о пропорциональном увеличении растворимости при повышении давления. Т.е. величина получается значительная (если помнить, что объем дыхательного мешка литров 5 если не ошибаюсь), и для точной картины получается надо учитывать.
ЗЫ: И ещё - чем гистерезис плох.

СВЛ · Добавлено: 29-10-2005 19:21

получается при весе 80кг, объм растворенногот азота 80*0,8*0,25*12=192 см3, это при 1 атмосф

Я не понял как это получается? Что есть 0,25 ? У меня выходит ок. литра на среднее тело.

И ещё - чем гистерезис плох.

Гистерезис всем хорош, но в нашем случае он по-моему не нужен.
Он сам образуется за счет газовой схемы.

Можно сделать одну с циклическим выбором через 0,2 как на пока недоделаном симуляторе декомпрессиметра ребризера - довольно удобно.

На аппарате может быть. В симуляторе придется работать в ускоренном масштабе времени, так что будет очень не удобно.

Листригон · Добавлено: 29-10-2005 21:58

Я не понял как это получается? Что есть 0,25 ? У меня выходит ок. литра на среднее тело.

Это 25 % - посчитал не на все тело, а на ткани которые реально будут "газить" , хотя может этого и не достаточно и надо брать больший процент,а какой непонятно. Медленные ткани типа скелет,жир в отложениях (то же вроде медленным считается) учитывать врядли стоит, поскольку они очень медленно насыщыются и также медленно рассыщаются. Можно посмотрет в нитроксном симуляторе декопрессиметра, там показываются все 17 компонентов и хорошо все видно.Симулятор на FTP у Lt_Flаsh'а, называется Bullman_Air.

СВЛ · Добавлено: 30-10-2005 00:24

Это 25 % - посчитал не на все тело, а на ткани которые реально будут "газить" , хотя может этого и не достаточно и надо брать больший процент,а какой непонятно

Понял, понял. Только брать надо больший процент, сколько не знаю.
У Бульмана группы тканей условные и имеют мало общего с реальными костями жирами и пр. ( как я понимаю).
Может настоящий специалист по ливеру заглянет и прояснит вопрос.
И парциальное надо будет усреднять не по всем группам.
Теперь посчитаем еще раз насыщение 1 кг условного тела.
Растворимость азота при 37*С Р=1 бар.
в воде 0,013 см3/см3 (80%)
в жирах 0,061 см3/см3 (20%)
V= (0,013*0,8+0,061*0,2*1,1)*1000= 24 см3/кг
На 80 кг получается 1,9 л - не мало.
В принципе, с килограммолитрами можно пока не заморачиваться, взять к примеру 50% и 7 групп, а потом если что в программе поменять цифры.