Registration Number
0525U000486, Doctoral dissertation
Status
Доктор технічних наук
Date
05-12-2025
popup.evolution
p
Title
Intelligent artificial microclimate system of critical infrastructure cyber-physical facilities
Author
Igor M. Golinko, к.т.н.
popup.opponent Volodymyr A. Zaslavskyi
popup.opponent Vitaliy V. Tsyganok
popup.opponent Kostiantyn E. Petrov
popup.review Nadiia I. Nedashkivska
popup.review Yuriy P. Zaychenko
popup.review Valerii Y. Danylov
popup.rada
National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute»
Description
Дисертаційне дослідження спрямоване на розробку інтелектуальної системи штучного мікроклімату кіберфізичних об'єктів (КФО) критичної інфраструктури (КІ). Актуальність теми обумовлена потребою підприємств та установ КІ в забезпеченні параметрів штучного мікроклімату для сталого функціонування людських, технічних та інформаційних компонентів об’єктів КІ в умовах концептуальної невизначеності.
У дисертації проведено аналіз аспектів функціонування штучного мікроклімату КФО КІ. Результати дослідження показали, що формування штучного мікроклімату має технічне та гуманітарне спрямування. Від параметрів штучного мікроклімату залежить функціонування важливого технічного обладнання, а також фізичне здоров’я, психоемоційна стійкість і працездатність персоналу та населення, що перебуває у установах КІ. Проведено огляд міжнародних стандартів, що регламентують вимоги до штучного мікроклімату КФО КІ.
В роботі запропоновано структуру інтелектуальної системи штучного мікроклімату КФО КІ, яка включає технічну, екологічну, соціальну та когнітивну підсистеми. Для кожної із підсистем розглянуто основні завдання та функціональні особливості.
Розроблено системний підхід до управління системами кондиціювання повітря (СКП), які системно інтегруються у КФО КІ. Методологія системного підходу складається з трьох основних етапів та охоплює: поглиблений аналіз технологічного процесу підготовки повітря; побудову багатовимірної математичної моделі кондиціонера для наявних технологій кондиціювання; розробку багатовимірної системи управління кондиціонерами та впровадження розподіленої інтелектуальної системи підтримки прийняття рішень (ІСППР), що забезпечує системну інтеграцію кондиціонерів у КФО КІ.
Для реалізації першого етапу системного підходу у дисертації проведено аналіз сучасного стану технологічного процесу підготовки повітря як складної технічної системи. На основі систематизації типових технологічних рішень ідентифіковано декілька десятків варіантів технологій кондиціювання, що дозволяє розглядати СКП як окремий клас об’єктів керування з високим ступенем структурної варіативності.
У межах другого етапу системного підходу запропоновано математичні моделі кліматичного обладнання. У роботі розроблено сім аналітичних моделей: електричного та водяного калориферів; водяного охолоджувача; форсуночного та парового зволожувачів; камери змішування повітря; приміщення. Ці моделі дозволяють проводити кількісний та якісний аналіз динамічних характеристик обладнання кондиціонера. Математичні моделі наведено у стандартній формі простору станів і матричних передатних функцій.
Проведено класифікацію параметрів аналітичних моделей кліматичного обладнання. Встановлено, що числові значення коефіцієнтів тепло- та масовіддачі моделей обладнання кондиціонера залежить від низки факторів, які становлять єдиний комплекс взаємозалежних величин та мають неоднозначний вплив на динамічні властивості. Для розкриття концептуальної невизначеності аналітичних моделей кліматичного обладнання запропоновано алгоритм пасивної ідентифікації, який реалізується інструментами цифрового двійника та забезпечує адаптивність моделей до реального процесу кондиціювання повітря. Розроблено методику агрегування моделей кліматичного обладнання у єдину багатовимірну модель СКП. Методика побудови комплексної моделі СКП базується на принципі агрегування. Отримано чотири комплексні моделі для найпоширеніших технологій центрального кондиціювання повітря.
Для реалізації третього етапу системного підходу запропоновано ІСППР управління штучним мікрокліматом КФО КІ. Запропонована ІСППР ґрунтується на засадах системного аналізу та передбачає використання ключових принципів: ієрархічної організації функціонуючих компонентів системи; оптимізації управлінських рішень з урахуванням багатокритеріальності; адаптивності математичних моделей до змін зовнішнього середовища; ідентифікації аналітичних моделей та мінімізації впливу концептуальної невизначеності.
За результатами проведених досліджень створено багатофункціональне математичне та алгоритмічне забезпечення для реалізації інтелектуальної системи управління штучним мікрокліматом КФО КІ. Запропоновані математичні моделі, методи та алгоритми керування кондиціонерами доведено до практичної реалізації.
Registration Date
2025-11-10
popup.nrat_date
2025-11-10 / 2026-07-01
