Search academic texts

Registration Number

0824U000470, PhD dissertation

Title

Models and methods for rational control of a vortex energy separator

Author

Dmytro V. Sokol, Доктор філософії

popup.head Anatolii S. Kulik
popup.opponent Valeriy B. Uspenskyi
popup.opponent Volodymyr S. Blintsov
popup.review Herman V. Fesenko
popup.review Roman L. Zelenskyi

Status

Доктор філософії, 173, Авіоніка

Date

18-01-2024

Description

Дисертаційна робота присвячена актуальній задачі розробки раціональної системи управління вихровим енергороздільником в умовах невизначеності дестабілізуючих впливів за допомогою вирішення задач діагностування і відновлення працездатності. Об’єктом дослідження є процес діагностування і відновлення працездатності вихрового енергороздільника як об’єкта раціонального управління, схильного до дій дестабілізуючих впливів. Предметом дослідження є моделі, методи та засоби раціонального управління, що дозволяють встановлювати факт появи дестабілізуючого впливу, його місце, тип і фізичний вид. В роботі представлений аналіз існуючих систем управління вихровим енергороздільником, описані конструктивні та функціональні особливості вихрових енергороздільників, проведено аналіз використовуваних принципів управління працездатністю вихрового енергороздільника і типових підходів до формування їх математичного опису. Проведено аналіз актуальних досліджень з розробки систем автоматичного управління вихровим енергороздільником (ВЕ). Основним недоліком цих досліджень є відсутність повного та адекватного опису процесів, що відбуваються всередині ВЕ. Експериментальні дослідження роботи системи автоматичної стабілізації температури, що сформована за допомогою принципу управління за відхиленням, вказують на існування факторів, які суттєво впливають на роботу системи. Застосування такого підходу до управління ВЕ як нелінійним об’єктом не є достатньо ефективним, оскільки виникає задача регулювання параметрів ВЕ. Також у разі появи дестабілізацій використання принципу управління за збуренням не дає можливість визначити місце та причину дестабілізації, а компенсація відбувається у малих діапазонах відхилення параметрів від їх номінального значення. Тому актуальною є науково-технічна задача з розробки раціональної системи управління ВЕ шляхом формування лінійних діагностичних моделей та алгоритмів діагностування і відновлення його працездатності. Описано результати Computational Fluid Dynamics (CFD) моделювання процесу вихрового енергетичного поділу. Представлено результати обробки експериментальних характеристик вихрового енергороздільника для подальшої ідентифікації його математичної моделі. Визначені структура та параметри математичної моделі вихрового енергороздільника як об’єкта автоматичного управління (ОАУ) за допомогою інтервальної лінеаризації та аналізу відомих експериментальних частотних характеристик. Розроблена структура раціональної системи управління, що містить в собі ВЕ як об’єкт раціонального управління (ОРУ), модуль діагностики і модуль управління. Розроблено програмний модуль діагностики у вигляді лінійних діагностичних моделей раціональної системи управління ВЕ як ОРУ для послідовного зняття невизначеності та діагностування дестабілізуючих впливів. Розроблено модуль управління у вигляді алгоритмів відновлення працездатності функціональних елементів ОРУ. Розроблено модель раціональної системи управління ВЕ у середовищі Simulink, яке включає в себе модулі діагностики та управління, математичні моделі ВЕ як ОАУ. Проведена серія обчислювальних експериментів з діагностування і відновлення працездатності функціональних елементів об’єкта раціонального управління, підданих різним видам дестабілізуючих впливів, методом комп’ютерного моделювання. Представлені графіки свідчать про те, що розроблена раціональна система управління ВЕ оперативно і однозначно діагностує непрацездатні функціональні елементи ОРУ та ефективно парирує виявлені види дестабілізуючих впливів. Ефективність роботи раціональної системи управління оцінена за допомогою чисельних показників якості для різних дестабілізуючих впливів. Наукова новизна отриманих результатів:  вперше розроблені лінійні діагностичні моделі вихрового енергороздільника як об’єкта раціонального управління, що відрізняються від відомих використанням структурних і параметричних особливостей нештатного функціонування вихрового енергороздільника, що дають можливість аналітично формувати алгоритми раціонального управління;  вдосконалено метод структурно-параметричної ідентифікації за експериментальними частотними характеристиками керованих об’єктів, що відрізняється від відомих використанням похідних полінома, що дозволяє підвищити адекватність лінійного математичного опису;  отримав подальший розвиток метод формування алгоритмів діагностування вихрового енергороздільника як об’єкта раціонального управління, що відрізняється від відомих використанням фрагментарних лінійних діагностичних моделей, що дозволяє спростити структуру алгоритмічного забезпечення процесу раціонального управління;  отримав подальший розвиток метод формування алгоритмів відновлення працездатності функціональних елементів об’єкта раціонального управління, що відрізняються від відомих конкретизацією використання функціональних діагностичних моделей і засобів парирування дестабілізуючих впливів, що дозволяє розробляти ефективні алгоритми відновлення працездатності.