Registration Number
0826U003026, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
01-09-2026
popup.evolution
o
Title
Parametric synthesis of an adaptive mechatronic system for a food product conveyor transporting foodstuffs to dispensers.
Author
Oleksandr V. Zaporozhets,
popup.head Liudmyla O. Kryvoplias-Volodina
popup.opponent Ihor Y. Stadnyk
popup.opponent Yurii P. Sholovii
popup.review Anastasiia V. Derenivska
popup.review Oleksandr M. Chepeliuk
popup.rada
National university of food technologies
Description
Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної науково-прикладної задачі підвищення ефективності процесів дозування харчових продуктів шляхом параметричного синтезу адаптивної мехатронної системи, що забезпечує автоматизовану зміну режимів подачі в умовах змінних фізико-механічних властивостей продукту. Основу дослідження становить аналіз динамічних характеристик та процесів керування приводами продуктопроводу в дозувальних модулях з урахуванням впливу конструктивних, пневматичних та масообмінних факторів на точність і стабільність подачі.
Об’єктом дослідження є процес транспортування та дозування харчових продуктів у мехатронних пакувальних системах із продуктопроводом.
Предметом дослідження є параметри та закономірності функціонування адаптивних мехатронних систем дозування з продуктопроводом, математичні моделі процесів подачі, а також методи параметричного синтезу систем керування, що визначають точність і стабільність дозування рідких і сипких харчових продуктів.
Метою дисертаційної роботи є встановлення закономірностей впливу параметрів адаптивної мехатронної системи продуктопроводу дозувальних модулів для сипких і рідких харчових продуктів на точність та ефективність процесів дозування, а також розроблення підходів параметричного синтезу для удосконалення структурно-керуючих рішень цих систем у складі фасувально-пакувального обладнання. Для досягнення мети дослідження використано сукупність теоретичних і експериментальних методів, зокрема методи математичного моделювання процесів дозування з урахуванням нелінійної динаміки об’єктів керування, а також методи структурної і параметричної ідентифікації систем; імітаційне моделювання адаптивної мехатронної системи дозування реалізовано в середовищі Matlab/Simulink.
Запропоновано методи формалізації вимог до функціонування системи у вигляді критеріальних функцій точності, швидкодії та енергоефективності, на основі яких проведено оптимізацію її параметрів із застосуванням інструментів чисельного моделювання, машинного навчання та симуляційної оптимізації. Виконано аналіз впливу робочих коливань тиску, зміни в'язкості або сипкості продукту на характеристики дозування, розроблено адаптивні алгоритми компенсації таких збурень. Проведено експериментальну верифікацію моделі та підтверджено її здатність забезпечувати стабільну якість дозування як для рідких, так і для сипких харчових продуктів. Отримані результати забезпечують підґрунтя для створення ресурсоощадного та високоточного обладнання дозувально-фасувального типу з розширеним функціоналом самоналаштування. Дисертаційна робота складається зі вступу, п’яти розділів, висновків, списку літературних джерел та додатків.
Отримані результати формують підхід до побудови високоточної адаптивної мехатронної системи дозування рідких і сипких харчових продуктів із використанням методів машинного навчання та статистичного моделювання у Simulink.
Зокрема, розроблено підхід до оптимізації параметрів керування дозувальними механізмами , реалізованого в середовищі Simulink як підсистема навчання з підкріпленням, що забезпечує адаптацію системи до змін характеристик продукту та робочого середовища . Для верифікації моделі та підвищення точності оцінок змінних впроваджено метод Control Variates (CV), реалізований через MATLAB Function Block у моделі Simulink, що дозволило зменшити статистичну дисперсію вихідних параметрів. Отримані результати використано для створення програмно-апаратних рішень у складі пакувальних машин, де точне дозування визначає якість продукції та економію сировини. Апробацію і впровадження здійснено на підприємствах ПрАТ «Украналіт», ТОВ «ДІМ УПАКОВКИ», ТОВ «КАМОЦЦІ», ТОВ «Консервний завод «ГАЙ-ДА-МАКИ» та ТОВ «АЙС-КРІМ СЕРВІС», де розроблені алгоритми, адаптивні елементи керування та симуляційні моделі реалізовано як експериментальний пакет для калібрування і налаштування систем точного дозування. Результати також впроваджено в ПНДЛ НУХТ і освітній процес спеціальності G9 «Прикладна механіка» за освітньою програмою «Робототехнічні комплекси пакувальних виробництв» у дисциплінах «Мехатроніка» та «Основи робототехніки»; факт впровадження підтверджено актами апробації та виробничими звітами.
Registration Date
2026-07-01
popup.nrat_date
2026-07-01 / 2026-09-21
