Registration Number
2126U000337, Article
popup.category
Стаття, Опубліковано
Title
Automatic control system for data center cooling hydraulic modules
popup.author
Осадчий В.В.
Назарова О.С.
Куніцин А.В.
Osadchyi V.V.
Nazarova O.S.
Kunitsyn A.V.
popup.publication
30-03-2026
popup.source_user
Журнал "Електротехніка та електроенергетика" (Національний університет "Запорізька політехніка")
popup.source
https://ee.zp.edu.ua/article/view/352829
popup.publisher
Zaporizhzhia Polytechnic National University
Description
Мета роботи. Розробка та дослідження системи автоматичного керування гідромодулем охолодження дата-центру на основі промислового контролера Siemens S7-1200 із впровадженням концепції цифрового двійника в середовищі MATLAB / Simulink для забезпечення прецизійної стабілізації температурних режимів за змінного теплового навантаження.
Методи дослідження. Математичне моделювання на основі диференціальних рівнянь, імітаційного моделювання, класичні методи теорії автоматичного керування.
Отримані результати. Розроблено комплексну математичну модель гідромодуля, що адекватно відтворює нелінійні теплофізичні процеси взаємодії між первинним та вторинним контурами охолодження. Створено інтегровану архітектуру керування, де реальний мікропроцесорний контролер здійснює керування віртуалізованим об’єктом у контурі імітаційної моделі. Шляхом чисельного моделювання встановлено, що розроблена система забезпечує підтримку цільових показників мікроклімату з високою прецизійністю та нульовою статичною похибкою. Аналіз перехідних процесів підтвердив аперіодичний характер регулювання при екстремальних збуреннях теплової потужності.
Наукова новизна. Отримала подальший розвиток методологія проєктування інтелектуальних систем автоматичного керування теплотехнічними об’єктами на основі концепції Digital Twin із безпосередньою інтеграцією реального промислового контролера у віртуальний контур керування. Для гідромодуля охолодження дата-центру запропоновано архітектуру, у якій Siemens S7-1200 функціонує в режимі апаратно-програмного зв’язку з імітаційною моделлю, реалізованою у середовищі MATLAB / Simulink, що забезпечує двосторонній обмін даними через протокол ISO-on-TCP у реальному часі. Отримали подальший розвиток методи предиктивного аналізу енергоефективності систем охолодження за рахунок перенесення етапу налаштування регуляторів у віртуальне середовище з апаратною верифікацією алгоритмів. Показано, що запропонована система забезпечує аперіодичний характер перехідних процесів та нульову статичну похибку при збуреннях теплової потужності.
Практична цінність. Створено інструментарій для безпечного та економічно доцільного налагодження систем автоматизації гідромодулів охолодження дата-центрів без ризику пошкодження дороговартісного обладнання. Запропонована система дозволяє: забезпечити стабілізацію температури вторинного контуру з похибкою, що не перевищує 5 %; досягти аперіодичного характеру регулювання з постійною часу T = 20 с; підвищити енергоефективність та надійність роботи насосного обладнання; зменшити витрати на пусконалагоджувальні роботи за рахунок попереднього тестування алгоритмів у цифровому двійнику. Розроблені рішення можуть бути інтегровані в автоматизовані системи керування великих центрів обробки даних, а також масштабовані для багатомодульних конфігурацій із синтезом алгоритмів перерозподілу навантаження між кількома джерелами холоду.
popup.nrat_date
2026-04-22
