Оптимальное управление процессом регенерации воздуха в герметично замкнутом объеме
Математическое моделирование процесса регенерации воздуха в герметично замкнутом объеме (ГЗО), осуществляемого в реакторах средств коллективной защиты. Поддерживание максимально комфортных условий жизнедеятельности в ГЗО на любых интервалах времени.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | автореферат |
Язык | русский |
Дата добавления | 29.08.2018 |
Размер файла | 1,8 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Ильин Андрей Николаевич
ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ РЕГЕНЕРАЦИИ ВОЗДУХА В ГЕРМЕТИЧНО ЗАМКНУТОМ ОБЪеМЕ
05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Тамбов
2007
Работа выполнена на кафедре «Системы автоматизированного проектирования» ГОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет».
Научный руководитель
кандидат технических наук, доцент Путин Сергей Борисович
Официальные оппоненты:
доктор технических наук, профессор Чертов Евгений Дмитриевич
доктор физико-математических наук, профессор Дзюба Сергей Михайлович
Ведущая организация ОАО «Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика"», г. Электросталь
Защита диссертации состоится « 14 » июня 2007 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.260.01 Тамбовского государственного технического университета по адресу: г. Тамбов, ул. Советская, 106, Большой зал.
Отзывы на автореферат в двух экземплярах, скрепленные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 392000, г. Тамбов, ул. Советская, 106, ТГТУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.260.01.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тамбовского государственного технического университета и на сайте www.tstu.ru.
Автореферат разослан «____» мая 2007 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета А.А. Чуриков
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
регенерация воздух защита герметичный
Актуальность темы. В условиях интенсификации взаимодействия человека с опасными внешними средами стремительно возрастает значимость проблемы коллективной защиты жизни и здоровья на длительных интервалах времени. Универсальным ее решением является использование инженерных защитных сооружений, функционирующих в герметичном режиме с регенерацией внутреннего воздуха и созданием подпора.
На сегодняшний день существует широкое разнообразие способов осуществления процесса регенерации воздуха (ПРВ) в герметично замкнутом объеме (ГЗО), среди которых наиболее эффективные и экономически целесообразные заключаются в применении расходуемых веществ (сорбентов, хемосорбентов). Именно на этой основе базируется большинство современных средств коллективной защиты (СКЗ) органов дыхания.
Жизнедеятельность человека и функционирование технологического оборудования в ГЗО, в совокупности образующих биотехнический комплекс (БТК), оказывают неравномерное дестабилизирующее воздействие на состав воздушной среды. Это обусловливает необходимость разработки и внедрения алгоритмов и систем управления и контроля ПРВ.
Несмотря на значительный интерес к данной проблеме, количество работ, посвященных ее решению, на сегодняшний день сильно ограничено. Вместе с тем, анализ предлагаемых подходов к управлению ПРВ позволил выявить ряд недостатков, наиболее существенные из которых заключаются в применении жестко заданных алгоритмов функционирования СКЗ и рассмотрении БТК как квазистационарной системы с постоянными параметрами и состояниями функционирования на длительных интервалах времени. Следовательно, создание систем управления, способных адекватно реагировать на динамические изменения состава воздуха, учитывать возможные переключения состояний функционирования БТК и, соответственно, обеспечивать максимально комфортные условия жизнедеятельности на любых интервалах времени, с данных позиций выглядит трудно осуществимым.
Таким образом, исследование вопросов управления процессом регенерации воздуха в герметично замкнутом объеме является весьма важной и актуальной задачей.
Диссертационная работа выполнялась в рамках Федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2002 - 2006 гг., тема «Научно-организационное, методическое и техническое обеспечение организации и поддержки научно-образовательных центров в области новых химических технологий и осуществление на основе комплексного использования материально-технических и кадровых возможностей совместных исследований и разработок (Х-очередь)» (Шифр РИ-16.0/008/223).
Целью диссертационной работы является разработка алгоритма и системы оптимального управления процессом регенерации воздуха в герметично замкнутом объеме.
Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:
- математического моделирования ПРВ в ГЗО, осуществляемого в реакторах СКЗ;
- анализа ПРВ в ГЗО как объекта управления на основе результатов вычислительного эксперимента, реализованного с использованием построенной математической модели процесса регенерации воздуха;
- разработки алгоритма и системы оптимального управления ПРВ на множестве возможных состояний функционирования БТК, постановки и решения соответствующих задач оптимального управления;
- разработки программно-технического комплекса автоматизации научных исследований и разработки СКЗ, с использованием результатов исследований вопросов математического моделирования и управления ПРВ в ГЗО.
Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач были использованы методы: математического моделирования, математической статистики, математической физики, теории оптимального управления, теории процессов и аппаратов химической технологии.
Научная новизна работы:
- впервые разработан алгоритм оптимального управления процессом регенерации воздуха на множестве состояний функционирования БТК;
- впервые поставлена и решена задача оптимального управления ПРВ в ГЗО для каждого возможного состояния функционирования БТК;
- впервые разработана структура системы оптимального управления ПРВ в ГЗО.
Практическая ценность и реализация результатов исследования.
Разработанный алгоритм оптимального управления ПРВ позволяет поддерживать максимально комфортные условия жизнедеятельности в ГЗО на любых интервалах времени, обеспечивая при этом энерго- и ресурсосберегающие режимы функционирования СКЗ.
Самонастраивающаяся система автоматического оптимального управления ПРВ, реализованная в соответствии с предложенными структурами, формирует в каждый момент времени наиболее адекватные текущему состоянию воздушной среды ГЗО управляющие воздействия.
В процессе разработки алгоритма оптимального управления осуществлена модификация математической модели ПРВ в ГЗО, допускающая проведение ранее невозможных инженерных расчетов при многослойной загрузке шихты реакторов СКЗ со сложной геометрией.
Разработанный программно-технический комплекс автоматизации научных исследований и разработки СКЗ позволяет осуществлять комплекс мероприятий по созданию СКЗ, определению оптимальных режимов их функционирования, а также исследованию процессов регенерации воздуха и газоформирования воздушной среды ГЗО.
Предложенный алгоритм автоматического синтеза конфигурации СКЗ реализует решение задачи разработки СКЗ на основе условий технического задания при минимальном участии разработчика.
Практическую значимость имеют использованные в работе подходы к созданию комплекса, базирующиеся на требованиях CALS-стандартов.
Реализация результатов работы. Физическая реализация программно-технического комплекса внедрена в отделе коллективных средств защиты ОАО «Корпорация "Росхимзащита"».
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях «Новое поколение систем жизнеобеспечения и защиты человека в чрезвычайных ситуациях техногенного и природного характера» (г. Тамбов, 2006 г.), «Информационные технологии в науке, образовании и производстве» (г. Орел, 2006 г.), «Глобальный научный потенциал» (г. Тамбов, 2006 г.).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 9 печатных работах, в том числе в рецензируемых научных изданиях «Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика», «Вестник Тамбовского государственного технического университета».
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, 14 приложений, списка литературы из 134 наименований и содержит 197 страниц, в том числе 170 страниц основного текста, 65 рисунков и 16 таблиц.
Основное СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении дана общая характеристика работы, обоснована актуальность выбранной темы исследования, показана ее новизна и практическая ценность.
В первой главе рассмотрены сущность и способы организации коллективной защиты органов дыхания в условиях неблагоприятной окружающей среды. Определены основные функции, составляющие ПРВ, а также методы их реализации. Приведено физико-химическое и технологическое описание ПРВ с применением сорбентов и хемосорбентов. Представлена классификация СКЗ, с последующим выделением средств, основанных на химических поглотителях и химически связанном кислороде, функционирующих по замкнутому циклу. Рассмотрены структура, состав и схемы технологической организации СКЗ.
Проведен анализ современного состояния в области математического описания процессов газоформирования воздушной среды ГЗО, при этом показана необходимость осуществления полноценного математического моделирования ПРВ в ГЗО.
Отмечено, что разработке и созданию алгоритмов и систем управления ПРВ в ГЗО с использованием СКЗ посвящено незначительное количество работ. Вместе с тем, предлагаемые подходы к управлению ПРВ не отвечают современным требованиям к качеству защиты жизни человека и эффективности использования ресурсов техники, не применимы на всей области состояний функционирования БТК. Это подтверждает актуальность разработки алгоритмов и систем оптимального управления ПРВ в ГЗО.
Показана необходимость практической реализации результатов проводимых исследований в рамках программно-технического комплекса автоматизации научных исследований и разработки СКЗ. Отмечено, что его создание должно осуществляться с учетом современных тенденций и на основе актуальных стандартов в области информационным технологий.
Сформулированы цель и задачи исследования.
Вторая глава посвящена математическому моделированию процесса регенерации воздуха в герметично замкнутом объеме.
В целях получения математического описания всех элементов БТК, влияющих на газовый состав воздуха, проведена его декомпозиция на две взаимодействующие подсистемы: биологическую (БП) и техническую (ТП).
При решении задачи структурной идентификации модели были приняты следующие допущения: ГЗО является реактором идеального смешения, отсутствует химическое взаимодействие компонентов воздушной среды ГЗО.
С учетом принятых допущений уравнения материального баланса ПРВ в ГЗО представляют систему обыкновенных дифференциальных уравнений:
; (1)
. (2)
где - величина ГЗО, м3;- объемный расход воздушной смеси через i-й реактор, м3/ч; - концентрация компонента воздуха j в ГЗО, м3/м3; - концентрация компонента j на выходе из реактора i, м3/м3; - длина i-го реактора, м; - количество выделяемого/поглощаемого вещества j источником/стоком k, м3/ч; - количество выделяемого/поглощаемого вещества j человеком, м3/ч; , где n - количество реакторов; , где 1 - диоксид углерода, 2 - кислород; , где
m - количество источников и стоков ТП, не относящихся к регенеративному оборудованию; , где b - количество человек в ГЗО.
Непосредственное поглощение диоксида углерода и восстановление кислорода производится в реакторах СКЗ, вследствие протекающих сорбционных (хемосорбционных) процессов, базирующихся на законах динамики сорбции и математически описывается системой дифференциальных уравнений, включающей:
- уравнения материального баланса для каждого компонента воздушной смеси и любого реактора СКЗ, рассматриваемых в качестве изотермических реакторов диффузионного типа:
(3)
, (4)
где - находится из уравнения кинетики сорбции; - линейная скорость потока в реакторе i, м/ч; - объемный расход воздушной смеси через реактор i, м3/ч; - часть площади поперечного сечения реактора i, не занятая сорбентом (хемосорбентом), м2; - порозность; - площадь поперечного сечения реактора i, м2; - коэффициент продольной диффузии, м2/ч; - концентрация в газовой фазе компонента j в реакторе i, м3/м3; - начальная концентрация в газовой фазе компонента j в реакторе i, м3/м3; - исходная концентрация компонента j в ГЗО, м3/м3; - концентрация компонента j на входе реактора i, м3/м3; - текущая концентрация в твердой фазе компонента j реактора i, м3/м3; - текущая координата по длине реактора; - длина i-го реактора, м.
- уравнения кинетики сорбции при многослойной загрузке шихты, что представляет существенный интерес в рамках развития СКЗ и повышения качества регенеративных процессов:
где hpi - количество используемых сорбентов (хемосорбентов) в i-м реакторе; - номер «текущего» сорбента (хемосорбента), ; - толщина слоя сорбента (хемосорбента) , м; - кинетический коэффициент, 1/ч; - зависимость текущей и предельной емкостей сорбента (хемосорбента), определяемая его видом.
Показано, что линейная скорость потока воздушной смеси зависит не только от величины объемного расхода на входе реактора, но также от изменения количественного состава восстанавливаемого воздуха и геометрических особенностей реактора:
Численное решение построенной системы дифференциальных уравнений осуществляется на основе разработанного алгоритма с применением разностных методов. Для решения обыкновенных дифференциальных уравнений применялся метод Рунге-Кутта четвертого порядка точности, а дифференциальные уравнения в частных производных аппроксимировались явной разностной схемой, при этом решение полученной системы линейных алгебраических уравнений осуществлялось с использованием метода Зейделя.
В целях определения численных значений неизвестных коэффициентов проведена параметрическая идентификация математической модели. Нахождение параметров производилось по экспериментальным данным методом наименьших квадратов:
.
Выполнена проверка адекватности математической модели, которая показала, что максимальная погрешность не превышает 11,34 %.
В третьей главе проводятся исследования процесса регенерации воздуха как объекта управления.
В целях изучения характера протекания процесса регенерации воздуха при варьировании технологических параметров БТК и СКЗ был реализован вычислительный эксперимент, план которого составлен с учетом экспертной информации и результатов натурных испытаний. При этом показано, что активное влияние на процессы газоформирования в ГЗО оказывают конструктивные и функциональные параметры СКЗ и ГЗО (рис. 1, 2), присутствующие в БТК нагрузки по компонентам воздуха (рис. 3, 4). Также рассматривалось совместное функционирование поглотительного и регенеративного реакторов при стационарной и нестационарной нагрузках.
При комбинировании результатов вычислительного и натурных экспериментов проанализирована чувствительность ПРВ к варьируемым параметрам. Помимо этого, совокупность полученных данных позволила выявить характерные особенности функционирования СКЗ, влияющие на физическую реализацию управляющих воздействий.
Установлено, что управление ПРВ фактически заключается в поддержании заданного газового состава воздушной среды ГЗО (рис. 5), при этом концентрации жизненно важных компонентов воздуха - являются управляемыми параметрами, возмущающее воздействие на которые оказывает жизнедеятельность персонала и функционирование нерегенеративного оборудования. В качестве основных управляющих воздействий определены объемный расход воздушной смеси через реакторы СКЗ - Gi(t) и порядок их переключения на новые по мере исчерпания ресурсов - i.
Рис. 5. Схема взаимодействия основных компонентов БТК
В четвертой главе исследуются вопросы оптимального управления процессом регенерации воздуха в герметично замкнутом объеме.
Выполнен анализ возможных состояний функционирования БТК, при этом с различных позиций выделены идеальное, нормальное, экстремальное и аварийное состояния. Идеальное состояние характеризуется точно заданными параметрами БТК, но в реальных условиях существуют различного рода отклонения в связи, с чем его можно считать «теоретическим». Нормальное, экстремальное и аварийное состояния являются стадиями действительного функционирования БТК и могут сменять друг друга. В нормальном состоянии различные параметры БТК, в том числе концентрации диоксида углерода и кислорода в ГЗО, имеют допустимые отклонения. Для экстремального состояния характерна резкая дестабилизация газового состава воздушной среды, когда концентрация хотя бы одного из веществ выходит за пределы допустимого диапазона. В аварийном состоянии возникают условия, не совместимые с жизнью, в связи с чем здесь слабо применимы указанные способы защиты, поэтому далее оно не рассматривается.
Вместе с тем, независимо от длительности какого-либо из состояний и числа их переключений на всей продолжительности функционирования БТК, условия жизнедеятельности (по воздуху) должны соответствовать заданным, среди которых наиболее распространено поддержание концентраций диоксида углерода и кислорода в допустимых диапазонах. Исходя из этого, задачу управления ПРВ в ГЗО можно сформулировать следующим образом: для любых возмущающих воздействий и при любых состояниях функционирования БТК необходимо определить такие объемный расход воздушной смеси через реакторы СКЗ - и порядок их переключения - , при которых концентрации диоксида углерода и кислорода в ГЗО будут удовлетворять заданным диапазонам:
(8)
при уравнениях связи (1 - 7).
Для ее решения разработан алгоритм оптимального управления ПРВ, суть которого заключается в декомпозиции задачи (8) на три подзадачи оптимального управления для каждого состояния функционирования БТК. При этом целью управления является поддержание концентраций диоксида углерода и кислорода на уровне или в окрестности среднезаданных значений - .
При изложении данного алгоритма принимается, что СКЗ организованы по совмещенной схеме регенерации (за восстановление воздушной смеси отвечают однотипные регенеративные реакторы, функционирующие в одном режиме), начальные концентрации веществ соответствуют среднезаданным значениям.
Характерной чертой идеального состояния является формализованность всех параметров БТК, задаваемых техническим заданием и по итогам проектных работ. В этом случае управление заключается в максимальной компенсации присутствующих в БТК нагрузок функционирующим регенеративным оборудованием и, соответственно, минимизации изменений концентраций веществ в воздушной среде ГЗО, т.е.
.
С учетом того, что в состав СКЗ входят однотипные одновременно функционирующие реакторы, для которых управления и будут одинаковыми, задача управления ПРВ формулируется следующим образом: необходимо найти управление , минимизирующее функционал I1:
(9)
при уравнениях связи (3 - 7, 8). Здесь - время работы реакторов до полного исчерпания ресурсов, которое рассчитывается исходя из совокупной емкости всех реакторов СКЗ работающих одновременно и суммарной нагрузки в БТК.
Очевидно, что искомое управление представляет собой гладкую непрерывную функцию, что разрешает применение прямых методов вариационного исчисления. Для нахождения оптимальной функции разработан и реализован алгоритм решения поставленной задачи с использованием метода Ритца.
Результаты решения задачи оптимального управления для идеального состояния функционирования БТК представлены на рис. 6. На рис. 7 - 8 представлены сравнительные результаты математического моделирования ПРВ для оптимального и неоптимальных режимов функционирования СКЗ.
Рис. 6. Решение задачи оптимального управления для идеального состояния функционирования БТК
Рис. 7. Изменение концентрации диоксида углерода в объеме:
1 - G = 25 м3/ч; 2 - G = 10 м3/ч; 3 - G = 5 м3/ч; 4 - G = 2 м3/ч; 5 - G = G(t)
Управление определяет порядок переключения исчерпавших ресурс реакторов на новые через период времени , в соответствии с чем .
В нормальном состоянии функционирования БТК различные параметры имеют допустимые отклонения от заданных значений, что в любом случае дестабилизирует газовый состав воздушной среды. В этих условиях необходимо определение оптимальных управлений и , устраняющего возникающие отклонения концентраций от среднезаданных значений.
Рис. 8. Изменение концентрации кислорода в объеме:
1 - G = 25 м3/ч; 2 - G = 10 м3/ч; 3 - G = 5 м3/ч; 4 - G = 2 м3/ч; 5 - G = G(t)
Тогда задача управления ПРВ формулируется следующим образом: необходимо найти управление , минимизирующее функционал I2:
,
при уравнениях связи (1 - 7, 8), , где и - соответственно максимальный и номинальный (решение задачи 9) объемный расход, м3/ч; - постоянная положительно полуопределенная матрица; q1, q2, r - заданные положительные параметры.
Подход к решению данной задачи заключается в ее сведении к линейно-квадратичной задаче о регуляторе состояния и дальнейшего применения принципа минимума Понтрягина. Оптимальное управление в этом случае существует единственно и определяется уравнением
,
где - постоянная положительно определенная матрица, являющаяся решением нелинейного матричного алгебраического уравнения:
.
Здесь x(0) = 0, u(0) = 0, , , , , .
Рис. 9. Схема системы оптимального управления ПРВ с обратной связью для нормального состояния функционирования БТК
Таким образом, получен закон оптимального управления ПРВ для нормального состояния функционирования БТК. На рис. 9 представлена структура соответствующей системы оптимального управления с явно выраженной отрицательной обратной связью.
Приведенная система управления определяет в каждый момент времени оптимальную величину объемного расхода воздушной смеси, позволяющую компенсировать возникающее отклонение концентраций компонентов воздуха от среднезаданных значений.
В случае резкого изменения состава воздушной среды ГЗО, когда одна из концентраций выходит из допустимого диапазона, БТК переходит в экстремальное состояние. Тогда управление заключается в осуществлении максимально быстрого перевода газового состава к заданному состоянию: необходимо найти управление , минимизирующее функционал I:
при уравнениях связи (1 - 7), (8), .
Данная задача относится к классу задач о быстродействии, и ее решением является релейное управление, неприемлемое для рассматриваемого химико-технологического процесса.
Для получения оптимального управления в виде гладкой непрерывной функции применим разложение в последовательность задач с изменяющимся конечным временем. В этом случае необходимо найти управление , минимизирующее функционал I3:
,
при уравнениях связи (1 - 7, 8), , где T - выбранное конечное время перехода, - постоянная положительно полуопределенная матрица; p1, p2, r - заданные положительные параметры.
Непосредственное применение принципа минимума Понтрягина приводит к достаточно сложной краевой задаче, поэтому для получения решения задачи в виде закона управления с обратной связью используется некая процедура, являющаяся модификацией методов последовательных приближений и заключающаяся в создании некоторой специальным образом генерируемой последовательности вспомогательных линейно-квадратичных задач слежения.
В этом случае, если начальное приближение задано, то оптимальное управление дается законом управления с обратной связью:
,
где K(t) - решение матричного дифференциального уравнения Риккати
, ,
а - решение дифференциального уравнения;
,.
причем начальные приближения можно определить соотношениями
и .
Таким образом, получен закон оптимального управления ПРВ для экстремального состояния функционирования БТК. На рис. 10 представлена структура соответствующей системы оптимального управления с явно выраженной отрицательной обратной связью.
Следует отметить, что принцип управления - для нормального и экстремального состояний функционирования БТК состоит в переключении реакторов по мере исчерпания ресурсов, о чем свидетельствует подсистема газового анализа и контроля, включаемая в состав системы управления.
Практическая реализация, представленных на рис. 9 - 10 структур, позволяет создавать самонастраивающиеся системы оптимального управления ПРВ в ГЗО, обеспечивающих стабильные условия жизнедеятельности на длительных интервалах времени, в соответствие с заданными критериями.
Пятая глава посвящена практической реализации программно-технического комплекса автоматизации научных исследований и разработки средств коллективной защиты органов дыхания, на который возлагается решение следующих задач: автоматизированная разработка конфигурации СКЗ и входящих в их состав реакторов с элементами автоматического синтеза, проведение имитационных исследований ПРВ на основе математического моделирования, определение оптимальных режимов функционирования СКЗ и др.
Рис. 10. Схема системы оптимального управления ПРВ с обратной связью для экстремального состояния функционирования БТК
Сформирована структура комплекса с выделением основных подсистем, решающих функционально законченную последовательность задач (рис. 11).
Разработан алгоритм функционирования комплекса, реализующий процесс создания СКЗ и реакторов СКЗ, а также исследования ПРВ, начиная с поступления технического задания и заканчивая формированием проектной документации.
Разработан алгоритм автоматического синтеза конфигурации СКЗ и поиска геометрических параметров реактора на основе показателей технического задания при минимальном участии разработчика.
Разработаны информационное обеспечение комплекса, в том числе соответствующий сегмент единого информационного пространства, а также необходимый состав программно-технического обеспечения.
Физическая реализация комплекса после опытной эксплуатации внедрена в отделе коллективных средств защиты ОАО «Корпорация "Росхимзащита"» для создания новых и усовершенствования существующих СКЗ и входящих в их состав реакторов, определения оптимальных режимов функционирования СКЗ, а также исследования ПРВ.
Рис. 11. Структура программно-технического комплекса
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
1. Осуществленное в диссертационной работе математическое моделирование ПРВ в ГЗО позволило получить модифицированную математическую модель, обеспечивающую проведение инженерных расчетов для СКЗ, включающих как уже существующие реакторы, так и реакторы с новыми конструктивными решениями (многослойная загрузка шихты, сложная геометрия).
2. С использованием результатов вычислительного эксперимента, проведенного в целях исследования процессов газоформирования воздушной среды ГЗО осуществлен анализ ПРВ как объекта управления, с последующей классификацией состояний функционирования БТК.
3. Разработан алгоритм оптимального управления ПРВ, обеспечивающий поддержание наиболее комфортных условий жизнедеятельности в ГЗО на любых интервалах времени, обеспечивая при этом энерго- и ресурсосберегающие режимы функционирования СКЗ.
4. Сформулированы и решены задачи оптимального управления ПРВ для каждого состояния функционирования БТК, допускающие определение оптимальных режимов функционирования СКЗ на стадии их разработки с дальнейшей корректировкой управляющих воздействий в соответствии с полученными законами управления.
5. Самонастраивающаяся система автоматического оптимального управления ПРВ, реализованная в соответствии с предложенными структурами, позволит формировать в каждый момент времени наиболее адекватные текущему состоянию воздушной среды управляющие воздействия;
6. Разработан программно-технический комплекс автоматизации научных исследований и разработки СКЗ, позволяющий осуществлять комплекс мероприятий по созданию СКЗ, определению оптимальных режимов их функционирования, а также исследованию ПРВ.
ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
В изданиях по перечню ВАК:
1. Ilyin, A.N. Mathematische beschreibung des luftregenerations-prozesses mittels der isolierenden kollektivschutzausrьstungen / A.N. Ilyin, S.V. Matweew, I.V. Milowanow, S.B. Putin // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2006. - Т. 12. - № 3А. - С. 731 - 744.
2. Ильин, А.Н. К вопросу построения систем оптимального управления процессом регенерации воздуха на множестве состояний биотехнического комплекса / А.Н. Ильин, С.В. Матвеев, И.В. Милованов, С.Б. Путин // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2006. - Т. 12. - № 4А. - С. 1038 - 1050.
3. Ильин, А.Н. Оптимальное управление процессом регенерации воздуха в герметично замкнутом объеме / А.Н. Ильин, С.В. Матвеев, И.В. Милованов, С.Б. Путин // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2007. - № 1. - С. 6 - 12.
В других изданиях:
1. Ильин, А.Н. Обзор вопросов по процессам регенерации воздуха / А.Н. Ильин, С.Б. Путин; ТГТУ. - М., 2003. - 10 с. - Деп. в ВИНИТИ, 2003, № 2103-В2003.
2. Ильин, А.Н. Система автоматизированного проектирования элементов коллективных средств защиты / А.Н. Ильин, И.В. Милованов, С.Б. Путин; ТГТУ. - М., 2003. - 16 с. - Деп. в ВИНИТИ, 2003, № 2104-В2003.
3. Ильин, А.Н. Математическое моделирование процессов регенерации воздуха / А.Н. Ильин, С.Б. Путин; ТГТУ. - М., 2003. - 7 с. - Деп. в ВИНИТИ, 2003, № 2105-В2003.
4. Ильин, А.Н. Роль современных информационных технологий в производстве наукоемких изделий /А.Н. Ильин, С.В. Матвеев, И.В. Милованов, С.Б. Путин / Информационные технологии в науке, образовании и производстве : тез. докл. Междунар. конф. - Орел, 2006. - Т. 2. - С. 67.
5. Ильин, А.Н. Обзор вопросов автоматизированного проектирования, системы автоматизированного проектирования / А.Н. Ильин, С.В. Матвеев, И.В. Милованов, С.Б. Путин // Составляющие научно-технического прогресса : тез. докл. Междунар. конф. - Тамбов, 2006. Секция 6. - С. 113.
6. Ильин, А.Н. Технологии информационной поддержки жизненного цикла изделия (CALS) - основа современных ИТ-систем эффективного управления наукоемким производством / А.Н. Ильин, С.В. Матвеев, И.В. Милованов, С.Б. Путин // Вопросы современной науки и практики. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2006. - С. 201.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Термодинамические основы регенерации. Схемы поверхностных регенеративных подогревателей. Трубная система ПНД. Зависимость недогрева от содержания воздуха в подогревателях. Форма навивки спиральных труб. Основы процесса термической деаэрации. Закон Генри.
презентация [4,5 M], добавлен 08.02.2014Анализ математических моделей регенеративного теплообмена. Построение модели процесса аккумуляции и регенерации тепла в тонкой насадке. Изучение эффективности стационарных регенеративных канальных теплоутилизаторов на примере блока тепловой маски.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 10.07.2017Сущность коагуляции, адсорбции и селективного растворения как физико-химических методов очистки и регенерации отработанных масел. Опыт применения технологии холодной регенерации дорожных покрытий в США. Вяжущие и технологии для холодного ресайклинга.
реферат [30,1 K], добавлен 14.10.2009Анализ текущего состояния разработки Губкинского газоконденсатного промысла, конструкции скважин. Расчет количества ингибитора для установки регенерации, анализ эффективности использования существующего оборудования для регенерации насыщенного метанола.
дипломная работа [5,4 M], добавлен 25.05.2019Схема движения воздуха и газа в регенераторе, определение гидродинамического сопротивления. Расчет элементов на прочность. Определение толщины стенки эллиптического днища. Влияние степени регенерации на основные параметры теплообменного аппарата.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 06.08.2013Кондиционирование воздуха как создание и автоматическое поддержание в обслуживаемом помещении требуемых параметров и качества воздуха независимо от внутренних возмущений и внешних воздействий. Анализ основных требований к кондиционированию воздуха.
презентация [127,1 K], добавлен 07.04.2016Составление энергетического паспорта и определение класса энергетической эффективности исследуемого помещения. Расчет потенциала энергосбережения от снижения внутренней температуры до нормативной; утилизации и регенерации тепла отработанного воздуха.
курсовая работа [39,7 K], добавлен 20.12.2011Образование пыли при производстве цемента, экономическая необходимость ее регенерации. Получение цемента из обжиговой пыли и остатков товарного бетона. Экологический мониторинг атмосферного воздуха в зонах загрязнения отходами цементного производства.
курсовая работа [270,8 K], добавлен 11.10.2010Расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха. Определение углового коэффициента луча процесса в помещении. Выбор схем воздухораспределения. Определение допустимой, рабочей разности температур. Построение схемы процессов кондиционирования воздуха.
курсовая работа [39,6 K], добавлен 06.05.2009Основные параметры воздуха, характеризующие его состояние: температура, давление, влажность, плотность, теплоёмкость и энтальпия. Графическое и аналитическое определение параметров влажного воздуха. Определение расхода и параметров приточного воздуха.
дипломная работа [49,2 K], добавлен 26.12.2011Геолого-физическая характеристика Губкинского газового месторождения. Описание конструкции и методов вскрытия скважин. Изучение схемы подготовки газа на Губкинском промысле и экономическое обоснование работы установки по установки регенерации метанола.
дипломная работа [3,9 M], добавлен 25.05.2019Последовательность технологических процессов, применяемых для очистки и восстановления отработанных масел. Технология и установка восстановления свойств отработанных нефтяных масел. Сущность способов регенерации (очистки) отработанных моторных масел.
реферат [28,2 K], добавлен 13.12.2009Автоматизация химической промышленности. Назначение и разработка рабочего проекта установок гидрокрекинга, регенерации катализатора и гидродеароматизации дизельного топлива. Моделирование системы автоматического регулирования. Выбор средств автоматизации.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 16.08.2012Изучение технических характеристик и принципа работы приточной системы вентиляции с рециркуляцией воздуха, которая используется в вагонах с кондиционированием воздуха и предназначена для обеспечения требуемого воздухообмена, охлаждения, подогрева воздуха.
реферат [7,3 M], добавлен 24.11.2010Анализ основных требований к системам кондиционирования воздуха. Основное оборудование для приготовления и перемещения воздуха. Сведения о центральных кондиционерах и их классификация. Конструкция и принцип работы их основных секций и отдельных агрегатов.
дипломная работа [12,3 M], добавлен 01.09.2010Синтез функциональной и структурной схем автоматической системы управления технологическим процессом. Методика проектирования автоматизированной системы блока очистки, синтез, режимы работы, принципы управления. Рассмотрение алгоритма ее функционирования.
курсовая работа [3,5 M], добавлен 23.12.2012Проектирование редуктора, который представляет систему зубчатых передач выполненных в герметично закрытом корпусе, в качестве механизма для ленточного конвейера. Расчет валов на усталостную прочность, плоскоременной и зубчатой передач, подбор подшипников.
курсовая работа [998,4 K], добавлен 29.07.2010Область применения технических газов. Проект автоматизации процесса разделения воздуха на азот и кислород на ПО "Электро-химический завод". Обоснование структурной схемы автоматизации. Расчет электрического освещения цеха и общей осветительной нагрузки.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 16.12.2013Характеристика основных достоинств газов и их свойств по отношению к свойствам воздуха. Диэлектрическая проницаемость газов и ее изменение с увеличением давления. Влияние влажности воздуха на его диэлектрическую проницаемость. Суть процесса рекомбинации.
реферат [350,3 K], добавлен 30.04.2013Расчет необходимого расхода абсолютно сухого воздуха, влажного воздуха, мощности калорифера и расхода греющего пара в калорифере. Определение численного значения параметра сушки. Построение линии реальной сушки. Объемный расход отработанного воздуха.
контрольная работа [131,8 K], добавлен 07.04.2014