霂瑞霂��撘����迨��辣:
http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/48312| Title: | Розробка та дослідження автоматизованої системи керування процесом перерозподілу теплової енергії для розмороження теплообмінників технологічного обладнання |
| Other Titles: | Development and research of an automated control system for the process of redistribution of thermal energy for defrosting heat exchangers of technological equipment |
| Authors: | Микулик, Денис Петрович Mykulyk, Denys |
| Affiliation: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя Факультет прикладних інформаційних технологій та електроінженерії (ФПТ) Кафедра автоматизації технологічних процесів і виробництв |
| Bibliographic description (Ukraine): | Микулик Д.П. Розробка та дослідження автоматизованої системи керування процесом перерозподілу теплової енергії для розмороження теплообмінників технологічного обладнання : робота на здобуття кваліфікаційного ступеня магістра : спец. «174 — автоматизація, комп’ютерно-інтеровані технології та робототехніка» / наук. кер. В. Р. Медвідь. Тернопіль : Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2024. 84 с. |
| Bibliographic description (International): | Mykulyk D. P., Development and research of an automated control system for the process of redistribution of thermal energy for defrosting heat exchangers of technological equipment: magister qualification work in the specialty "174 — automation, computer-integrated technologies and robotics " / advisor Volodymyr Medvid. Ternopil : TNTU, 2024. 84 p. |
| Issue Date: | 27-十二月-2024 |
| Submitted date: | 20-十二月-2024 |
| Date of entry: | 17-三月-2025 |
| Publisher: | Тернопільський національний технічний університет ім. І. Пулюя, Факультет прикладних інформаційних технологій та електроінженерії, Кафедра автоматизації технологічних процесів і виробництв |
| Country (code): | UA |
| Place of the edition/event: | Тернопільський національний технічний університет ім. І. Пулюя, Факультет прикладних інформаційних технологій та електроінженерії, Кафедра автоматизації технологічних процесів і виробництв. |
| Institution defense: | ЕК №24, 2024 р. |
| Supervisor: | Медвідь, Володимир Романович Medvid, Volodymyr |
| Committee members: | Тотосько, Олег Васильович Totosko, Oleh |
| UDC: | 681.5 |
| Keywords: | 174 автоматизація комп’ютерно-інтегровані технології та робототехніка автоматизація контролер теплообмінник зворотний зв’язок керування танення аutomation computer-integrated technologies and robotics automation controller heat exchanger feedback control melting |
| Number of pages: | 84 |
| Abstract: | Встановлено доцільність використання моделі прогнозного контролю для керування системами сніготанення з використанням теплообмінників і нагрітої рідини для танення снігу. Були запропоновані різні моделі системи, одна з яких була обрана як основа для розробки MPC. Модель було розроблено з використанням Simulink як середовища моделювання, що забезпечує гнучкість на етапі тестування.
Прогнозований контроль було налаштовано на дані системи танення снігу, зібрані як з історичних даних, так і з тестів крок/відповідь, які дійсно дозволяють отримати інформацію про динаміку системи. Ці дані не є оптимальними для підгонки моделі та системи керування, але достатні для тестування.
Розроблену систему було протестовано в симульованому середовищі, де імітується прогноз опадів. Різниця у споживанні енергії для 11 випадків, коли MPC перевершує PID, коливається від 8,6 кВт-год до 108,4 кВт-год, у середньому 38,3 кВт-год для всіх 12 тестових випадків. The feasibility of using a predictive control model for controlling snowmelt systems using heat exchangers and heated snowmelt fluid was established. Various system models were proposed, one of which was selected as the basis for developing the MPC. The model was developed using Simulink as a simulation environment, which provides flexibility during the testing phase. The predictive control was tuned to snowmelt system data collected from both historical data and step/response tests, which really allow for information about the dynamics of the system. These data are not optimal for fitting the model and control system, but are sufficient for testing. The developed system was tested in a simulated environment where precipitation forecasting is simulated. The difference in energy consumption for the 11 cases where the MPC outperforms the PID ranges from 8.6 kWh to 108.4 kWh, with an average of 38.3 kWh for all 12 test cases. |
| Description: | Робота виконана на кафедрі автоматизації технологічних процесів та виробництв факультету прикладних інформаційних технологій та електроінженерії Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки України. Захист відбудеться «27» грудня 2024 р. о 9.00год. на засіданні екзаменаційної комісії №24 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя. |
| Content: | ВСТУП 6 1. АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА 7 1.1 Загальна характеристика процесу. 7 1.2. Постановка задачі досліджень 12 1.3. Теоретичні основи системи забезпечення сніготанення 14 2. ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА 21 2.1 Базові компоненти системи 21 2.2. Збір даних 25 3 КОСТРУКТОРСЬКА ЧАСТИНА 27 3.1 Дані вимірювань 27 3.2 Синтез моделі прогнозного контролю 30 3.3 Опис першого варіанту реалізації 32 3.4 Опис другого варіанту реалізації 35 3.5 Опис третього варіанту реалізації 37 3.6 Опис четвертого варіанту реалізації 38 4 НАУКОВО-ДОСЛІДНА ЧАСТИНА 41 4.1 Постановка задачі оптимізації 41 4.2 Цільова функція 42 4.3 Стандартна формула квадратичного програмування 43 4.4 Горизонт прогнозування 46 5 СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА 48 5.1. Впровадження моделі та розвиток MPC в Simulink 48 5.2 Реалізація на існуючих керуючих засобах 50 5.3 Підгонка моделювання моделі до даних пробних прогонів 54 5.4 Сигнал керування клапаном проти температури зворотної лінії первинної сторони 56 6 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 60 6.1 Вимоги охорони праці під час роботи з електроустаткуванням 60 6.2 Вимоги безпеки під час виконання робіт 65 6.3 Вимоги безпеки після закінчення робіт з ремонту та обслуговування електроустаткування 67 6.4 Розрахунок захисного заземлення 69 ВИСНОВКИ 75 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 76 |
| URI: | http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/48312 |
| Copyright owner: | © Микулик Д.П., 2024 |
| References (Ukraine): | 1. Werner S. The Navigance Blogchemical process models – from first principle to hybrid models. 2020. URL: https://blog.navigance.com/chemical-process-models (дата звернення: 15.10.2024). 2. Johansson L., Moe. Temperature control and power monitoring of liquid cooling systems for mechanical manufacturing. 2019. 3. LLC M. Dynamics and Control first order plus dead time (fopdt). 2020. URL: https://apmonitor.com/pdc/index.php/Main/FirstOrderSystems(дата звернення: 15.10.2024). 4. Sharma R. Lecture notes for the course iia 4117: Model predictive control. 2019. 5. Understanding Model Predictive Control. 2022. URL: https://se.mathworks.com/videos/series/understanding-model-predictive-control.html (дата звернення: 15.10.2024). 6. NAROM temperature sensor (ntc). 2022. URL: https://www.narom.no/undervisningsressurser/the-cansat-book/the-primary-mission/sensors-for-the-primary-mission/temperature-sensor-b-ntc/ (дата звернення: 15.10.2024). 7. Stp100, D-12-41, Schneider Electric, Aug. 2004. 8. Grundfos magna3. 2022. URL: https://product-selection.grundfos.com/no/products/magna/magna3?tab=explore (дата звернення: 15.10.2024). 9. Ferreau H., Kirches C., Potschka A., Bock H., Diehl M. qpOASES: A parametric active-set algorithm for quadratic programming. Mathematical Programming Computation. 2014, 6(4), 327–363. 10. Fortum. Priser og vilkår. 2022. URL: https://www.fortum.no/bedrift/fjernvarme/priser-og-vilkar?vtab=accordion-item-5886 (дата звернення: 15.10.2024). 11. YR. Så mye snø kan du få i vinter. 2013. URL: https://www.yr.no/artikkel/sa-mye-sno-kan-det-komme-i-vinter-1.11312139(дата звернення: 15.10.2024). 12. Bi Q., Cai W.J., Lee E.L., Wang Q.G., Hang C.C., Zhang Y. Robust identification of first-order plus dead-time model from step response. Control Engineering Practice. 1999, 7(1), 71–77, issn: 0967-0661. 13. Kim M.S., Jang D.U., Hong J.S., Kim T. Thermal modeling of railroad with installed snow melting system. Cold regions science and technology. 2015, 109, 18–27, issn: 0165-232X. 14. Wigenstad T. Prosjektveileder forenklet anlegg for vannbåren oppvarming av boliger. 2009. 15. Diahovchenko I., Kolcun M., Čonka Z., Savkiv V., Mykhailyshyn R. Progress and challenges in smart grids: Distributed generation, smart metering, energy storage and smart loads. Iranian Journal of Science and Technology, Transactions of Electrical Engineering, 2020. Vol. 44. P. 1319-1333. https://doi.org/10.1007/S40998-020-00322-8. 16. Palamar A., Pettai E., Beldjajev V. Control System for a Diesel Generator and UPS Based Microgrid. Scientific Journal of Riga Technical University. Power and Electrical Engineering. 2010. Vol. 27. P. 47-52. 17. Vasylkivskyi I., Ishchenko V., Pohrebennyk V., Palamar M., Palamar A. System of water objects pollution monitoring. International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management (SGEM 2017), Vienna, Austria, November, 27–29, 2017. Vol. 17, No. 33. P. 355-362. 18. Wieclaw L.; Pasichnyk V.; Kunanets N.; Duda O.; Matsiuk O.; Falat P. Cloud computing technologies in “smart city” projects. In Proceedings of the 2017 9th IEEE International Conference on Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems: Technology and Applications (IDAACS). Bucharest: Romania, 21–23 September 2017. pp. 339–342. 19. Yaskiv V. Using of High-Frequency Magnetic Amplifier in Switch Mode DC Power Supplies. Proceedings of the 35th Annual IEEE Power Electronic Specialists Conference (PESC’04), Aachen, 2004. P. 1658–1662. 20. Development of Digital Platform to Identify and Monitor the Digital Business Transformation Index, Strutynska, I., Dmytrotsa, L., Kozbur, H., Dudkin, P., Dudkina, O., International Scientific and Technical Conference on Computer Sciences and Information Technologies, 2020, 2, pp. 171–175, 9322016 21. Information technology to support the digital transformation of small and medium-sized businesses, Mosiy, L., Kozbur, H., Strutynska, I., Mosiy, O., Yatsyshyn, V. CEUR Workshop Proceedings, 2024, 3742, pp. 150–165 22. Analysis of the SMEs' Digitalization State Using HIT Index and Machine Learning Technique, Strutynska, I., Kozbur, H., Dmytrotsa, L., Kozbur, I., Gashchyn, N., Proceedings - International Conference on Advanced Computer Information Technologies, ACIT, 2023, pp. 332–337 23. Working-Out of Recommendation System to Increase the Digital Maturity Level of Enterprises, Strutynska, I., Dmytrotsa, L., Kozbur, H., Hlado, O., Sorokivska, O., 2020 IEEE International Conference on Problems of Infocommunications Science and Technology, PIC S and T 2020 - Proceedings, 2021, pp. 147–151, 9467978 24. The Unification of Approaches to Measuring the Digital Maturity of Business Structures (International and Domestic Approaches) / Strutynska, I., Dmytrotsa, L., Kozbur, H., Melnyk, L., Sherstiuk, R., CEUR Workshop Proceedings, 2021, 3013, pp. 10–23 25. Введення в компютерну графіку та дизайн: Навчальний посібник для студентів спеціальності 174 "Автоматизація, компютерно-інтегровані технології та робототехніка"/Укладачі: О.В. Тотосько, П.Д. Стухляк, А.Г. Микитишин, В.В. Левицький, Р.З. Золотий - Тернопіль: ФОП Паляниця В.А., 2023 - 304с. http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/41166. 26. Автоматизація виробничих процесів : навч. посіб. / Проць Я. І., Савків В. Б., Шкодзінський О. К., Ляшук О. Л. Тернопіль : ТНТУ ім. І.Пулюя, 2011. 344с. 27. Безпека в надзвичайних ситуаціях. Методичний посібник для здобувачів освітнього ступеня «магістр» всіх спеціальностей денної та заочної (дистанційної) форм навчання / укл.: Стручок В. С. Тернопіль: ФОП Паляниця В. А., 2022. 156 с. 28. Букетов А. В., Стухляк П. Д., Кальба Є. М. Фізико-хімічні процеси при формуванні епоксикомпозитних матеріалів. Тернопіль: Збруч, 2005. 182 с. 29. Драґан Я.П., Яворський Б. І., Яворська Є. Б.Концепції і принципи побудови моделей для означення метрологічних характеристик ритміки кардіосигналів. Вісник нац. унів. “Львівська політехніка”: зб. наук. пр. Львів: Національний університет “Львівська політехніка”, 2002. № 443. С. 200-205. 30. Коваль В. П., Івасечко Р. Р., Козак К. М. Енергетична ефективність систем позиціонування плоских сонячних панелей. Енергозбереження. Енергетика. Енергоаудит. 2015. № 3. С. 2-10. 31. Микитишин А. Г., Митник М. М., Стухляк П. Д. Телекомунікаційні системи та мережі. Тернопіль: Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2017. 384 с. 32. Микитишин А. Г., Митник М. М., Стухляк П. Д., Пасічник В. В. Комп’ютерні мережі. Книга 1 [навчальний посібник]. Львів : «Магнолія 2006», 2013. 256 с. 33. Микитишин А. Г., Митник М. М., Стухляк П. Д., Пасічник В. В. Комп’ютерні мережі. Книга 2. [навчальний посібник]. Львів : "Магнолія 2006", 2014. 312 с. 34. Паламар М. І., Стрембіцький М. О., Паламар А. М. Проектування комп’ютеризованих вимірювальних систем і комплексів : навч. посіб. Тернопіль : ТНТУ, 2019. 150 с. 35. Стухляк П.Д., Букетов А.В. Епоксикомпозитні матеріали, модифіковані ультрафіолетовим опроміненням. Тернопіль: Збруч, 2009. 237 с. 36. Ткачук Р., Яворський Б. Метод побудови біотехнічної системи для оцінювання електроретинограм з підвищеною вірогідністю та ефективністю. Вісник Тернопільського державного технічного університету. 2009. №3. С. 102-110. 37. Юзьків А. В., Яворський Б. І. Математичне моделювання електроретинографічних сигналів. Вісник ТДТУ. Тернопіль, 1997. № 2. С. 40-45. 38. Яворський Б. І. Математичні основи радіоелектроніки. Частина І. Тернопіль: ТПІ імені Івана Пулюя. 1996. 184 с. 39. Пилипець М. І. Правила заповнення основних форм технологічних документів : навч.-метод. посіб. / Уклад. Пилипець М. І., Ткаченко І. Г., Левкович М. Г., Васильків В. В., Радик Д. Л. Тернопіль : ТДТУ, 2009. 108 с. https://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/42995. 40. Методичні вказівки для написання розділу «Безпека життєдіяльності, основи охорони праці» в кваліфікаційних роботах здобувачів освітнього рівня ,,бакалавр”. Для студентів всіх форм навчання рівень вищої освіти перший (бакалаврський)/ укл.: О. Я. Гурик , І. Б. Окіпний. – Тернопіль: ТНТУ імені Івана Пулюя, 2021. - 20 с. 41. Платформа .NET та мова програмування C# 8.0: навчальний посібник / Коноваленко І.В., Марущак П.О. – Тернопіль: ФОП Паляниця В. А., 2020 – 320 с. 42. Проектування мікропроцесорних систем керування: навчальний посібник / І.Р. Козбур, П.О. Марущак, В.Р. Медвідь, В.Б. Савків, В.П. Пісьціо. – Тернопіль: Вид-во ТНТУ імені Івана Пулюя, 2022. – 324 с. 43. Медвідь В.Р., Проектування мікропроцесорних систем керування: навчальний посібник / І.Р. Козбур, В.Р. Медвідь, В.П. Пісьціо. – Тернопіль: Вид-во ТНТУ імені Івана Пулюя, 2015. – 354 с., ISBN 978-966-305-045-4, http://elartu.tntu.edu.ua/handle/123456789/20504. 44. Савків В.Б., Капаціла Ю.Б., Михайлишин Р.І. Методичні вказівки до виконання кваліфікаційної роботи бакалавра спеціальності 151 «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології». Тернопіль.: Видавництво ТНТУ. 2021. 50 с. https://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/35172 45. Основи наукових досліджень і теорія експерименту : Навчальний посібник для здобувачів освітнього ступеня «Магістр» спеціальності 174 «Автоматизація, комп’ютерно-інтегровані технології та робототехніка» / укл. Ю. Б. Капаціла, П. О. Марущак, В. Б. Савків, О. П. Шовкун. Тернопіль : ФОП Паляниця В.А., 2023. 186 с. 46. Козбур І.Р., Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи «Дослідження частотних характеристик неперервних лінійних систем», по курсу «Теорія автоматичного управління», для студентів 3 курсу спеціальності 151 «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології» / Авт.: Козбур І.Р., Козбур Г.В. Марущак П.О., Савків В.Б. – Тернопіль: ТНТУ, ФПТ, каф. АВ, – 2022. – с. 16. https://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/39207 47. Трембач Р.Б., Шовкун О.П. Методичні вказівки до виконання до виконання лабораторних робіт з дисципліни “Інформаційно – вимірювальні системи” Модуль I. «Вимірювальна техніка» – Тернопіль: ТНТУ., 2024. – 67 с. 48. Трембач Р.Б., Медвідь В.Р. Методичні вказівки до виконання до виконання лабораторних робіт з дисципліни “Електроніка і мікроcхемотехніка” Модуль 3. «Імпульсна техніка, вторинні джерела живлення, основи цифрової електроніки» – Тернопіль: ТНТУ, 2024. – 26с. 49. Трембач Р.Б., Медвідь В.Р. Методичні вказівки до виконання до виконання лабораторних робіт з дисципліни “Електроніка і мікросхемотехніка” Модуль 4. «Мікросхемотехніка» – Тернопіль: ТНТУ, 2024. – 44с. 50. Розробка мікропроцесорної системи керування на основі мікропроцесорного комплекту КР580 та на основі ОМЕОМ К1816ВЕ51/ Методичні вказівки для виконання курсового роекту з дисципліни "Електроніка і мікропроцесорна техніка" //Медвідь В.Р, Пісьціо В.П., Микулик П.М. Тернопіль: ТНТУ - 2016. 108 с. 51. Козбур І.Р., Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи «Дослідження часових характеристик неперервних лінійних систем», по курсу «Теорія автоматичного управління», для студентів 3 курсу спеціальності 151 «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології» / Авт.: Козбур І.Р., Козбур Г.В. Марущак П.О., Савків В.Б. – Тернопіль: ТНТУ, ФПТ, каф. АВ, – 2022. – 19 с. https://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/39206 52. Лабораторний практикум з проектування та моделювання роботи електропневматичних схем у середовищі програмного пакету «FluidSIM Pneumatics» з курсу «Технічні засоби автоматизації» / укл. : О.К. Шкодзінський. - Тернопіль : ТНТУ імені Івана Пулюя, 2020. - 32 с.https://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/31418 53. Автоматизація виробничих процесів. Навчальний посібник для технічних спеціальностей вищих навчальних закладів. / Я.І. Проць, В.Б. Савків, О.К. Шкодзінський, О.Л. Ляшук. Тернопіль: ТНТУ ім. І. Пулюя, 2011. 344 с. 54. Автоматизація виробничих процесів: Навчальний посібник / Я.Проць, О.Данилюк, В.Савків - ТДТУ. 2005. -264с. 55. Методичні вказівки з виконання курсової роботи з дисципліни «Основи наукових досліджень» для здобувачів освітнього ступеня «Магістр» спеціальності 151 «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології» / укл. : П.О. Марущак , Ю.Б. Капаціла , Р.І. Михайлишин. - Тернопіль : ТНТУ імені Івана Пулюя, 2018. - 75 с. https://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/26145 56. Методичні вказівки по роботі з програмним симулятором "AVR simulator ІDE" з курсу "Мікропроцесорні та програмні засоби автоматизації" / укл. : В.Р. Медвідь , В.П. Пісьціо. - Тернопіль : ТНТУ імені Івана Пулюя, 2020. - 21 с. https://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/32136/. 57. Методичні рекомендації для практичних занять з курсу «Засади провадження наукової діяльності» / укл. : Дмитрів Олена Романівна, Рогатинський Роман Михайлович. – Тернопіль : ТНТУ імені Івана Пулюя, 2024. – 112 с., http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/44669. |
| Content type: | Master Thesis |
| �蝷箔����: | 151 — автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології, 174 Автоматизація, комп’ютерно-інтегровані технології та робототехніка |
��辣銝剔�﹝獢�:
| 獢�獢� | ��膩 | 憭批�� | �撘� | |
|---|---|---|---|---|
| Mykulykт KAm-62.pdf | Кваліфікаційна робота | 1,62 MB | Adobe PDF | 璉�閫�/撘�� |
�DSpace銝剜�������★��������雿��.
蝞∠�極�