Експериментальне дослідження оптимальної взаємозалежності енерго-часових затрат на спорожнення сухого дока

Автор(и)

  • Pavel Khristo Одеський національний політехнічний університет пр. Шевченка, 1, м. Одеса, Україна, 65044, Україна https://orcid.org/0000-0001-7275-0044

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.139674

Ключові слова:

Arduino Due, U4814, наливний, сухий док, насос, електропривод, оптимальне управління

Анотація

Оцінений вплив дискретних властивостей мікропроцесорної системи управління на основі Arduino Due на точність фізичної моделі докової насосної станції шляхом моделювання в MATLAB. При цьому враховувалися такі чинники, як період комутації ШІП, крок квантування по рівню і за часом АЦП і ЦАП мікропроцесора, час виконання програмного циклу, шум молодших розрядів АЦП, шум і інерційність датчика струму, а також відхилення параметрів ємнісних фільтрів, включених в канали зворотного зв'язку по напрузі, від номінальних значень, навантаження перетворювача і перепад напруги на клемах акумуляторної батареї.

За результатами розрахунків стало ясно, що цим впливом можна знехтувати і дані, зібрані за допомогою фізичної моделі докової насосної станції, є достовірними. Шляхом фізичного моделювання отримана експериментальна залежність між витратами енергії-часу на спорожнення камери сухого дока, яка підтверджує можливість значної економії енергії, коли процес оптимізується за відповідним критерієм. Це стало можливо завдяки багатократному чисельному рішенню крайової задачі безпосередньо на фізичній моделі. Знята характеристика свідчить про те, що при малих значеннях тривалості процесу спорожнення камери економія енергії, яка досягається за рахунок оптимального управління електроприводом насоса, відносно невелика в порівнянні з варіантом нерегульованого електроприводу. Проте при затягуванні процесу вона може досягати значень на рівні 13%. Також звертає на себе увагу той факт, що починаючи з деякого значення часу спорожнення камери сухого дока, енергія вже практично не міняється, що робить раціональним введення неробочої паузи в закон оптимального управління об'єктом.

Таким чином, підтверджена можливість і доцільність оптимізації процесу спорожнення камер сухих (наповнення − наливних) доків за критерієм енергоспоживання дослідним шляхом

Біографія автора

Pavel Khristo, Одеський національний політехнічний університет пр. Шевченка, 1, м. Одеса, Україна, 65044

Спеціаліст, старший викладач

Кафедра електромеханічних систем з комп'ютерним управлінням

Посилання

  1. Gerasimyak, R. P. (1998). Optimal'nye sistemy upravleniya ehlektroprivodov dlya studentov special'nosti 7.092203. Odessa: OGPU, 72.
  2. Hristo, P. E. (2015). Energosberegayushchee upravlenie glavnymi nasosami suhogo doka. Elektrotekhnicheskie i komp'yuternye sistemy, 19 (95), 154–159.
  3. Hristo, P. E. (2016). Energosberegayushchiy elektroprivod glavnyh nasosov suhogo doka na baze differencial'nogo kaskada. Elektrotekhnicheskie i komp'yuternye sistemy, 22 (98), 200–210.
  4. Hristo, P. E. (2017). Issledovanie energeticheskoy effektivnosti reguliruemogo elektroprivoda glavnyh nasosov suhogo doka na fizicheskoy modeli. Elektrotekhnichni ta kompiuterni systemy, 25 (101), 177–192.
  5. Guerreiro, M. G., Foito, D., Cordeiro, A. (2013). A Sensorless PMDC Motor Speed Controller with a Logical Overcurrent Protection. Journal of Power Electronics, 13 (3), 381–389. doi: https://doi.org/10.6113/jpe.2013.13.3.381
  6. Wang, X., Fu, T., Wang, X. (2015). Position Sensorless Control of BLDC Motors Based on Global Fast Terminal Sliding Mode Observer. Journal of Power Electronics, 15 (6), 1559–1566. doi: https://doi.org/10.6113/jpe.2015.15.6.1559
  7. Chang, C., Zhao, X., Xu, C., Li, Y., Wu, C. (2016). Analysis and Design of a Separate Sampling Adaptive PID Algorithm for Digital DC-DC Converters. Journal of Power Electronics, 16 (6), 2212–2220. doi: https://doi.org/10.6113/jpe.2016.16.6.2212
  8. Chang, C., Hong, C., Zhao, X., Wu, C. (2017). An Analysis of the Limit Cycle Oscillation in Digital PID Controlled DC-DC Converters. Journal of Power Electronics, 17 (3), 686–694. doi: https://doi.org/10.6113/jpe.2017.17.3.686
  9. ACS712 Datasheet. Available at: https://www.allegromicro.com/
  10. Speed Controller SPD-24250A Installation and Wiring. Available at: https://www.electricscooterparts.com/hookup/SPD-24250A.htm
  11. ADR4520/ADR4525/ADR4530/ADR4533/ADR4540/ADR4550 Data Sheet. Available at: http://www.analog.com
  12. AIMTEC. AM1S-N Series 1watt dc-dc converters. Available at: http://grandelectronic.com/pdf/aimtec/am1s_n.pdf
  13. Gerasimyak, R. P. (2010). Teoriya avtomaticheskogo upravleniya: nelineynye i diskretnye sistemy. Kharkiv, 101.
  14. INA12x Precision, Low Power Instrumentation Amplifiers. Available at: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ina129.pdf
  15. STB75NF75 – STP75NF75 – STP75NF75FP. STMicroelectronics group of companies, 16. Available at: https://www.st.com/resource/en/datasheet/stb75nf75.pdf
  16. STPS2045CT/CF/CG POWER SCHOTTKY RECTIFIER. Ed: 3B STMicroelectronics GROUP OF COMPANIES, 7. Available at: https://www.st.com/content/st_com/en.html
  17. Multilayer ceramic capacitors. Available at: https://www.rcscomponents.kiev.ua/datasheets/multilayer_ceramic_capacitorsepoxy.pdf
  18. Gerasimyak, R. P. (1992). Povyshenie kachestva sistem avtomaticheskogo upravleniya. Kyiv: UMK VO, 100.
  19. Klyuchev, V. I. (2001). Teoriya elektroprivoda. Moscow: Energoatomizdat, 704.

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-07-27

Як цитувати

Khristo, P. (2018). Експериментальне дослідження оптимальної взаємозалежності енерго-часових затрат на спорожнення сухого дока. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(2 (94), 35–55. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.139674

Номер

Том 4 № 2 (94) (2018): Інформаційні технології. Системи управління в промисловості

Розділ

Системи управління в промисловості

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Pavel Khristo

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.