Индивидуальный раздел по теме выпускной работы
Исследование алгоритма управления технологическими процессами магистрами факультета КНТ с краткой характеристикой работ
Содержание
- Введение
- 1.«Интеллектуальная система проветривания выработок шахт»
- 2.«Исследование и разработка алгоритмов и микропроцессорных структур цифровой обработки сигналов от шахтной системы сигнализации концентрации метана»
- 3.«Алгоритмы цифровой фильтрации»
- Вывод
- Список источников
Введение
Тема моей магистерской работы «Исследование алгоритма оптимального управления технологическим процессом» посвящена синтезу оптимальных по быстродействию алгоритмов, отвечающих за управление проветривания выемочных участков с ограничением концентрации метана. Мой индивидуальный раздел посвящён обзору магистерских работ прошлых лет студентами факультета КНТ(бывшего ФВТИ) со схожей тематикой. Поискав на сайте магистров ДонНТУ, я нашёл выпускные работы студентов с похожими тематиками. Подобной научной деятельностью занимались следующие магистры факультета вычислительной техники и информатики(ФВТИ) прошлых лет: Галыгин Вячеслав Вячеславович, Выростков Максим Александрович, Гомозов Олег Витальевич. Все работы данных студентов я рассматриваю дальше в своём индивидуальном разделе.
1.«Интеллектуальная система проветривания выработок шахт»
Автором данного реферата является магистр выпуска 2006 года Галыгин Вячеслав Вячеславович, научным руководителем является кандидат технических наук, доцент Ковалёв Сергей Александрович.
Целью данной работы является разработка нечеткого алгоритма управления вентиляцией в выемочном участке с одиночной лавой.
В данной работе студент делает анализ разработанных до него алгоритмов. К таким алгоритмам относятся алгоритма непосредственного изменения расхода воздуха и алгоритм линейного безопасного управления. В частности на основании проведенных экспериментов он сделал вывод по алгоритму, что изменение концентрации метана при резком увеличении расхода воздуха, сопровождается длительным переходным процессом, в течение которого концентрация метана может превысить предельно допустимое значение. В итоге алгоритм был признан не целесообразным при использовании в реальных условиях. Также был рассмотрен алгоритм линейного безопасного управления, который позволяет предотвратить превышение предельно допустимого значения концентрации метана, а также в ряде случаев позволяет сократить время переходного процесса. Не смотря на это, был выявлен существенный недостаток данного алгоритма, который заключался в относительной сложности расчета временных интервалов, обеспечивающих кратчайший безопасный переходной процесс, а также малое ускорение переходных процессов в вентиляционной схеме. Далее студент выделил два класса с которыми приходится сталкиваться специалистам в области автоматизации управления. Эти классы он условно назвал «простыми» и «сложными» объектами управления, рассказал о сути этих классов, а также о главных отличительных особенностях и их неудачных исходах при построении. После Галыгин Вячеслав признаёт сложные объекты управления наиболее перспективной сферой применения систем с нечеткой логикой.
В заключении автор изложил суть нового алгоритма заключавшегося в анализе скорости изменения концентрации метана с целью прогнозирования возможных положительных и отрицательных всплесков концентрации и формирования необходимых компенсирующих изменений расхода воздуха. При формировании текущего приращения расхода воздуха, в данном алгоритме, оценивалась близость текущей концентрации метана к предельно допустимому значению, что позволяло не допустить его превышения.
2.«Исследование и разработка алгоритмов и микропроцессорных структур цифровой обработки сигналов от шахтной системы сигнализации концентрации метана»
Автором данного реферата является магистр выпуска 2007 года Выростков Максим Александрович, научным руководителем является кандидат технических наук, доцент Краснокутский Владимир Алексеевич.
Целью данной работы является предложение алгоритма цифровой обработки дискретных значений сигнала, а также предложение алгоритма контроля рудничной атмосферы и микропроцессорной структуры, на которой возможно будет реализовать данную систему анализа концентрации метана.
Для доказательства возможности использования цифровой обработки сигнала в данной системе, был поставлен ряд исследований, связанных с влиянием различных параметров на систему в целом. Была представлена практическая ценность результатов заключавшаяся в том, что новая система менее габаритна, чем используемые в данное время, а также сделан обзор существующих исследований и разработок. После была создана структура системы контроля рудничной атмосферы, описана его работа, а также описаны недостатки аналоговых схем, которые используются для регулирования процесса. В конце реферата Выростков Максим сделал описание полученных и планируемых результатов. Среди полученных результатов следует отметить программу на языке C++ с графическим интерфейсом, обеспечивающим вывод информации о состоянии аппарата сигнализации и работе алгоритма анализа состояния рудничной атмосферы. Программа для исследования и отладки алгоритма представлена на рисунке 1 ниже.
Рисунок 1 - Программа для исследования и отладки алгоритма
Среди планируемых результатов был выделен наиболее подходящий по всем показателям, процессор ЦОС, разработка оптимальной микропроцессорной структуры, разработка тестового программного обеспечения для него, исследование реакции программы на критическое изменение параметров, а также разработка алгоритма анализа рудничной атмосферы.
В заключении автор выделил то, что применение цифровых методов обработки сигналов в системе контроля рудничной атмосферы позволяет упростить наземное оборудование системы контроля, повысить достоверность получаемых результатов, сократить затраты на обслуживание системы, а также уменьшить трудоемкость производства и неполадки оборудования.
3.«Алгоритмы цифровой фильтрации»
Автором данного реферата является магистр выпуска 2007 года Гомозов Олег Витальевич, научным руководителем является кандидат технических наук, доцент Краснокутский Владимир Алексеевич.
Целью данной работы является разработка практически-применимого алгоритма анализа рудничной атмосферы и применение его на микропроцессорном комплексе нового класса.
В работе был рассмотрен анализ существующих алгоритмов цифровой фильтрации и разработка специализированного алгоритма, разработка алгоритма цифровой фильтрации и анализ рудничной атмосферы, исследование параметров алгоритма, цифровых устройств, а также разработка программного и аппаратного обеспечения микропроцессорной структуры. Также была описана практическая ценность результатов. Она заключалась в том, что данные исследования и полученный проект могли быть использованы в новых(на тот момент) совместных проектах МакНИИ и ДонНТУ , а также как пример практического применения цифровой фильтрации. В итоге его научной деятельности была разработана утилита для расчета и моделирования, с помощью системы MATLAB. Эта утилита представлена на рисунке 2. На ней можно увидеть один из экспериментов с вариантом оптимальных параметров.
Рисунок 2 - Утилита расчета и моделирования системы в MATLAB
В заключении в результате моделирования системы, проведенной в MATLAB, были определены параметры алгоритма цифровой фильтрации, исследованы нестандартные ситуации и рассчитаны предварительные параметры системы, на основании которых может быть выбран процессор ЦОС, АЦП и другие необходимые элементы. Разработанные алгоритмы и утилиты анализа могли быть использованы как прототипы для реализации данной системы. Результаты, которые автор получил свидетельствуют о том, что в системе могут быть применены дешевые шестнадцати разрядные процессоры, программируемые логические матрицы и другие аналоги. Также были выявлены следующие преимущества применения цифровой фильтрации сигналов в его системе:
На нашей кафедре издавна фигурировала тема про алгоритмы аэродинамических процессов в вентиляционной системе шахты, но не смотря это, она остаётся актуальной и по сей день. Подобными темами занимались многие магистры факультета ВТИ(нынешнего КНТ) в разных годах, под различным руководством преподавателей.
Вывод
Список источников