shkolaput.ru 1 2 ... 7 8
 

 
На правах рукописи 
 
 
 
 
БЛИННИКОВ Андрей Алексеевич 
 
 
 
 
 
 
АНАЛИЗ СВОЙСТВ И СИНТЕЗ НАБЛЮДАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ 
ВОССТАНОВЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ПРОТЯЖЕННОГО ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО 
ОБЪЕКТА 
 
 
 
 
 
 
Специальность 05.13.01 Системный анализ, управление и обработка 
информации (в технических системах) 
 
 
 
 
 
АВТОРЕФЕРАТ 
диссертации на соискание ученой степени 
кандидата технических наук 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Санкт-Петербург –2009 


 2
 
Работа  выполнена  в  Санкт-Петербургском  государственном  университете  информационных 
технологий, механики и оптики. 
 
 
Научный руководитель: к.т.н., доцент Бойков Владимир  Иванович 
 
 
Официальные оппоненты: 
доктор технических наук, профессор Фокин Александр Леонидович 
кандидат технических наук, доцент Мельников Виталий Геннадьевич 
 
 
Ведущая организация: ЗАО «Завод «Киров-Энергомаш» 
 
 
 
 
Защита  состоится 19 мая 2009 г.  в 16 часов 00 минут  на  заседании  диссертационного  совета    Д 
212.227.03  в  Санкт-Петербургском  государственном  университете  информационных  технологий
механики и оптики по адресу: 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д.49, СПбГУ ИТМО. 
 
 
 
 
С  диссертацией  можно  ознакомиться  в  библиотеке  Санкт-Петербургского  государственного 
университета информационных технологий, механики и оптики. 
 
 
 
 
Автореферат разослан 17 апреля 2009г. 
 
 
 
 
Ученый секретарь 
диссертационного совета    
 
 
    Дударенко Н.А.  

 3
 
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 
 

Актуальность  темы.  Имея  дело  с  протяженными  термодинамическими  объектами,  часто 

бывает необходимо знать температурное поле объекта с довольно высокой точностью. Например, 
в металлургическом производстве это позволяет снизить процент брака и количество аварийных 
ситуаций. В процессе производства некоторые воздействия на объект могут быть не известны или 
известны с недостаточной точностью. Все вышесказанное диктует необходимость в устройствах, 
позволяющих  оценивать  температурное  поле  протяженного  термодинамического  объекта  в 
условиях неопределенности внешних воздействий.  
На данный момент, устройства, позволяющие оценивать температурное поле протяженного 
термодинамического объекта в условиях неопределенности внешних воздействий, отсутствуют на 
рынке, что делает тему диссертационной работы весьма актуальной. 
Примером  протяженного  термодинамического  объекта  в  условиях  неопределенности 
внешних  воздействий  может  быть  непрерывно  литая  заготовка.  Непрерывно  литые  заготовки, 
производятся  на  машинах  непрерывного  литья  заготовок  (МНЛЗ).  Многие,  из  интересующих 
технологов  параметров,  восстанавливаются  по  трехмерному  температурному  полю. 
Непосредственное  измерение  трехмерного  температурного  поля  не  представляется  возможным, 
однако оно может быть рассчитано по математической модели. Одним из важнейших параметров 
для  расчета  является  температура  металла,  заливаемого  в  кристаллизатор,  точность  определения 
которой  не  известна.  Поскольку  температура  на  входе  в  гильзу  кристаллизатора  ненамного 
превышает  температуру  Солидуса,  даже  незначительная  ошибка  ее  оценки  может  привести  к 
искаженному представлению о качестве продукта. 
Кроме  того,  методы  синтеза  наблюдающих  устройств,  подробно  исследованные  в  рамках 
теории  автоматического  управления  системами  с  сосредоточенными  параметрами - в  теории 

автоматического  управления  системами  с  распределенными  параметрами  разработаны  гораздо 

хуже. 
Таким образом, видно, что решение задачи оценивания температурного поля протяженного 
термодинамического  объекта  в  условиях  неопределенности  внешних  воздействий  имеет  как 
большое практическое, так и большое теоретическое значение. 
Цель  диссертационной  работы.  Разработать  способ,  позволяющий  оценивать 
температурное  поле  протяженного  термодинамического  объекта  в  условиях  неопределенности 
внешних воздействий для объектов с граничными условиями первого, второго и третьего рода с 
диффузно-конвективным  типом  теплообмена.  Характерной  чертой  рассматриваемого  класса 
объектов  является  ярко  выраженная  анизотропия  теплообмена,  т.е.  явное  преобладание 
диффузного  или  конвективного  теплообмена  в  зависимости  от  направления    пространственных 
координат. 
Задачи  исследований.  Для  достижения  поставленной  цели  в  работе  решаются  следующие 
задачи: 
–  формирование  набора  модельных  представлений,  покрывающих  спектр  исследовательских  и 
инженерных задач для заданного класса объектов;  
–  исследование  свойства  наблюдаемости  состояния  для  бесконечномерных  модельных 
представлений  протяженных  термодинамических  объектов  и  их  конечномерных 
аппроксимаций; 
–  разработка  способов  оценивания  состояния  протяженного  термодинамического  объекта  в 
условиях неопределенности внешних воздействий и анализ их свойств; 
–  выработка  рекомендаций  к  процедуре  синтеза  наблюдающего  устройства  для  протяженного 
термодинамического объекта, с целью снижения погрешности оценивания состояния объекта. 
Методы  исследований.  Научные  исследования,  выполненные  в  рамках  диссертационной 
работы,  относятся  к  области  разработки  способов  восстановления  состояния  протяженного 
термодинамического  объекта.  Исследования  основаны  на  использовании  методов  пространства 

состояний  для  непрерывных  и  дискретных  многомерных  систем,  методов  модального  синтеза, 
методов  модального  и  конечноразностного  описания  бесконечномерных  систем,  метода 
разложения  конечноразностного  представления  по  собственным  функциям  задачи,  аппарат 
уравнений в частных производных. При моделировании рассматриваемых объектов использовался 
пакет  программ MathLab6.0. При  проведении  практических  экспериментов  были  использованы 


следующая страница >>