ISSN: 1819-3293; 2415-3915
30.03.2023
Fuzzy method of approximating values of parameters of dynamic models of ship boilers
Анотація
In order to reduce the complexity of the process of calculating the thermal coefficients of the equations of the dynamics of physical processes in ship steam boilers, a new approximation technique is proposed. The methodology is based on the calculation of the values of the coefficients of the parameters of the dynamic equations describing the physical processes in the ship's steam boilers. The calculation was carried out on the three most frequently used thermal load operating modes of the steam boiler (25 %, 50 %, 75 %). The use of the fuzzy algorithm of I. Mamdani in the proposed methodology allows taking into account the nonlinear properties of physical parameters and carrying out their approximation over the entire operating range of the thermal load of ship steam boilers. To implement the fuzzy algorithm of I. Mamdani, fuzzification of boiler load parameters and differential equation coefficients was carried out in the specialized MatLab editor package (Fuzzy Logic Toolboox). The proposed technique demonstrates a high level of adequacy of experimental and theoretical values of heat coefficients during comparative analysis. The methodology allows using the obtained equations in further studies of the properties of marine steam boilers in order to improve their structural, ecological and economic characteristics. It can be noted that the analysis of the equations allows the calculation of the setting parameters of the PID-regulator in the system of automatic control of the "fuel-air" combustion process.
З метою зниження трудомісткості процесу розрахунку теплових коефіцієнтів рівнянь динаміки фізичних процесів у суднових парових котлах запропоновано нову методику апроксимації. Методика заснована на розрахунку значень коефіцієнтів параметрів динамічних рівнянь, що описують фізичні процеси в суднових парових котлах. Розрахунок проведений на трьох найбільш часто використовуваних теплових навантажених режимах роботи парового котла (25 %, 50 %, 75 %). Використання нечіткого алгоритму І. Мамдані у запропонованій методиці дозволяє враховувати нелінійні властивості фізичних параметрів та проводити їх апроксимацію на всьому робочому діапазоні теплового навантаження суднових парових котлів. Для реалізації нечіткого алгоритму І. Мамдані у спеціалізованому пакеті MatLab редакторі (Fuzzy Logic Toolboox) проведена фазифікація параметрів навантаження котла та коефіцієнтів диференціального рівняння. Запропонована методика демонструє високий рівень адекватності експериментальних і теоретичних значень теплових коефіцієнтів під час проведення порівняльного аналізу. Методика дозволяє використовувати отримані рівняння у подальших дослідженнях властивостей судових парових котлів з метою покращення їх конструктивних, екологічних та економічних характеристик. Можна відзначити, що аналіз рівнянь дозволяє проводити розрахунок настроювальних параметрів ПІД-регулятора в системі автоматичного керування процесом горіння "палива-повітря".
Список літератури
- Михайленко, В. С., Лещенко, В. В., Сакали, С. М., & Харченко, Р. Ю. (2020). Нейромережева система моніторингу показників шкідливих викидів суднового парового котла. Automation of Ship Technical Facilities, 26 (1), 41 – 57. https://doi.org/10.31653/1819-3293-2020-1-26-41-57.
- Mikhaylenko, V. S., Kharchenko, R. Y., & Shcherbinin, V. A. (2020). Analysis of the Predicting Neural Network Person Recognition System by Picture Image. Automatic Control and Computer Sciences, 54(3), 249 – 258. doi:10.3103/s0146411620030037.
- Ложечников В. Ф. Аналитическая многорежимная модель динамики газовоз душного тракта барабанного котла / В. Ф. Ложечников, В. С. Михайленко, И. Н. Максименко // Автоматика. Автоматизация. Электрические комплексы и системы (ААЭКС). – 2007. – №2(20). – С. 29 – 34.
- Instruction manual ship auxiliary boiler MAC – 35B / Mitsubishi heavy industries, LTD. https://pdf.nauticexpo.com/pdf/mitsubishi-heavy-industries-ship-ocean/boiler-mac-b/32135-20232.html.
- Леоненков А. Ю. Нечеткое моделирование в среде Matlab и fuzzyTech / А. Ю. Леоненков. – СПб.: БХВ, 2003. – 720 с.
- Sugeno M. On stability of fuzzy systems expressed by fuzzy rules with singleton consequents / M. Sugeno // IEEE Trans. Fuzzy Systems. – 1997. – № 7. – P. 201 – 224.
- Михайленко В.С. Моделювання процесу утворення шкідливих викидів у вихідних газах суднових парових котлів / В.С. Михайленко, В.А. Щербінін, В.В. Лещенко, Р.Ю. Харченко, Н.В. Ложечнікова // Informatics and Mathematical Methodsin Simulation Vol. 10 (2020), No. 3 – 4, pp. 154 – 166. doi: 10.15276/imms.v10.no3-4.154.
- Using Neural Network Technologies to Simulate the Working Processes of Ship Steam Boilers / Mikhailenko, V.S., Kharchenko, R.Yu., Shcherbinin, V.A., Leshchenko, V.V. // CEUR Workshop Proceedings this link is disabled, 2021, 3126. P. 367 – 373.
Ключові слова
- ship steam boiler; mathematical model; unclear methodology; approximation
- судновий паровий котел; математична модель; нечітка методика; апроксимація
Завантаження: 0
Перегляди: 315