zinet home
home home
home ИНТЕЛЛЕКТ-ПОРТАЛ
home Стартовал прием материалов в сборник XХХIX-й научной конференции. Требования к публикациям - в разделе "Объявления".

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

РЕСУРСЫ ПОРТАЛА:

Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 28 мая 2016 г.)


Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)


Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)


Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24-27 ноября 2015 г.)


Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13-17 октября 2015 г.)


Тридцать третья научно-практическая конференция
(20-27 мая 2015 г.)


Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2-7 апреля 2015 г.)


Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)


Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)


Двадцать девятая международная научно-практическая конференция
(19-25 ноября 2014 г.)


Двадцать восьмая международная научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)


Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)


Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)


Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)


Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)


Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабя 2013 г.)


Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноябя 2013 г.)


Первая международная научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцать первая научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)


Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февряля - 3 марта 2013 г.)


Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)


Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)


Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)


Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01 - 07 марта 2012 г.)


Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)


Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)


Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)


Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля - 04 мая 2011 г.)


Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)


Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)


Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)


Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)


Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)


Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)


Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)


Третья научно-практическая конференция
(20-27 декабря 2008 г.)


Вторая научно-практическая конференция
(1-7 ноября 2008 г.)


Первая научно-практическая конференция
(10-15 мая 2008 г.)



НАШИ ПАРТНЕРЫ:

Студия веб-дизайна www.zinet.info



Студия ландшафтного дизайна Флора-МК


Уникальное предложение!



Сайт-визитка - теперь
всего за 200 грн!

подробнее>>>



Дослідження Оцінювача коефіцієнта корисної дії насосу на основі нейронної мережі

 

Бур’ян С.О., Боднар Д.О.

Україна, м. Київ,

Національний технічний університет України «КПІ»

 

В статье разработан оценщик коэффициента полезного действия (КПД) насоса на основе штучных интеллектуальных нейронный сетей при измерении напора и производительности на выходе системы. Для тренировки нейронной сети были использованы каталожные статические характеристики насоса. Приведена структурная схема системы с оценщиком КПД насоса. Получены статические характеристики КПД насоса для разных скоростей вращения приводного асинхронного двигателя при работе оценщика.

 

Вступ. Сучасний насосний комплекс – це складна електромеханічна система, яка включає електромеханічні та електричні перетворювачі енергії, турбомеханізми, гідравлічну мережу та споживачів. На сьогоднішній день більшість таких систем включає перетворювач частоти, який дозволяє отримати до 40% економію електроенергії у порівнянні з нерегульованим електроприводом [1]. Однак при побудові математичних моделей насосних установок [2] не враховується зміна ККД насосу, а просто прирівнюють його до максимального значення. Це пов’язано з тим, що насоси, які виконують завдання тільки перекачування рідини, працюють на сталій робочій точці і при правильному налаштуванні системи ця точка дійсно може мати максимальний ККД. Однак, реально, гідравлічна мережа – це нелінійний обєкт, який має параметри, що змінюються у часі. Тому такий підхід є помилковим у випадках роботи насосу на споживачів зі змінним водоспоживанням. У роботі [3] показана методика розробки оцінювача ККД насосу на основі штучних нейронних мереж, але не проведено його дослідження та аналіз точності його роботи, що є досить актуальним завданням.

Мета роботи. Побудова та дослідження оцінювача ККД насосу на основі штучної нейронної мережі та каталожних статичних характеристик.

Матеріали досліджень. На рис. 1 представлена структурна схема насосного комплексу з оцінювачем ККД насосу на основі нейронної мережі.

 

Рис. 1Структурна схема насосного комплексу з оцінювачем ККД насосу

Математична модель насосу описується наступною системою рівнянь

 

                                ,                         (1)

                                                         ,                                                  (2)

                                                          ,                                                   (3)

де Q – продуктивність насосу; ан, – номінальний гідравлічний опір насосу; а(t) – гідравлічний опір мережі; Н0 – номінальний напір насосу при нульовій подачі; ω – кутова швидкість обертання насосу; ωн – номінальна кутова швидкість обертання насосу; χ – стала інтегрування; Мс момент навантаження на валу двигуна насосу;  – оцінене значення ККД насосу; Нст(t) – геодезична висота підйому води; ρ – густина води; g – прискорення вільного падіння; t – час.

Математична модель асинхронного двигуна представлена у вигляді відомої двофазної моделі в координатах статора а-b [4]. Перетворювач частоти апроксимований аперіодичною ланкою. Для тренування нейронної мережі були зняті каталожні статичні характеристики Q-H та Q-ККД для швидкостей від 2900 об/хв до 1000 об/хв з кроком 100 об/хв, представлені на рис. 2-3, для насосу з наступними номінальними параметрами: P = 30 кВт, H = 50,5 м, Q = 160м3 /год, ηнас = 80,2 %, n = 2900 об/хв.

 

Рис. 2 – Залежність напору насосу від його продуктивності

Рис. 3 – Залежність потужності насосу від його продуктивності

 

Для створення НМ оцінювача ККД насосу використаний пакет прикладних програм MatLab з редактором нейронних мереж Network/Data Manager. Масиви з бази даних Q та H є вхідними даними, а ККД є цільовою функцією. НМ вибрана двошаровою типу “feed-forward backpropagation” з 10, 1 нейронами, функцією тренування trainlm (алгоритм Левенберга-Марквардта, який найчастіше застосовується для задач апроксимації функцій), функціями активації tansig, purelin у відповідних шарах та часом тренування за умовчуванням 1000 епох.

Після тренування нейронної мережі було проведено дослідження точності оцінки ККД насосу. Для цього було використано п’ять характеристик, три з яких зі швидкостями 2900 об/хв 2400 об/хв 1900 об/хв взято з масиву для тренувань нейронної мережі та дві окремі каталожні характеристики зі швидкостями 2650 об/хв 2150 об/хв. Результати дослідження представлені на рис. 5.

 

Рис. 4 – Результати порівняння каталожних характеристик з характеристиками, що отримані при моделюванні системи з нейронною мережею

 

На рисунку пунктирними лініями позначені характеристики, що отримані на основі оцінювача ККД насосу, прямими – каталожні характеристики. При аналізі характеристик були отримані наступні максимальні відхилення оцінених ККД від каталожних: при n=2900 об/хв., ηmax=0,7 %; при n=2650 об/хв , ηmax=1 %; при n=2400 об/хв., ηmax=0,8 %; при n=2150 об/хв., ηmax=2,1 %; при n=1900 об/хв, ηmax=7 %.

З отриманих результатів можемо побачити, що похибка відхилення суттєво зростає при зменшення швидкості роботи насосу, що може бути компенсовано зняттям більшої кількості точок на низьких швидкостях при побудові каталожних характеристик, які використовуються для тренування нейронної мережі.

Висновки. Проведені дослідження методом математичного моделювання показали, що оцінювання коефіцієнта корисної дії насосу за допомогою отриманої нейронної мережі відбувається в межах необхідної точності. Підвищити точність можна шляхом збільшення кількості нейронів або застосування більших масивів для тренування нейронної мережі. Показаний підхід можна застосовувати для насосів будь-якої потужності з каталожними характеристиками довільного типу.

 

Перелік посилань

1.     Лезнов Б.С. Экономия электроэнергии в насосных установках / Б.С. Лезнов. –М.: Энергоатомиздат, 1991. -144с.

2.     Пєрвєєв С.В. Огляд математичних моделей відцентрових насосних установок / С.В. Пєрвєєв, Я.І. Петровський, С.О. Бур’ян // Доповіді за матеріалами Міжнародної науково-технічної конференції молодих учених, аспірантів і студентів. Сучасні проблеми електроенерготехніки та автоматики. – Київ: «Політехніка», 2013. – С. 339-341.

3.     Бур’ян С.О. Оцінювач коефіцієнта корисної дії насосу на основі нейронної мережі та каталожних характеристик / С.О. Бур’ян, Т.В. Грищук // Електромеханічні та енергетичні системи, методи моделювання та оптимізації. Збірник наукових праць ІХ Міжнародної науково-технічної конференції молодих учених і спеціалістів у місті Кременчук 07-08 квітня 2011 р. – Кременчук, КНУ, 2011. – с. 97-98.

4.     Leonhard W. Control of Electrical Drives. SpringerVerlag, Berlin: 1996. – 420 p.



Первая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(10-15 мая 2008 г.)


(отчет)
Вторая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(1-7 ноября 2008 г.)
(отчет)
Третья научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(20-27 декабря 2008 г.)
(отчет)
Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)
(отчет)
Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)
(отчет)
Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)
(отчет)
Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)
(отчет)
Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)
(отчет)
Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)
(отчет)
Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)
(отчет)
Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля 04 мая 2011 г.)
(отчет)
Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)
(отчет)
Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)
(отчет)
Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)
(отчет)
Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01-07 марта 2012 г.)
(отчет)
Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)
(отчет)
Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)
(отчет)
Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)
(отчет)
Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февраля - 3 марта 2013 г.)
(отчет)
Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)
(отчет)
Двадцать первая научно-практическая конференция
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Первая международная научно-практическая конференция
"Перспективные направления отечественной науки - ХХI век"
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноября 2013 г.)
(отчет)
Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабря 2013 г.)
(отчет)
Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)
(отчет)
Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)
(отчет)
Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)
(отчет)
Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)
(отчет)
Двадцать восьмая научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)
(отчет)
Двадцать девятая научно-практическая конференция"
(19-25 ноября 2014 г.)
(отчет)
Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)
(отчет)
Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)
(отчет)
Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2 - 7 апреля 2015 г.)
(отчет)
Тридцать третья научно-практическая конференция
(20 - 27 мая 2015 г.)
(отчет)
Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13 - 17 октября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24 - 27 ноября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)
(отчет)
Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)
(отчет)
Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 25 мая 2016 г.)
(отчет)

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

Copyright © Zinet.info. Разработка и поддержка сайта - Студия веб-дизайна Zinet.info