Разработка автоматической системы регулирования температуры водообогреваемой спецодежды глубоководных водолазов

• Автор: Анисимов, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Обзор водолазных обогреваемых спецодежд

1.1. Общие сведения о водолазном спецснаряжении

1.2. Гидрокомбинезоны

1.2.1. Гидрокомбинезоны «сухого» типа

1.2.2. Гидрокостюмы «мокрого» и «полусохого» типов

1.2.3. Водообогреваемые гидрокомбинезоны

1.2.3.1. Примеры спецодежды, обеспечивающей водообогрев по открытой схеме с непосредственным контактом теплоносителя с телом водолаза
1.2.3.2. Примеры спецодежды, обеспечивающей водообогрев тела водолаза по открытой схеме через стенки нагревательных элементов (трубок)
1.2.3.3. Примеры спецодежды, обеспечивающей водообогрев водолаза по закрытой схеме
1.3. Жёсткие водолазные скафандры
Выводы по главе
Глава 2. Исследование температурных полей в обогреваемой спецодежде водолазов
2.1. Метод «сеток» (метод конечных разностей)
2.1. Расчёт и построение контурных температурных графиков для водообогреваемой спецодежды водолазов
2.1.1. Исследование вспененного полиэтилена
2.2. Исследование электрического нагревательного элемента
2.3. Расчёт мощности нагревательных элементов
Выводы по главе
Глава 3. Моделирование температурного поля обогреваемой одежды с помощью создания электротепловой аналогии
3.1. Электротепловая аналогия

3.3. Создание и исследование физической электротепловой модели пакета
системы «человек-одежда-окружающая среда»
Выводы по главе
Глава 4. Расчёт автоматической системы регулирования температуры водообогреваемой спецодежды глубоководных водолазов
4.1. Расчёт автоматической системы регулирования температуры
водообогреваемой спецодежды глубоководных водолазов с использованием трубчатого нагревательного элемента
4.2. Расчёт автоматической системы регулирования температуры
водообогреваемой спецодежды глубоководных водолазов с использованием резинового нагревательного элемента
4.3. Робастное управление
4.3.1. Расчёт робастно-устойчивой автоматической системы регулирования температуры водообогреваемой спецодежды глубоководных водолазов с использованием трубчатого нагревательного элемента
4.3.2. Расчёт робастной устойчивости автоматической системы регулирования температуры водообогреваемой спецодежды с учётом возможной 5%
погрешности в расчётах и измерениях
Выводы по главе
Глава 5. Экспериментальное исследование работы автоматической системы регулирования температуры обогреваемой спецодежды водолазов
5.1. Динамическая характеристика нагревательного элемента в спецодежде водолаза
5.2. Компьютерное моделирование работы автоматической системы регулирования температуры спецодежды с релейным, П и ПИ-регуляторами
5.2.1. Компьютерное моделирование работы АСР температуры спецодежды с релейным регулятором
5.2.2. Компьютерное моделирование работы АСР температуры спецодежды с
регулятором
п',.)* Р 1 >' ^1{,Л ,1'И »?■'* ^ *1,1 V' '

5.2.3. Компьютерное моделирование работы АСР температуры спецодежды с ПИ-регулятором
5.3. Лабораторное исследование работы автоматической системы регулирования температуры обогреваемой одежды с релейным регулятором
5.3.1. Исследование работы АСР температуры обогреваемой спецодежды водолаза с использованием регулятора МИНИТЕРМ-
5.3.2. Исследование работы АСР температуры обогреваемой спецодежды водолаза, с использованием регулятора на основе МК АТйпу
5.3.3. Построение переходных характеристик температуры нагревательного
элемента и температуры на поверхности человеческого тела
Выводы по главе
Заключение
Библиографический список
Приложение 1. Пример расчёта распределения температуры с помощью метода
«сеток» на ЭВМ
Приложение 2. Схема компьютерной модели электротепловой аналогии
Приложение 3. Расчёт коэффициентов передаточной функции объекта АСР температуры водообогреваемой спецодежды водолазов с трубчатым
нагревательным элементом
Приложение 4. Пример расчёта и построения ЛАФЧХ и переходных характеристик АСР температуры водообогреваемой спецодежды водолазов с
помощью ЭВМ
Приложение 5. Расчёт коэффициентов передаточной функции объекта АСР температуры водообогреваемой спецодежды водолазов с резиновым
нагревательным элементом
Приложение 6. Определение устойчивости автоматической системы
регулирования температуры водообогреваемой спецодежды водолазов с помощью метода Рауса-Гурвица на ЭВМ

функции в отдельных точках (узлах) сетки (рисунок 2.1). Дифференциальное уравнение для этого случая имеет вид:
Э20 .
- = 0.
(2.1)
дх2 ду
В результате преобразований дифференциального уравнения (2.1) можно получить соответствующее ему уравнение в конечных разностях.
Рисунок 2.1 - К выводу уравнения теплопроводности в конечных разностях для двумерного температурного поля
Координаты точки х и у, температуры© 17, 012, 016, 018, 022, в точке 17 и узлах сетки 12, 16, 18, 22 соответственно.
Градиент температур в направлении оси х для точки 17 можно написать в виде:
V >Х + I

(2.2)
дх>х + (АхПу' д^.
Точность последнего равенства возрастает с уменьшением Ах.
Аналогично градиент температуры в направлении точки 17' можно написать в виде:
(2.3)

Теперь можно определить вторую производную в направлении оси х для точки 17":
,Э20Л 1 Г,Э©Л ,30ч , 1 ,г ,
дх2 Ах Эх ^х+(Ах/2')'У Эх ^х-<Ы2),у~ Дх2 12 22 1?)‘ ( )