№72-15
Визначення моделі моторованого респіратора для дослідження режимів його роботи
Д.В. Славінський1
1 Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2023, 72:172-185
https://doi.org/10.33271/crpnmu/72.172
Full text (PDF)
АНОТАЦІЯ
Мета. Обґрунтування технічних рішень при створенні експериментальної установки моторованого респіратора, розробка дослідницької системи, планування та проведення експерименту, визначення структури об’єкта та її параметрів, підтвердження адекватності отриманої імітаційної моделі моторованого респіратора до об’єкта керування відповідно до умов технологічного процесу.
Методика досліджень. Дослідження виконувалися на експериментальній установці шляхом активного експерименту. Для контролю за тиском запропоновано використати датчик, з аналоговим виходом та контролер для реєстрації даних. За рахунок варіювання швидкості обертання вентилятора визначалося значення тиску в масці респіратора. На підставі отриманих даних проводилася структурна і параметрична ідентифікація та перевірка отриманої моделі на адекватність до об’єкта керування за критерієм Фішера.
Результати дослідження. За результатами дослідження встановлено, що моторований респіратор за каналом «швидкість обертання вентилятора – тиск в масці» є несиметричним об’єктом. Процеси збільшення та зменшення тиску відповідають за формою експоненційним функціям та можуть бути описані аперіодичними ланками першого порядку з різними постійними часу. На підставі аналізу структури об’єкта керування створена відповідна несиметрична модель в якій аперіодичні ланки представлені у просторі стану. Шляхом оцінки параметрів визначені постійні часу та коефіцієнт посилення моделі. За критерієм Фішера підтверджено адекватність отриманої імітаційної моделі до об’єкта керування.
Наукова новизна. Уперше отримано неперервну передаточну функцію моторованого респіратора у вигляді комплексу двох аперіодичних ланок першого порядку з різними постійними часу.
Практичне значення. Запропоновано універсальний метод отримання імітаційних моделей моторованих респіраторів за рахунок використання розробленої експериментальної установки та середовища імітаційного моделювання Simulinkматематичного пакету MATLAB. Отримана імітаційна модель моторованого респіратора дозволяє досліджувати режими його роботи з метою визначення вимог до системи керування та її подальшого синтезу з використанням різноманітних регуляторів.
Ключові слова: моторований респіратор, експериментальна установка, ідентифікація, імітаційна модель, дослідження, критерії якості математичної моделі.
Перелік посилань
1. Травматизм на виробництві: скільки було випадків і де найнебезпечніше працювати в Україні. (2021). Аналітичний портал Слово і діло. https://www.slovoidilo.ua/2021/04/28/infografika/suspilstvo/travmatyzm-vyrobnycztvi-skilky-bulo-vypadkiv-najnebezpechnishe-pracyuvaty-ukrayini
2. Профілактика виробничого травматизму та професійних захворювань за 2022 рік (2023). Фонд соціального страхування України. Статистичні дані. http://www.fssu.gov.ua/fse/control/main/uk/publish/article/985104
3. Penteado, J. O., Peres, T. G., Ramires, P. F., de Lima Brum, R., da Silva Freitas, L., Volcão, L. M., dos Santos, M., & Da Silva Júnior, F. M. R. (2022). Trends in pneumoconiosis in Brazil, 1979–2019. Occupational Medicine, 72(6), 386–393.
https://doi.org/10.1093/occmed/kqac017
4. Cole, K., Glass, D., Bence, T., Pisaniello, D., Knott, P., Rowett, S., & Johnson, S. (2023). Prevention of the Occupational Silicosis Epidemic in Australia: What Do Those Who Assess Workplace Health Risk Think Should Be Done Now? Annals of Work Exposures and Health, 67(2), 281–287.
https://doi.org/10.1093/annweh/wxac064
5. Saran, S. (2021). CPR in COVID-19: Should We Use the PAPR to Keep the Savior Safe? Indian Journal of Critical Care Medicine, 25(8), 950–950.
https://doi.org/10.5005/jp-journals-10071-23925
6. Licina, A., & Silvers, A. (2021). Use of powered air-purifying respirator(PAPR) as part of protective equipment against SARS-CoV-2-a narrative review and critical appraisal of evidence. American Journal of Infection Control, 49(4), 492–499.
https://doi.org/10.1016/j.ajic.2020.11.009
7. Srinivasan, O., Vijayakumar, V., & Ganesamoorthi, A. (2021). COVID-19 pandemic: choosing a loose-fitting PAPR for better protection? Add an N95 FFR. Ain-Shams Journal of Anesthesiology, 13(1), 37.
https://doi.org/10.1186/s42077-021-00156-4
8. Weiss, R., Guchlerner, L., Weissgerber, T., Filmann, N., Haake, B., Zacharowski, K., Wolf, T., Wicker, S., Kempf, V. A. J., Ciesek, S., Stöver, T., & Diensthuber, M. (2021). Powered air-purifying respirators used during the SARS-CoV-2 pandemic significantly reduce speech perception. Journal of Occupational Medicine and Toxicology, 16(1), 43.
https://doi.org/10.1186/s12995-021-00334-y
9. Park, S. H. (2020). Personal Protective Equipment for Healthcare Workers during the COVID-19 Pandemic. Infection & Chemotherapy, 52(2), 165.
https://doi.org/10.3947/ic.2020.52.2.165
10. Wood, S. G. A. (2020). Numerical modelling of fluid flow through a powered air-purifying respirator filter. Newcastle University http://theses.ncl.ac.uk/jspui/handle/10443/5229
11. Wagner, N. A. (2012). Servo blower control for powered air purifying respirators. Thesis. Colorado State University. Fort Collins. https://mountainscholar.org/bitstream/handle/10217/75298/Wagner_colostate_0053N_114.pdf
12. Коваль, А.В. (2018). Ідентифікація та моделювання технологічних об’єктів: навч. Посібник. ЖДТУ.
13. Determination of air flow resistance of breath responsive, powered air-purifying respirators (PAPR’s) standard testing procedure (STP). (2005).National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). https://www.cdc.gov/niosh/npptl/stps/pdfs/RCT-APR-0065-508.pdf.
14. Лазарєв, Ю. Ф. (2011). Моделювання динамічних систем у Matlab. Електронний навчальний посібник. НТУУ "КПІ".
15. Шаруда, В.Г., Ткачов, В.В., & Бубліков, А.В. (2015). Дослідницька частина в кваліфікаційній роботі магістра: навч. посіб.Національний гірничий університет.
16. Documentation goodness Of Fit. (n.d.). Mathworks. Help Center https://www.mathworks.com/help/ident/ref/goodnessoffit.html
