Slavinskyi D. Automation of the control process for the motorized respirator based on the regulation of cyclic flows

Українська версія

Thesis for the degree of Candidate of Sciences (CSc)

State registration number

0424U000121

Thesis Registration Form

0424U000121.pdf

Applicant for

Specialization

  • 05.13.07 - Автоматизація процесів керування

20-06-2024

Specialized Academic Board

Д 09.052.03

Kryvyi Rih National University

Essay

The dissertation work, which is a completed scientific research work, solved the scientific and technical task of automating the process of controlling the air pressure in the mask space of the respirator by developing mathematical and simulation models and a motorized respirator control system, which take into account the patterns of air movement in the respirator and the capabilities of existing technical means. The object of research is the process of controlling the air pressure in the under-mask space of a motorized respirator. The purpose of the dissertation is to increase the efficiency of the motorized respirator by developing an automated system for controlling the air pressure in the mask with compensation for the effect of cyclic air flows in different modes of human breathing. To solve the task, the methods of mathematical statistics were used in the analysis of data from experimental studies and the influence of breathing modes on the operation of a motorized respirator, the method of the theory of the transportation of gaseous substances in the analytical description of the movement of the air flow in a motorized respirator, the planning of an experiment to determine the parameters of the physical model of a motorized respirator, the method of least squares to obtain coefficients of approximate functions, methods of automatic control theory for the development and modeling of the air pressure control system in the mask of a motorized respirator. A mathematical model of a motorized respirator in the form of a transfer function was developed and its compliance was confirmed by comparing it with the results of the physical model. The parameters of the harmonic signal in the form of a sine wave with the frequency and amplitude corresponding to different modes of the worker's physical load for the formation of the breathing signal during the study of the operation of the simulated model of the motorized respirator were determined. A method of controlling the air pressure in the undermask space of a motorized respirator is proposed, taking into account the dependence of the cyclicity of air flows on breathing and changes in the intensity of the worker's physical load with the development of appropriate software, the functioning of the control system both separately and as part of the control system for the operation of the motorized respirator. This made it possible to obtain a degree of compensation of pressure deviations during breathing in the range of 88.6-95% at a pressure setting of 300 Pa. An experimental sample of a motorized respirator was developed, which is used for further studies of the influence of various parameters on its functioning. In the framework of laboratory studies at NVP "Standard"; LLC, with the participation of testers, the protective efficiency of an experimental sample of a motorized respirator was determined and it was established that the average protection coefficient ranged from 99.93-99.97%, which meets the requirements of the EN 12941:2004.

Read more

Research papers

1. Чеберячко С. І., Чеберячко Ю. І., Дерюгін О. В., Славінський Д. В. Протипиловий респіратор з вимірювачем перепаду тиску. Вісник НТУУ «КПІ». Серія Радіотехніка, Радіоапаратобудування. 2019. № 78. С. 43–51. https://doi.org/10.20535/RADAP.2019.78.43-51 (Web of Scincе)

2. Cheberiachko S., Slavinskyi D., Cheberiachko Yu., Deryugin O. Mathematical model of air flow movement in a motorized filter respirator. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2023. №3. P. 97–103. https://doi.org/10.33271/nvngu/2023-3/097 (Scopus)

3. Чеберячко С. І., Чеберячко Ю. І., Дерюгін О. В., Славінський Д. В., Клімов Д. Г. Фільтрувальний респіратор з примусовою подачею повітря. Вісник Приазовського державного технічного університету : зб. наукових праць ДВНЗ «ПДТУ». Маріуполь, 2020. Вип. 41. С. 155–171. https://doi.org/10.31498/2225-6733.41.2020.226205

4. Славінський Д. В. Визначення моделі моторованого респіратора для дослідження режимів його роботи. Збірник наукових праць НГУ. 2023. №72. С. 172–185. https://doi.org/10.33271/crpnmu/72.172

5. Slavinskyi D., Bilko T., Cheberyachko Y., Cheberyachko S., Deryugin O. Improvement of motorized design filtering respirator. Machinery & Energetics. 2023. №14(1). P. 24–35. https://doi.org/10.31548/machinery/1.2023.24 (Scopus)

6. Славінський Д. В., Ткачов В. В., Бойко О. О., Чеберячко Ю. І. Вдосконалення моделі динаміки тиску в масці моторизованого фільтрувального респіратора як об'єкта керування. Збірник наукових праць НГУ. 2023. №73. С.144–153. https://doi.org/10.33271/crpnmu/73.144

7. Slavinskyi D., Bilko T., Cheberyachko Yu., Cheberyachko S., Deryugin O. Automated air pressure control system in a motorised breathing apparatus. Machinery & Energetics. 2024. №15(1). P. 9–22. https://doi.org/10.31548/machinery/1.2024.09 (Scopus)

8. Славінський Д.В. Особливості математичного моделювання респіратора з примусовою подачею повітря. XIІI Міжнародна науково-технічна конференція студентів, аспірантів та молодих вчених «Наукова весна»: тез. доп. міжнар. наук.-тех. конф., м. Дніпро, 1–3 берез. 2023 р. / НТУ «ДП», 2023. С. 156–157. URL: http://ir.nmu.org.ua/handle/123456789/163871

9. Славінський Д.В., Бойко О.О., Воскобойник Є.К. Перспективи розвитку засобів індивідуального захисту органів дихання. Науково-практична конференція Міжнародний форум: безпечна, комфортна та спроможна територіальна громада”: тез. доп. конф., м. Дніпро, 11–13 жовт. 2023 р. / НТУ «ДП», 2023. С. 139–140. URL: http://repositsc.nuczu.edu.ua/bitstream/123456789/19824/1/%D0%A1%D0%B1%D0%BE%D1%80%D0%BD%D0%B8%D0%BA_%D1%80%D0%B0%D0%B1_%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BD%D1%82_29.12.23.pdf

10. Славінський Д.В., Клімов Д.Г., Чеберячко Ю.І. Удосконалення роботи моторизованого фільтрувального респіратора. Науково-практична конференція Міжнародний форум: безпечна, комфортна та спроможна територіальна громада”: тез. доп. конф., м. Дніпро, 11–13 жовт. 2023 р. / НТУ «ДП», 2023. С. 150–151. URL: http://repositsc.nuczu.edu.ua/bitstream/123456789/19824/1/%D0%A1%D0%B1%D0%BE%D1%80%D0%BD%D0%B8%D0%BA_%D1%80%D0%B0%D0%B1_%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%B8%D0%B0%D0%BD%D1%82_29.12.23.pdf

11. Славінський Д.В. Дослідження роботи системи керування тиском повітря в масці моторованого респіратора при різних режимах дихання. ХІ Міжнародна науково-технічна конференція студентів, аспірантів та молодих вчених «Молодь: наука та інновації»: тез. доп. міжнар. наук.-тех. конф. м. Дніпро, 22–24 лист. 2023 р. / НТУ «ДП», 2023. С. 457–459 URL: http://ir.nmu.org.ua/handle/123456789/164436

12. Славінський Д.В. Ідентифікація сигналу «Дихання людини» для імітаційної моделі системи керування моторизованим респіратором. I (VII) Міжнародна науково-практична конференція здобувачів вищої освіти і молодих учених «Інформаційні технології: теорія і практика»: тез. доп. міжнар. наук.-тех. конф. м. Дніпро, 20–22 берез. 2024 р. / НТУ «ДП», 2024. С. 132. URL: https://sau.nmu.org.ua/ua/science/conference/ITTP/international/ProgramITTP2024.pdf

13. Славінський Д.В., Воскобойник Є.К. Аналіз систем керування моторованими повітронагнітальними фільтрувальними пристроями. Сталий розвиток: захист навколишнього середовища. Енергоощадність. Збалансоване природокористування. ІХ Міжнародний молодіжний конгрес: зб. матер. м. Львів, 28-29 берез. 2024 р. / Київ, 2024. С. 93. URL: https://sci.ldubgd.edu.ua/bitstream/123456789/13434/1/zbirnykixmizhnarodnyymolodizhnyykongres28-29032024fin_removed.pdf

Read more

Files

autoreferat-aref_slavinskyi.pdf

dis_slavinskyi.pdf

Similar theses

0424U000123

Dmytro Shvets

Automated control of ferruginous quartzites grinding process with determination of its properties using nuclear-physical and magnetometric methods

0423U100160

Olexiy Sytnikov

Modeling and automatic control of the thermal regime of a bath-type glass furnace

0523U100075

Yukhymchuk Mariia S.

Decentralized coordinated control of distributed cyber-physical systems with multi-zone thermal objects

0522U100118

Kozlov Oleksii V.

Methods and models of optimization-oriented synthesis for the improvement of intelligent control systems of nonlinear dynamic objects.

0522U100053

Igor A. Kotov

Automation of emergency dispatch control processes for power systems of the mining and metallurgical complex on the basis of evolutionary incorporation of professional ontologies