HUSSAIN MOHAMMED, M. Optimalizace parametrů asynchronního motoru [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2012.
Pan Mohammed Hussein Mohammed zahájil doktorské studium v roce 2006. Zároveň požádal o přerušení studia na jeden rok vzhledem k vízovým problémům. Studium bylo od počátku distanční formou. Ve své práci se zabýval možností simulace dynamického chování asynchronního motoru. K optimalizaci náhradního obvodu využil metodu Diferenciální evoluce jako jednu z metod umělé inteligence. Za přínos práce lze považovat především určení měnících se parametrů obvodového modelu při rozběhu motoru. Během studia publikoval celkem devět článků a má podíl na jednom funkčním vzoru. Disertant ukončil s vyznamenáním studium na VA AZ v Brně v roce 1988. V letech 1988 – 1998 působil v různých technických funkcích v irácké armádě, od r. 1998 do r. 2005 pracoval jako učitel na Al Mustansiria University Bagdad, Irak. Přes všechny potíže při studiu, kdy si musel v cizí zemi zajistit životní prostředky, prokázal schopnost samostatné práce a splňuje v případě úspěšné obhajoby požadavky na udělení titulu PhD. a proto práci doporučuji k obhajobě.
Oponentní posudek disertační práce k získání akademického titulu Doktor (Ph.D.) Autor práce: Msc. Ing. Mohammed Hussein Mohammed Vysoké učení technické v Brně, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, Ústav výkonové elektrotechniky a elektroniky Téma práce: Optimalizace parametrů asynchronního motoru Školitel: Doc. Ing. Čestmír Ondrůšek, CSc. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií, Ústav výkonové elektrotechniky a elektroniky Rozsah práce: 91 stran (vlastní práce včetně obsahu a použité literatury 81 stran, dále čelní list, prohlášení, poděkování, klíčová slova, abstrakt, bibliografická citace seznam použitých symbolů a seznam obrázků zahrnující i tabulky 10 stran). Rekapitulace cílů práce Oponovaná disertační práce shrnuje výsledky, dosažené disertantem při teoretickém a experimentálním zkoumání možností nalezení parametrů náhradního obvodu asynchronního motoru pro výpočet jeho statických a dynamických charakteristik. Zvolenou metodou optimalizace je využití algoritmu diferenciální evoluce v kombinaci s matematickým modelem vybraného motoru. Pro řešení vybraných veličin matematického modelu bylo zvoleno simulační prostředí Matlab/Simulink a pro ověření teoretických výsledků byly tyto porovnány s experimentálně získanými daty dvou typů asynchronních motorů. Cíle práce jsou formulovány v kapitole 3. 3 na str. 22. Za koncepční cíl práce považuji vytvoření metodiky pro nalezení skutečných parametrů prvků náhradního obvodu asynchronního motoru, odpovídajících reálnému chování motoru v ustáleném stavu i v přechodových stavech (např. při rozběhu). Konkrétními cíli pak bylo nalezení parametrů těchto prvků pro stroj s normálním typem drážek a pro stroj s hlubokými drážkami a ověření použitého přístupu porovnáním výsledků simulačního modelování a experimentu provedeného na dvou konkrétních strojích. Konstatuji, že kvalitní splnění těchto cílů s využitím umělé inteligence představuje disertabilní problém. Charakteristika práce a její výsledky Práce je členěna do osmi kapitol, přičemž kapitola 1 je úvod a kapitola 8 je závěr, ve kterém jsou shrnuty dosažené výsledky práce. Zde však postrádám explicitní formulaci přínosů práce pro rozvoj oboru a pro rozvoj vědy, technickou praxi a pedagogický proces. V Kap. 1 (Úvod) jsou stručně shrnuty důvody, pro které je důležité znát co nejpřesněji skutečné hodnotu parametrů prvků náhradního schématu motoru, není však jasné, jak tato problematika souvisí s diagnostikou stavu motoru, proč by mělo být „nečekané selhání“ nevýhodou právě asynchronního motoru a zcela zmateně působí text o „... dynamicky náročných tyristorových elektrických pohonech ........“ na str. 12. Druhá kapitola práce (Přehled dosavadního vývoje) obsahuje stručné abstrakty 18 pramenů zabývajících se různými aspekty návrhu, konstrukce, řízení a modelování asynchronních motorů. Uvedené prameny jsou až na výjimky z českého prostředí, některé z nich nemají vztah k řešené problematice, zcela chybí internetové prameny, atd. Závažným nedostatkem této kapitoly je naprostá absence kritického vyhodnocení těchto pramenů a z něho plynoucích motivace a cílů disertace. Ve třetí kapitole (Formulace problémů a cílů jeho řešení) je nejprve formulován přístup k řešení – použití vhodného matematického modelu a modelování v prostředí Matlab/Simulink , poté je stručně popsán algoritmus diferenciální evoluce, dále je zcela bez souvislostí zařazena zmínka o META diferenciální evoluci a konečně jsou v kap. 3. 3 formulovány cíle práce. Text kapitoly obsahuje mnoho chyb, nejednoznačností (např. názvy parametrů diferenciální evoluce v Tab. 3. 2–1 a v textu na str. 21, odkaz na neexistující tabulku 1, nejasná definice účelové funkce na str. 20, odkaz na Obr. 3. 2. 2, který ovšem v práci není, atd.), takže celý text je na hranici srozumitelnosti. Cíle jsou však formulovány srozumitelně, i když z předchozího textu explicitně nevyplývají. Ve čtvrté kapitole (Statické a dynamické modely asynchronního motoru) jsou postupně popsány známé modely motoru (definice prostorových vektorů, jejich transformace z os vinutí a, b, c do souřadnic , a naopak, transformace z os vinutí a, b, c do souřadnic d, q, ze souřadnic d, q do souřadnic , , ze souřadnic d, q do souřadnic a, b, c, atd., matematický model v stavových souřadnicích , ,pro ustálený stav a přechodové děje). Většinu kapitoly považuji za nadbytečnou – vzhledem k cílům práce stačilo z literatury převzít model motoru v souřadnicích , . Navíc je celá kapitola zatížena řadou tiskových i věcných chyb v rovnicích, např. rovnice (4. 8), (4. 24) (4. 57) (4. 78) záměny indexů za plný font veličin, skenované obrázky s jiným typem písma, než text a rovnice v kapitole, absence odvození rovnice pro moment motoru, atd. Pátá kapitola (Simulace motoru) obsahuje disertantem vytvořený model motoru včetně transformace souřadnic , , do souřadnic d, q a aplikace modelu na stanovený asynchronní motor a získání parametrů prvků náhradního schématu tohoto motoru z měření nakrátko a naprázdno. Zde prezentované výsledky lze vcelku akceptovat, přesto zůstává řada otázek a nejasností – Obr. 5. 1 až 5. 9 prezentují nejen „Připojení nezatíženého motoru na síť“, ale zahrnují i připojení zatěžovacího momentu 39 Nm v čase cca 1 sekunda, Obr. 5. 10 až 5. 19 neprezentují „Zkrat jedné fáze statoru v čase 2 s“, nýbrž stavy při přerušení jedné fáze statoru, jak je správně uvedeno v legendě k těmto obrázkům, hodnoty parametrů náhradního schématu získané z měření nakrátko a naprázdno příliš nekorespondují s jmenovitými hodnotami uvedenými na str. 33, nejasné je provedení měření nakrátko a za nepravděpodobné považuji, že účiník naprázdno i nakrátko je stejný, atd. Prakticky tytéž aplikace jsou prezentovány pro jiný motor s cca 10%-ním výkonem, ovšem bez získání parametrů prvků náhradního schématu tohoto motoru z měření nakrátko a naprázdno, a za vysvětlení by rozhodně stály zásadně rozdílné průběhy rotorových proudů na Obr. 5. 44 a 5. 57. Přes všechny výhrady však zde disertant prokázal použitelnost jím vytvořeného simulačního modelu. Šestá kapitola (Optimalizace stacionárních parametrů motoru použitím algoritmu umělé inteligence) spolu s obsahem kapitoly 7 (Optimalizace dynamických parametrů motoru použitím algoritmu umělé inteligence) jsou důležitými výstupy disertační práce a jejich obsah lze považovat za prokázání splnění stanovených cílů disertace. I zde však lze nalézt řadu nepřesností, nedůsledností a nejasností – proč disertant přešel k jinému značení veličin ve schématech, které navíc nesouhlasí se značením v rovnicích (zde je převzato značení z Théveninova teorému pro stejnosměrný ustálený stav), proč byly formulovány cílové funkce optimalizační úlohy právě tak, je uvedeno v rovnicích (6. 11) a (6. 28), jak vypadala cílová funkce při optimalizaci podle kap. 7. 2, co je příčinou nestandardního průběhu momentových charakteristik při velkých skluzech na Obr. 7. 2. 2 až (7. 2. 4), zda opravdu vliv proměnných parametrů prvků náhradního schématu způsobí odběr neharmonického proudu (viz např. Obr. 7. 2.5), atd. V kapitole 8 (Závěr) je stručně shrnut cíl disertační práce a metodika způsobu jeho dosažení. Jak již bylo řečeno výše, postrádám zde explicitní formulování původních přínosů pro rozvoj vědního oboru, pro technickou praxi, a pro výchovně-vzdělávací proces. K požadovaným bodům posudku uvádím: 1. Námět práce odpovídá oboru disertace je nepochybně aktuální, protože použití algoritmů umělé inteligence je stále předmětem intenzivního výzkumu a vývoje. 2. V práci lze nalézt původní přínosné části, i když je disertant explicitně neformuloval. Za přínos pro rozvoj vědního boru lze považovat ověření hypotézy o nekonstantních parametrech prvků náhradního schématu asynchronního motoru v dynamických režimech jeho práce. Pro technickou praxi a pro výchovně-vzdělávací proces lze přínosy spatřovat v získání zkušeností v použití simulačních prostředků pro stanovenou optimalizační úlohu. 3. Doložená publikační činnost doktoranda je dostatečná (celkem 9 publikací), poněkud horší je to s vytvořenými produkty. Jádro disertace bylo dostatečně publikováno ve formě jedné časopisecké publikace a několika konferenčních sborníků. 4. Z přehledu tvůrčí činnosti disertanta vyplývá, že se jedná o pracovníka s potřebnou vědeckou erudicí, praktické a experimentální dovednosti nemohu z předložených materiálů posoudit. 5. Formální úprava disertační práce má slabší úroveň. Práce je v zásadě srozumitelná, ale textová část je příliš stručná, postrádám v ní vysvětlující komentáře k obrázkům a terminologie není vždy jednoznačná a technicky správná. Kladem práce po formální stránce je její členění do logických kapitol a jasná formulace cílů, postrádám však explicitní formulaci vlastního teoretického a praktického přínosu disertační práce. Seznam zkratek není úplný a není řazen podle abecedy a značení veličin se v práci tohoto seznamu nedrží důsledně. To značně ztěžuje orientaci v práci. Práce má vcelku dobrou grafickou úroveň (obrázky, tabulky, grafy), rušivě ale působí skenované obrázky v kap. 4 až 7 a číslování obrázků dvoučíselným označením v kap. 4 a 5 a tříčíselným označením v kap. 3, 6 a 7. Citace jsou ojedinělé a neumožňují příliš dobrou orientaci mezi převzatými podklady a vlastními výsledky práce disertanta – to se týká především experimentálně získaných dat. Vzhledem k tomu, že disertant je cizinec, nehodnotím práci po stránce jazykové. Závěr: Celá disertační práce svědčí o tom, že disertant ovládá na požadované úrovni metody vědecké práce, má přiměřené teoretické a praktické dovednosti v oboru, je schopen přinášet nové poznatky a v technické praxi je aplikovat. Rád konstatuji, že je perspektivním vědecko-výzkumným pracovníkem. Pan Msc. Ing. Mohammed Hussein Mohammed prokázal schopnost a připravenost k samostatné činnosti v oblasti výzkumu a vývoje a tím splnil podmínky stanovené v § 47, odst. 4 zákona č. 111/1998 Sb. o vysokých školách. Proto doporučuji, aby mu byl po úspěšné obhajobě udělen akademický titul „doktor (Ph.D.)“. Během rozpravy požaduji zodpovězení následujících otázek: 1. Vysvětlete na některém z Vašich výsledků, čím by se lišil algoritmus META diferenciální evoluce od Vámi použitého přístupu? 2. Vysvětlete, jak byla získána rovnice (4. 56) z předchozích rovnic! 3. Popište experimentální pracoviště a průběh experimentu při získání dat uvedených např. v Tab. 6. 1–1 a Obr. 6. 1. 7 a vysvětlete rozdíly hodnot parametrů prvků náhradního schématu motoru typu AOM160M2 zjištěných měřením naprázdno a nakrátko a jejich jmenovitých hodnot, uvedených na str. 33! 4. Zdůvodněte formulaci cílových funkcí optimalizační úlohy uvedených v rovnicích (6. 11) a (6. 28) a uveďte formulaci cílové funkce při optimalizaci podle kap. 7. 2! Doc. Ing. Vladislav Singule, CSc. Ústav výrobních strojů, systémů a robotiky Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Technická 2 616 69 Brno V Brně dne 4. října 2012
Oponentní posudek doktorské disertace MSc. Ing. Mohammed Hussein Mohammed: Optimalizace parametrů asynchronního motoru Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně Oponent: Doc. Ing. Petr Voženílek, CSc., Fakulta elektrotechnická ČVUT v Praze Technická 2, 166 27 Praha 6 Trojfázový asynchronní motor s kotvou nakrátko je v současné době nejrozšířenější pohonnou jednotkou používanou v elektrických pohonech v průmyslové praxi. Důvodů je několik: Motor je jednoduché a robustní konstrukce, jeho výrobní cena je tudíž poměrně nízká ve srovnání se stejnosměrným motorem. Pro svou jednoduchost je asynchronní motor méně náchylný k poruchám a je tedy relativně spolehlivý a nenáročný na obsluhu a provoz. Charakteristiky asynchronního motoru jsou příznivé pro provoz například pro relativně malou závislost otáček na zatížení, zvláště u velkých výkonů. Navíc chybí technologicky a výrobně náročný komutátor a odpadají i komutační děje, které mohou být zdrojem poruch a v důsledku toho nižší spolehlivosti a současně i účinnosti. V současnosti s rozvojem výkonové elektroniky je možno charakteristiky asynchronního motoru přizpůsobit tak, aby mohly nahradit výrobně i provozně dražší stejnosměrné motory. Význam asynchronních motorů vyvolává požadavek na zvyšování spolehlivosti, tzn. na hledání vhodných postupů umožňujících vyloučit selhání pohonné jednotky tím, že umožní odhalovat případné závady na motoru v pokud možno co nejkratší době. Předložená disertace se zabývá možnostmi, jak kontinuálně shromažďovat a vyhod-nocovat data potřebná k odhalování problémů při chodu stroje. Disertant v počáteční fázi řešení nejprve zpracoval matematický model asynchronního motoru pro popis chování stroje při vybraných podmínkách práce. K řešení soustavy lineárních diferenciálních rovnic s periodicky proměnnými koefi-cienty, které popisují vytvořený model, disertant použil transformace, jež převádí trojfázový systém veličin na systém dvoufázový, který je popsán soustavou lineárních diferenciálních rovnic s konstantními koeficienty, která je řešitelná dostupnými prostředky. Disertace se dále věnuje pojmu diferenciální evoluce, která je součásti umělé inteligence umožňující provádět analýzu asynchronních strojů s velkou přesností. Algoritmus diferen-ciální evoluce je výhodný jednak pro jednoduchost programování, rychlost řešení, jednak pro velkou přesnost. Cíle disertace jsou formulovány v kapitole 3.3 na straně 22 písemné zprávy: 1. Optimalizace parametrů náhradního schématu asynchronního motoru pro výpočet static-kých a dynamických charakteristik. 2. Simulace vybraných charakteristik a porovnání s naměřenými hodnotami. Po prostudování písemné zprávy je možno konstatovat, že práce stanovené cíle v dostatečném rozsahu splnila. Vyjádření k požadovaným bodům hodnocení: 1) Námět práce odpovídá oboru disertace a z hlediska současného stavu vědy je aktuální. 2) Předložená disertační práce vykazuje původní přínos v použití algoritmu umělé inteligence v optimalizaci parametrů asynchronního motoru. Pro řešení zadaného úkolu disertant vhodným způsobem použil v současné době dostupných moderních metod matematického modelování a simulací. 3) Jádro disertace bylo dostatečně publikováno ve formě 9 příspěvků na konferencích a jedné realizace funkčního vzorku. 4) Seznam publikační činnosti napovídá, že se disertant problematikou modelování a simulací zpracovanou v disertaci podrobně a systematicky zabývá. Je možno usuzovat na to, že disertant Mohammed H. Mohammed je v problematice orientován a v oblasti parametrů asynchronních strojů má dostatečné znalosti. Po formální stránce je možno práci vytknout přílišnou stručnost textu a nedostatek vysvětlujících komentářů k průběhům veličin v bohatě vybavené obrazové části písemné zprávy. Předpokládám, že je disertant doplní při ústní obhajobě. Některé poznámky, které zde uvádím, nemají rozhodující vliv na kvalitu práce, ale negativně poznamenávají vnější dojem, např.: - str.322-5 – zmatený text, nedostatečná konečná redakce textu, i dále namátkou uvádím 423. - str.46-64 – Soubor obrázků bez hlubšího komentáře, např. počátek děje, zdůvodnění průběhů apod. Podobně str. 71-77, str. 86-88. Závěrečné vyjádření: Disertant Mohammed H. Mohammed v předložené disertaci osvědčil, že ovládá vědecké metody práce, má teoretické znalosti dané problematiky a přinesl nové poznatky pro jejich uplatnění v praxi. Tím splnil nutné podmínky pro získání akademicko-vědeckého titulu Ph.D. pro obor Silnoproudá elektrotechnika a elektroenergetika. Disertační práci pana MSc. Ing. Mohammeda H. Mohammeda doporučuji k obhajobě. Dotazy k práci: 1. str.1212 – Jaké nečekané selhání AM má disertant na mysli? 2. str.1312 – Proč tak kategoricky autor vylučuje možnost určení ztrát v železe? 3. str.49 obr 5,12 – Proč při přerušení jedné fáze statorové proudy poklesnou? 4. Jaký je předpoklad konkrétního využití výsledků práce v praxi? V Praze dne 3.9.2012 Doc. Ing. Petr Voženílek, CSc.
eVSKP id 58708