Tampereen yliopisto

Väitös: Matematiikalla tarkkuutta uusille lämpötilanhallintaratkaisuille

Jaa
Yksinkertainen on kaunista. Kun termostaatti havaitsee lämpötilan liian matalaksi, lämmitys napsahtaa päälle. Diplomi-insinööri Konsta Huhtala tutki väitöskirjatyössään, voisiko lämpötilaa automaattisesti hallinnoiva säätäjä perustua matemaattisesti monimutkaisiin malleihin, vaikka itse säätäjä olisi matemaattisesti yksinkertainen.

Konsta Huhtala tarkasteli väitöskirjassaan fluidien, kuten veden tai ilman, lämpötilan ja nopeuden käyttäytymistä kuvaavia matemaattisia malleja ja mahdollisuutta vaikuttaa tarkasteltujen mallien fluidille ennustamaan käyttäytymiseen. Erityisesti tavoitteena oli mallien matemaattisiin ominaisuuksiin perustuen suunnitella itsenäisesti toimivia säätäjiä, joilla fluidin lämpötila tai nopeus voitaisiin muuttaa halutuksi.

– Väitöstutkimuksessani tarkastelin tunnettuja matemaattisia malleja fluidien nopeudelle ja lämpötilalle. Tutkimukseni tavoitteena on ollut osoittaa, että näitä hyviksi todettuja malleja voidaan hyödyntää säätäjän suunnittelussa. Vaikka käytetyt mallit ovat matemaattisesti monimutkaisia, niihin perustuva säätäjä fluidin lämpötilan tai nopeuden ohjaamiseksi voi itse asiassa olla verrattain yksinkertainen, taustoittaa Huhtala.

Väitöstutkimus oli luonteeltaan perustutkimusta, jonka keskiössä oli tarkasteltujen fluidimallien matematiikkaan liittyvä tarkastelu. Niin kutsuttu mallipohjainen suunnittelu on eri muodoissa vahvasti läsnä ja siihen perustuvat ratkaisut yleisiä eri aloilla, mikä tuo mahdollisuuksia tutkimuksen soveltamiseen tulevaisuudessa.

– Huoneen lämpötilan säätö on keskeisin tutkimuksessa käsittelemäni havainnollistava esimerkki säätöongelmasta. Matemaattisesti voidaan mallintaa ilman liikettä ja lämpötilaa eri puolilla huonetta. Malliin pohjautuvalla säätöratkaisulla esimerkiksi lämpöpattereiden tai koneellisen ilmanvaihdon toimintaa voitaisiin parantaa sekä käyttömukavuuden että energiatehokkuuden saralla, valottaa Huhtala.

– Tutkimukseni ydin on perustunut matemaattisten lainalaisuuksien tarkasteluun, mallia kynä ja paperi. Toisaalta kehittämäni säätäjät ovat matematiikan puolesta robusteja, eli sietävät mallinnuksen epätarkkuuksia, mikä osaltaan parantaa niiden mahdollisuuksia toimia myös käytännössä. Olisikin mielenkiintoista nähdä tutkimukseni sovelluksena, miten suunnitellut säätöratkaisut suoriutuvat tosielämän säätötehtävistä verrattuna nykyisen valtavirran säätöratkaisuihin, päättää Huhtala.

Diplomi-insinööri Konsta Huhtalan matematiikan alaan kuuluva väitöskirja Robust Output Regulation of Thermal Fluid Flows tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston Informaatiotieteiden ja viestinnän tiedekunnassa perjantaina 8.4.2022 kello 12 Tietotalon salissa TB109, Korkeakoulunkatu 1, Tampere. Vastaväittäjänä toimii Associate Professor Vivek Natarajan Indian Institute of Technology Bombaysta. Kustoksena toimii Associate Professor Lassi Paunonen Informaatiotieteiden ja viestinnän tiedekunnasta.

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

Konsta Huhtala
040 834 8916
Konsta.huhtala@tuni.fi

Kuvat

Linkit

Tietoja julkaisijasta

Tampereen yliopisto
Tampereen yliopisto
Kalevantie 4
33014 TAMPEREEN YLIOPISTO

p. 0294 5211https://www.tuni.fi

Tampereen yliopisto kytkee yhteen tekniikan, terveyden ja yhteiskunnan tutkimuksen ja koulutuksen. Teemme kumppaniemme kanssa yhteistyötä, joka perustuu vahvuusalueillemme sekä uudenlaisille tieteenalojen yhdistelmille ja niiden soveltamisosaamiselle. Luomme ratkaisuja ilmastonmuutokseen, luontoympäristön turvaamiseen sekä yhteiskuntien hyvinvoinnin ja kestävyyden rakentamiseen. Yliopistossa on 21 000 opiskelijaa ja henkilöstöä lähes 4 000.
Rakennamme yhdessä kestävää maailmaa. 

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Tampereen yliopisto

Väitös: Jouston hyödyntäminen sähkönsiirtoverkossa mahdollistaa kantaverkon käyttöasteen nostamisen kustannustehokkaasti17.9.2025 08:15:00 EEST | Tiedote

Väitöstutkimuksessaan DI Antti Kuusela esittää tarpeeseen tilattavan jouston hyödyntämistä sähkönsiirtoverkossa ratkaisuksi uusien verkkoliityntöjen mahdollistamiseen, siirtokapasiteetin kasvattamiseen sekä siirtorajoitusten hallintaan. Menetelmä kasvattaa kustannustehokkaasti nykyisen sähköjärjestelmän käyttöastetta, nopeuttaa puhdasta energiasiirtymää ja pienentää sähkösiirtojärjestelmän ympäristövaikutuksia.

Väitös: Uudet biomusteet ja monimateriaalitulostus vievät 3D-biotulosteet kohti potilashoitoa10.9.2025 08:40:00 EEST | Tiedote

Ihmiskehon uusiutumiskyky on ihmeellinen – mutta myös rajallinen. 3D-biotulostus voi mullistaa lääketieteen tarjoamalla uusia keinoja kudosten ja elinten biovalmistukseen silloin, kun luovuttajilta saatuja kudoksia ei ole riittävästi saatavilla. Diplomi-insinööri Paula Puistola kehitti väitöstutkimuksessaan uudenlaisia biomusteita ja biotulostusstrategioita, jotka auttavat ratkaisemaan alan nykyisiä teknologisia haasteita ja viemään biotulostusta lähemmäs kliinistä käyttöönottoa.

Väitös: Uudet verkottuneet menetelmät mahdollistavat paikannuksen, jos satelliittisignaali puuttuu9.9.2025 09:17:00 EEST | Tiedote

Satelliittipaikannus ei ole enää itsestäänselvyys – miten pelastajat paikannetaan, kun signaalit katoavat? DI Maija Mäkelän väitöstyö esittelee uudenlaisia verkottuneita paikannusmenetelmiä, jotka yhdistävät sensoritiedon ja etäisyysmittaukset. Tuloksena on satelliittivapaa paikannusratkaisu, joka mahdollistaa jalankulkijaryhmien seurannan myös haastavissa olosuhteissa.

Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.

Tutustu uutishuoneeseemme
World GlobeA line styled icon from Orion Icon Library.HiddenA line styled icon from Orion Icon Library.Eye