автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Гибридная экспертная система для управления процессами коксования

од

„ ' - ОТ 2303

На правах вТ/кописи

Бойкова Оксана Геннадьевна

ГИБРИДНАЯ ЭКСПЕРТНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ КОКСОВАНИЯ

Специальность 05.13.07 Автоматизация технологических процессов и производств (промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2000

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном технологическом институте (техническом университете)

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Чистякова Тамара Балабгковна

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Русинов Леон Абрамович; кандидат технических наук, доцент

Нырков Анатолий Павлович

Ведущая организация:

Специальная инжиниринговая компания "Севзапмонтажавтоматика"

Защита диссертации состоится 25 мая 2000 года в часов на заседании диссе] тационного совета Д 063.25.11 в Санкт-Петербургском государственном технолог] ческом институте (техническом университете) по адресу: 198013, Санкт-Петербур Московский пр., 26 (ауд. 61)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 19801; Санкт-Петербург, Московский пр., 26, СПбГТЩТУ), Ученый Совет

Автореферат разослан 2000 года

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., доцент

В. И. Халимон

Ь-05 ^ О

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Актуальность разработки гибридной экспертной системы для управления процессами коксования определяется сложностью, пожароопааюстью, инерционностью, большим количеством контролируемых различными способами параметров обьекта управления и сложностью принятия решения при ликвидации нештатной ситуации, неоднозначностью диапазонов допустимых границ контролируемых (особенно визуально) параметров, сложностью при выборе эмпирических формул для прогнозирования выхода продуктов и состояния объекта по математической модели, что характеризует процесс коксования как объект экспертного анализа.

Тенденции развития современных систем управления химико-технологическими процессами показывают, что они должны быть адаптивными, интеллектуальными. Адаптивность указанных систем обеспечивается возможностью настройки их на: различные типы сырья, вид выпускаемой продукции, аппаратурно-технологическое оформление. Опыт управления сложными, инерционными, потенциально опасными объектами, к классу которых относится процесс коксования, показывает, что при управлении и подготовке персонала необходимо учитывать не только требования к протеканию процесса в эксплуатационном режиме, но и передовой опыт высококвалифицированных операторов и знания химиков-технологов, ученых, являющихся экспертами в данной предметной области. Таким образом, разработка для целей управления процессом коксования гибридной экспертной системы, включающей как интеллектуальные компоненты, позволяющие получить семантическое решение неформализованной задачи, так и цифровую математическую модель, является актуальной.

Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка системы оптимального управления сложным, инерционным, потенциально опасным процессом коксования на базе гибридной экспертной системы, включающей подсистему описания экспертных знаний о процессе, подсистему' моделирования объекта управления и изучения, что приводит к повышению качества управления процессом и повышению квалификации управленческого персонала за счет формирования интеллектуальных советов оператору по оптимальному безаварийному управлению в различных режимах функционирования и при различных модификациях процесса.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

- исследовать процесс коксования, выделить его особенности как объекта управления и экспертного анализа, и на основе классификации экспертных систем предложить структуру гибридной экспертной системы для целей управления процессом коксования;

- для реализации алгоритма оптимального управления разработать математическую модель, критерий оптимальности работы коксовой батареи;

- провести анализ методов искусственного интеллекта и выбрать способы реализации алгоритмов сбора и оценки согласованности экспертных знаний, машины вывода, лингвистического процессора для гибридной экспертной системы управления процессами коксования;

- провести анализ методик синтеза систем управления и предложить алгоритм синтеза

гибридной экспертной системы для управления сложным, инерционным, потенциально опасным процессом коксования;

- разработать гибридную экспертную систему для управления процессом коксования, включающую математическую модель, базу знаний, базу правил, машину вывода, блоки оптимизации и объяснения решений, интеллектуальный интерфейс (лингвистический процессор и блок регламентированного общения);

- разработать инструментальные средства адаптации с учетом диагностической модели процесса, позволяющие настраивать гибридную экспертную систему для управления процессом коксования на различное аппаратурно-технологическое оформление, тип сырья и производимой продукции.

Научная новизна

1.Разработан алгоритм синтеза гибридной экспертной системы для целей управления сложным, инерционным, потенциально опасным процессом коксования, позволяющий сформировать структуру, алгоритм функционирования, алгоритмическое и программное обеспечение гибридной экспертной системы.

2.Разработана гибридная экспертная система для управления процессом коксования, включающая математическую модель, базу знаний, базу правил, машину вывода, блоки оптимизации и объяснения решений, интеллектуальный интерфейс (лингвистический процессор и блок регламентированного общения), инструментальные средства проведения процессов управления, обучения оператора и обучения системы, адаптивная по отношению к изменяющимся характеристикам процесса и позволяющая поднять уровень управления за счет выбора оптимальных управляющих воздействий, снижения аварийности и повышения квалификации управленческого персонала.

3.Разработана система оптимального управления сложным инерционным потенциальна опасным процессом коксования на базе гибридной экспертной системы, позволяющая выдать совет управленческому персоналу в виде вектора оптимальных управляющих воздействий и рекомендаций по локализации нештатных ситуаций в режиме "интеллектуального советчика оператора".

Методы исследования. При выполнении работы использовались методы математического моделирования, искусственного интеллекта, элементы теории автоматического управления, информационные технологии разработки автоматизированных систем, основы химической технологии, современные средства объектно-ориентированного программирования.'

Практическая ценность результатов. Разработана структура, алгоритм функционирования, математическое и программное обеспечение гибридной экспертной системы, которая может использоваться для оптимального безаварийного управления процессом коксования в режиме интеллектуального советчика, обучения операторов процесса коксования угольной шихты прк различных его характеристиках (аппаратурно-технологическое оформление, тип сырья, тип кокса) и допускает возможность обучения системы при появлении новых экспертных знаний о процессе. Программное обеспечение зарегистрировано в Российском агентстве по патентам и то-

товарным знакам (РОСПАТЕНТ) 23 марта 2000 г.

Реализация результатов. Основные результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета) на кафедрах систем автоматизированного проектирования и управления и технологии нефтехимических и углехимических производств; используются при проектировании наукоемких технологий, проводимых ЗАО НПП "КМК-Инжиниринг".

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на X международной научно-технической конференции "Математические методы в химии и химической технологии", Новомосковск, 1997; XI Международной научно-технической конференции "Математические методы в химии и технологиях", Владимир, 1998; Международной конференции "Современные технологии обучения", Санкт-Петербург, 1998; XII Международной научно-технической конференции "Математические методы в технике и технологиях", Новгород Великий, 1999; V Международной конференции "Методы кибернетики химико-технологических процессов" (КХТП-У-99), Уфа, 1999; II научно-технической конференции аспирантов СПбГТИ(ТУ), посвященной памяти М. М. Сычева, Санкт-Петербург, 1999.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ.

Структура и объем работы. Работы изложена на 193 страницах, состоит из введения, 4 глав, выводов и приложений, содержит 29 рисунков и 8 таблиц, библиографический список включает 128 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, перечислены основные научные результаты, полученные при решении поставленных задач, дано краткое изложение работы.

Первая глава. На основе анализа литературных данных выделены основные характеристики гибридных экспертных систем применяющихся для управления химико-технологическими объектами и основные направления развития экспертных систем. -Анализ инструментальных средств позволил выделить недостатки использования интегрированных систем для построения экспертных систем для целей управления: невозможность интеграции в систему управления процессом, адаптации по отношению к изменяющимся характеристикам процесса, трудность включения в состав экспертной системы модуля математического моделирования для получения количественных характеристик функционирования процесса.

Для преодоления указанных недостатков необходима разработка гибридной экспертной системы, включающей математическую модель объекта управления и изучения, подсистему описания экспертных знаний, машину вывода, блоки оптимизации и объяснения решений, подсистему сбора и оценки согласованности экспертных знаний, интеллектуальный интерфейс, обеспечивающий регламентированное общение пользователя с помощью меню и возможности

получения консультации па ограниченно-естественном языке, адаптивную по отношению к характеристикам технологического прогресса, в среде объектно-ориентированного программирования, что позволяет создать исполняемый модуль, имеющий возможность интеграции в состав действующей системы управления процессом.

Во второй главе на основе исследования процесса коксования как объекта управления и экспертного анализа сформирована структура гибридной экспертной системы для управления указанным классом объектов и предложен алгоритм ее функционирования (рис. !).

Блок оценки достоверности экспертных знаний

Машина логического вывода

гг~

Редактор БЗ

БЗ

Блок объяснений

БД

БП

ММ

МБ

ТБ

ГБ

Интеллектуальный интерфейс

Лингвистический процессор Блок регламентированного

обшения

эксперт

)/ лицо, принимающее Л Г V решения 1 I

разраоотчик

Рис. 1. Структура ГЭС для управления процессами коксования

Проведенные исследования, анализ литературы, экспертных знаний позволили разработать формализованное описание процесса коксования, включающее анализ всех его изменяющихся характеристик:-

К={Т, С, Пр, ОС, РБ},

где Т={ТП, К, Г, ПГ, П}- вариант алпаратурно-технологического оформления коксовой батареи, ТП- тип печи (ПВР, ПК), К- тип кладки (динасовая, шамотная), Г- отопительный газ (доменный, коксовый), ПГ- подвод отопительного газа (нижний, боковой, верхний), П- поток (восходящий, нисходящий); С- характеристика сырья: месторождение, компонентный состав, влияние состава сырья на параметры ведения процесса и показатели работы коксовой батареи; Пр={Д, Л, ЦМ, Э, АР}- тип получаемого продукта (кокса): Д- доменный, Л- литейный, ЦМ- для цветной металлургии, Э- для электротермии, АР- для агломерации руд; ОС- характеристики окружающей среды: температура и относительная влажность воздуха, скорость ветра, упругость водяных паров, барометрическое давление; РБ- степень разрушения батареи- трещины и т. п. в

кладке и головочной зоне регенераторов.

Формализованное описание позволило обеспечить возможность адаптации гибридной экспертной системы к различным модификациям процесса коксования.

Изучение литературы в области автоматизированного управления и обучения позволило еыбрать режимы функционирования гибридной экспертной системы:

РФ={ОбС, ОбО, У},

где ОбС- режим обучения системы (заполнения ее новыми экспертными знаниями о процессе), ОбО- режим обучения оператора, У- режим управления процессом.

Для обеспечения указанных режимов функционирования структура разработанной гибридной экспертной системы включает математическую модель процесса (ММ), собственно экспертную систему (ЭС), блок оптимизации (ВО), блок объяснения решений (БОР), базу данных технологических параметров (БДТП), блок сбора и оценки достоверности экспертных знаний (БОДЭЗ), интеллектуальный интерфейс (ИИ):

СТРУКТ={ММ, ЭС, БО, БОР, БДТП, БОДЭЗ, ИИ}.

Математическая модель статики коксовой батареи состоит из трех связанных расчетов: материального (РМБ), теплового (РТБ) и гидравлического (РГР):

ММ = {РМБ, РТБ, РГР}

Формализованное описание ММ коксовой батареи представлено в виде:

F(XM, Um, Ym, А)=0,

где Х„- вектор входных характеристик (конструктивною и технологического оформления печей и оборудования, технологических переменных, метеорологических показателей); UM- вектор управляющих воздействий (период коксования, расход отопительного газа); YM- вектор выходных переменных (технико-экономические показатели РМБ - выход продуктов коксования, производительности батарей и печи в целом; РТБ - теплотехнический и термический коэффициенты полезного действия обогрева коксовых печей, удельный расход тепла на коксование шихты; РГР - сопротивления, гидростатические напоры и давления в отопительной системе на пути движения газа и воздуха); А - вектор параметров и коэффициентов в уравнениях РМБ, РТБ, РГР, позволяющих адаптировать ММ на различные варианты Т, С, Пр, ОС, РБ (табл. 1-4).

Уравнения, входящие в состав ММ коксовой батареи, носят эмпирический характер. Значения эмпирических коэффициентов колеблются в зависимости от условий конкретного коксохимического производства.

Расчет материальных характеристик описывается уравнениями:

111^= 100-W1;

Вк = [100 - (Wr + V)/(100 - Vtä)]100 + П или В, = (а, - a2Vd)K;

П = а3 - а4 [(100 - Vmd)/(100 - Vkd)]100 или П = [а5 Vmd/(100 - A^JIOO - а6;

Cm = Î( Vй, Ар, W); СБ = i(Vdlf ,АР, №);

Am = fIKi, N",MNH3, MK, Ap, Wp), Г =fïK2, Vmc, W);

ПВ =fïK3, Odaf, Мшо, Mo); CB = f(K4, S/, MH2s,Ms);

Таблица 1

Требования, предъяв ляемые к качеству различных сортов кокса

Назначение Источник полу- Круп- Золь- Сер- Выход Прочность. % Порис- Реакционная Удельное электри-

чения «ость. ность нпс- летучих тость. способность. ческое

кокса кокса мм (А°). % тость веществ мы М,„ % мл/г-с Сопротивление,

(V"). % Ом-см

Доменный; литейный; для Угольная шихта, от 0 -5 от от <1,0 <1,2 >82 9, >45; 0,44),б; Не нормируется;

шахтных печей цветном ме- отсевы металлур- ДО <10,5 до <3,0 <3,0 15 <42; <0,5; >0,2

таллургии; для электротер- гнчес-кого кокса >60; до >40 >1.5

мии: для агломерации руд <20,0

Таблица 2

Характеристика компонентов пшмы различных тахт

Шахта Марка угля Группа Доля комп-та в шихте. % №. % А\ % КоРш - % VI-, % X. мм У. мм

"Пионер" Г Гб 10 7.0 7.00 1.8 [_37.00 45 8

Кальмнусская Г Г6 25 7.8 7.30 2.1 36.00 38 12

Кальмнусская ж Ж2] 12 7.9 7.30 3.2 30.00 10 27

] 1ово-Узловская 1С К14 15 9.0 7.40 2.2 23.00 15 20

Калининская ОС ОСб 11 9.5 7.00 2.4 17 00 21 15

Таблица 3

Государо вечные стандарты норм зольности для различных углей

Наименование углей диапазон зольности, %

доменного кокса литейного кокса

Донецкие 9.6-11.0 10.0-12.5

Кузнецкие, Карагандинские 10.0-12.7 10.0-12.5

Печорские 11.0-11.4 10.0-12.5

Таблица 4

Сводная характеристика коксовых батарей СНГ

Тип печен Полезный объем, м3 Размеры камер, мм Число печей Годовая производительность по коксу, тыс. т/год

длина, 1 высота, Л ширина. 1>ю

ПК-45. ПК-49, ПК-2К, Т1ВР-Б. ПВР-НП 16,9.. 51,0 12650 ..17000 3800 ..7000 407.. 480 45 .. 71. 2x42 280 .. 1140

Пк = «и • а14 • N • V • р • Вк/ (т0„- 100);

П„, = ДСм); Пл., = IIАм); ПСБ = ДСБ) ; Пг = ДГ); Пев = ДСВ), гле Шс - расход сухой шихты; выходы: - кокса валового; Си- смолы; СБ- сырого бензола; Ам-аммиака; Г- сухого обратного коксового газа, ПВ- пирогенетической воды; СВ- сероводорода; П- припек; годовые производительности батареи: П£ - по коксу; Псм - по смоле; П,ш - по аммиаку, Псб- по сырому бензолу; Пг - по сухому обратному коксовому газу; Пев- по сероводороду; \¥г, V, АиД У1', Ар, \У, ГЧ'15', О**, Утс,8шр- характеристики шихты; УЛ выход летучих веществ сухого кокса; Ммнз, Мм, Мшо> Мо, Мнгз, Мэ- масса 1 моль соответственно аммиака, азота, воды, кислорода, сероводорода, серы; К- коэффициент условий работы завода; Кь Кз, К4 - коэффициенты перехода азота в аммиак, кислорода угля в пирогенетическую воду, серы шихты в сероводород; К2- коэффициент типа отопительного газа; СХ1 - аи- эмпирические коэффициенты; К, V-конструктивные характеристики батареи; р- плотность насыпной массы угольной загрузки (на сухое), кг/м~'; т0„- время оборота печей.

Расчет характеристик коксовой батареи как теплотехнического агрегата описывается уравнениями:

КПДгепл = [(Ь,, - (0„г + {^поОЮСМ^ДЗоби,;

КЦД1Ч>„ = [(0^ - <}11Г) /<2о5щ] 100%;

= + Р(8 - \УГ,); Вф = (V,, <У) / Ш; 8о1„ = §ф 100/(100 -где КПД„1[Л, КГ1ДГерм- теплотехнический и термический КПД; <3„бЩ- общее количество затраченного на коксование тепла; , - потери тепла с продуктами горения в дымовую трубу и в окружающую среду; grí,и.- приведенный расход тепла на коксование шихты 8%-ной влажности; gф- средний расход тепла на коксование 1 кг ших ты фактической влажности за отчетный период; (3- поправка расхода тепла на каждый 1% влажности шихты выше 8%; \¥гг рабочая влажность шихты в среднем за отчетный период выше 8%; Ун- расход газа за отчетный период с учетом поправки на кантовку; (2„н- низшая теплота сгорания отопительного газа; Ш- среднечасовое количество шихты рабочей влажности, израсходованной на коксование; относительный расход тепла на коксование угольной шихты за отчетный период.

Расчет величин 0,5щ, <3пг, Опот производится с помощью известных формул количества теплоты с учетом теплоемкостей, теплотворностей, коэффициентов теплопередачи, теплоотдачи, теплопроводности, различных тепловых эффектов, срока службы батареи (потери в окружающую среду растут с увеличением количества трещин, возникающих в процессе эксплуатации батареи), метеорологических и климатических условий, компонентного состава шихты и отопительного газа, конструктивных особенностей конкретной батареи.

Уравнения расчета гидравлического режима основаны на законах движения газов с учетом векторов Т, ОС и периода коксования т.

Ог=(28огоп"фОшрс 103)/(<У т); 0,"™=а в1 вГ;

С,г = Ог[(пп:+а1)а2/((пк+а1)а2+Спмо+а,)];

О = о,8™1 [(пк.£+а,)а2/((пве+а,)а2+(пчс+а,)];

02пг = [(п^+аОаг/^+аОауНп^+а,)] (ОЛ Ог);

ОзПГ = в2Ж Ку; О/ = 0,г/^с+а,); О,™"* = СЬ^^с+а.,); Э/11' = в,® в/; Оз^ = вЛ КУ; W¡ = Щ1 Ю5ДД); пи = ? Ы С, Тр); у 4, / т^;

34/ (ТЦ^5; ЛР, - й^,)2, ТТ, 011, у,>„); = %т, Та, 011), АР"-4 =£ДР„ ; АР' = БАР,,; 5"" =Х5С11 ;5" =15^; {11=/2-9:16, т1=Ь7, т2=пр-И5) Ргк = б855 -АР®1; Рк= Р" + АР1 -5,; Ррт = Р"+ДР2-22; Р" = Р^+АРз-бз; Р™ = Р"+ДР4-г4; I1"" = РШ+ДР5-83; Рв<ж = Рвк+ДР6-56; Рш = Р"к-67; для печей ПК : Р3* = Ри-"+ДР7+АР8-б8; Р101 = Р'+АРз+АРш+АРп+Зо+бю; для печей ПВР : Рю = Р^+АРц+бт;

Р™ = Р^+АРи+йц; рга = Р"т+ДР13+512; Р4™ = Р""+ДР14+81з;

рпоы = рч>ш+др!5+51й. ркл = р««+Др!(.+5]5;

при обогреве доменным газом: К=(Овта/ 07)2(уов/уГ); ДР0^ = К ДР^ АР, к = ЕАРч;]=и5; для печей ПК: АР] Е =ДР! + £ДР;; ]=6+8 для печей ПВР: АР. 84 =АР1+ АР6;

РГ = 5м -АРГ; Р1 - Р1м + АРд1 -5,; РГ - РГЛРс2-52; Р/1 = РГ+ДР03-33; РГ = Р1Н+АР04-54; РГ = Р1т+АРо5-65; РГ = Р1ИК+ДР6-86; РГ = РГ-67; для печей ПК: РГ = РГ+АРт+АРз^; РГ = Р1"Чдр!)+др10+др!1+59+51о; для печей ПВР : РГ = РГ+АРц-Зю; РГ" - РГ+АР12+5н; Р,вн = РГта+ДРв+г,2; РГШ = РГ+АРн+Зп; р ш* = Р1чш+ДР15+81б; р^ = Р^^'+АР^+б^, где в' -расход влажного отопительного газа, разовая загрузка шихты рабочей влажности или сухой, О!*™ - расход влажного воздуха на один регенератор на обе стороны батареи. пи - конструктивные особенности батареи, в/, Сг""'3, Ог11- объем отопительного газа

(ОГ), воздуха, продуктов горения (ПГ), поступающих на рассчитываемую сторону батареи, Оз11Г-объем ПГ, поступающих раздельно в газовый и воздушный регенераторы с рассчитываемой стороны, количества ОГ и воздуха, поступающие в контрольный вертикал с рассчитываемой стороны, О^, С Г- количества ПГ, проходящих через контрольный вертикал с рассчитываемой стороны и поступающих в косой ход газового и воздушного регенераторов, \У1- скорости движения газов для участков отопительной системы, Бк- площади сечений участков системы, гьг вязкости воздуха или доменного газа, температуры участков системы, ув,- плотность воздуха. К.е;1- критерий Рейнольдса для воздуха и доменного газа, ПГ, с!ы- гидравлические диаметры, -коэффициенты трения для ламинарного и турбулентного потоков, АР] - сопротивления участия системы, ТТ- температурная составляющая, БЯ- характеристика геометрических размеров, 5т-гидростатические напоры на участках отопительной системы, Тс- температурный коэффициент, ДРБХ, АР", 81", 8В- суммарные сопротивления и гидростатические напоры на восходящем (ВХ) е нисходящем (Н) потоках, Рм, Рк,Ррт, Р", Рпп, Рш, Рш\ Р,п, Рпк, Р*\ Р"™, Р"1, Р1**, Рпок, Рт- разрежения в отопительной системе, РГ, РДРГ, Р,Д РГ, РГ, РГ", Р1ВП, РГ, РГ, РГ", РГ, РГШ, РГ" РГ- сопротивления в газовом и воздушном регенераторах на ВХ и Н потоках соответственнс при отоплении доменным газом, ДРог сопротивления участков системы на воздушном потоке. Ку, К,С,а,Э| - аб- эмпирические коэффициенты, учитывающие условия работы завода.

На основе существующего комплексного показателя эффективности работы коксовой батареи сформирована целевая функция, позволяющая охарактеризовать объект на этапе эксплуатации с точки зрения оценки технико-экономических показателей. Критерий оптимальности I общем виде:

п т !

R = Z (С, П' • Ц,') - Е (С2 J- <? ■ Щ) + Z (Сзк- Шфк) —мпах var U i=l j-1 к=1

при ограничениях на выходные переменные:

КПД«™ .«КПД™^ КПДте„„2 , Р"п' i«P"r"=S ,

и ограничениях на управляющие воздействия и контролируемые переменные: U: T0„l <Тап< Топ2 , 0„] <G„< GKr2 , Одг! <Gjr< Одг2 , Y: АР,<ЛРо5< ДРс62 , Wci <t KOL-ca— tKOKca2 -

где П1 - производительности батареи по коксу и продуктам коксования; Ц/ - цены за единицу кокса и продуктов коксования; Gj - расходы шихты и теплоносителей; Ц?1 - цены на шихту и теплоносители; Шфк - поощрение (штраф) за улучшение или ухудшение показателя качества продукции; Ci(V, Сз1 - весовые коэффициенты, позволяющие учитывать значимость показателей.

Эффективность работы коксовой батареи принято оценивать по теплотехническому коэффициенту полезного действия, который необходимо поддерживать в заданных пределах (КПДтеПл 1, КПДтепл 2). Минимум газообразных выбросов в атмосферу обеспечивается соблюдением гидравлического режима коксования, в частности, поддержанием разрежения в зоне среднего люка подсводового пространства в заданных пределах (Р™*!, Рпп>2).

Анализ литературы и обследование существующих батарей коксохимического производства показали:

1.Производительность коксовой батареи по коксу (П1) является функцией от времени оборота печи то„ (рассчитывается в материальном балансе), лежащего в пределах от t0„i до т0п2-

2.Показатели качества кокса зависят:

•зольность (Ki), сернистость (Кг), выход летучих компонентов (Кз)- от элементного состава шихты;

•крупность (К4), прочность (К5), истираемость (Кв), удельное электрическое сопротивление (К7), реакционная способность (Kg)- от температуры готового кокса tioKca, ограниченной пределами tKÖKCal, tK0Kca2-

3.Температура готового кокса определяется как температура в осевой плоскости коксового пирога (усредненная температура по всем загрузочным люкам, измеренная за 15 минут до выдачи кокса из печи), рассчитывается в тепловом балансе.

4.Температура в осевой плоскости коксового пирога является функцией от температуры греющей стенки коксовой батареи.

5.Температура греющей стенки коксовой батареи есть функция от расхода отопительного газа, подаваемого на обогрев G2 или GJ (G2= GK,-, G' = G^), на который накладываются ограничения от GKri до G„2iMin от G3ri до Gjr2 соответственно.

6.Цены на кокс и продукты коксования (Ц/, Ц2, Цг\ ЦД Ц,5, Ц16) зависят от качества получаемой продукции (настроечные коэффициенты).

7.Цены на сырье (Цг1- цена на шихту, Цг2- цена на коксовый газ, Ц/- цена на доменный газ) зависят от качества шихты и подаваемого на обогрев отопительного газа (настроечные коэффициенты); расход пара G4, расходуемого на подогрев коксового газа зависит от температуры газа.

8.Разрежение в зоне среднего люка подсводового пространства поддерживается варьиро-

ванием давления в газосборнике (тяги в общем борове ЛРмз, удовлетворяющей ограничениям от АРой1 до АРовг) •

Функции Шф2, Шф3, Шф"*, Шф5 формируются следующим образом. По значению варьируемого параметра (расход отопительного газа) определяется температура в осевой плоскости коксового пирога. Показатели качества К<, К,, Кб, К7, Кв вычисляются по эмпирическим зависимостям, полученным на основе обработки экспериментальных данных, приведенных в литературе.

ад " Красч ' ) ■ (Цзад 1 - Црзсч I ) ' П1,

где Кзи к, Красч к - заданное"« рассчитанное значения к-го показателя качества; ЦадЛ Црагч1' - цена за тонну кокса заданного и расчетного качества.

Анализ методов поиска экстремума целевой функции показал, что для поставленной задачи оптимального управления может быть использован один из методов нелинейного программирования, учитывающий ограничения второго рода.

Третья глава посвящена разработке методики формирования ГЭС для целей оптимального безаварийного управления сложным, инерционным, потенциально опасным процессом коксования. Задача синтеза гибридной экспертной системы сводится к разработке структуры и алгоритма функционирования; выбору модели представления знаний (МПЗ); выбору методов решения задач, исполняемых каждым из блоков системы.

Формализованное описание процесса коксования как объекта управления и экспертного анализа позволило разработать фреймы-примеры объекта управления, экспертного анализа, ап-паратурно-технологического оформления, сырья, готового продукта, режимов работы батареи и нештатных ситуаций, возникающих на процессе. На основе анализа характеристик атрибутов указанных фреймов и требований к системе управления сформирована структура СТРУКТ гибридной экспертной системы.

На основе анализа требований к АСУТП сложными, инерционными, потенциально опасными объектами, информационного описания процесса коксования, структуры СТРУКТ сформирован алгоритм функционирования гибридной экспертной системы для управления процессом коксования- выбраны режимы функционирования РФ, сформированы перечень и последовательность выполнения задач для каждого из режимов функционирования и алгоритм функционирования АФ (рис. 2):

АФ = {ОбС={СОДЭЗ, РБЗ, РБП, АММ, РБД}, ОбО={ОДМ, РТЗБД, ОДМн, ЕЖ}, У= {ПНС, ОТЭП, ЕЖ, УДМн}},

где СОДЭЗ- процедура сбора и оценки достоверности экспертных знаний; РБЗ- редактирование БЗ; РБП- редактирование БП; АММ- адаптация ММ; РБД- редактирование БДТП;

Настройка параметров математической модели (эмпирических коэффициентов, характеристик шихты, компоновки, технологического оборудования коксовой печи)

] .Обз-чение системы.

2,Обученис оператора управлению процессом:. 3. Управление процессом.

1 о о в 2 ■§■ £ Ж. ы & с

(П В * £

е е

■Нет-

Сбор и оценка достоверности экспертных знаний

Создание и заполнение базы знаний

Создание и заполнение базы правил

Адаптация математическо й модели

Создание и заполнение базы данных

Обучение компоновке оборудования

Изменение текущих значений параметров в баче данных

1« |

Обучение управлению

Естественноязыковая консультация

^ кин^\лы ацки

Обнаружение нештатной ситуации, подд'чение советов

Оптимизация по ТЭП и экологическим показателям

Управление процессом

Естественноязыковая консультация

Конец

3

Рис. 2. .Алгоритм функционирования ГЭС для управления процессами коксования

~ с

а

%

я

ОДМ- обучение компоновке оборудования по диагностической модели (ДМ); РТЗБД- редактирование текущих значений БДТП; О ДМн- обучение управлению с помощью динамической мнемосхемы (ДМн); ЕЯ К- получение консультации на О ЕЛ, ПНС- прогнозирование НС; ОТЭП- выбор оптимальных управляющих воздействий по ТЭП; УДМн- управление с помощью ДМн.

Модели представления знаний (МПЗ), используемых в системе выбраны на основе анализа типов знаний, используемых в системе и существующих моделей представления знаний.

МПЗ = {ЛЛМТН, ФрНС, ПП}, где ЛЛМТН- логико-лингвистическая модель типовых нарушений процесса; ФрНС-фреймовая модель описания НС; ПП- правила продукции для представления продукционных знаний о процессе.

Структура алгоритмического обеспечения (СтАО) гибридной экспертной системы сформирована на основе требований к системе управления и оценки адекватности, экономичности, мобильности, надежности, модифицируемости программного обеспечения:

СтАО = {АЛГММ = {РМБ, РТБ, РГР), АЛГ_МВ={ФрР, ВерР}, АЛГ_БОДЭЗ= {ОЭ, ООЛ}, АЛГ_РБЗиП = (РБЗ, РБП}, АЛГ_СУБД = {РБД, HAB}, АЛГ_СУБЗ = {РБЗ, ПЗ,ВПр}, АЛГ_ИИ = {ФЛП, ВРФ}, АЛГ_БО = {НВК, PK, Гр), АЛГ_ОИ = {СО, ВР, ВвУв)}, где АЛГ_ММ- расчет параметров по ММ; АЛГ_МВ- поиск решений, ФрР- на основе фреймового подхода, ВерР- с использованием вероятностных методов; АЛГ_БОДЭЗ- сбор и оценка достоверности экспертных знаний, ОЭ- опрос экспертов, ООЛ- обработка опросных листов; АЛГ_РБЗиП- редактирование БЗ (РБЗ) и БП (РБП); АЛГ_СУБД- алгоритмь СУБД, РБД- редактирование БД, HAB- навигация по БД; АЛГ СУБЗ- алгоритмы СУБЗ, ПЗ- поиск знаний по запросу, ВПр- выбор правила в БП; АЛГ_ИИ- интеллектуальный интерфейс. ФЛП- функционирование лингвистического процессора, ВРФ- выбор режимов функционирования с помощью меню, АЛГБО- блок оптимизации, НВК- настройка весовых коэффициенте! критерия, PK- расчет критерия, Гр- вывод графиков оптимизации; АЛГ_ОИ- обмен информацие? в системе пользователь-ЭВМ, СО- режим интеллектуального советчика оператора, ВР- выво; результатов, ВвУВ- ввод управляющих воздействий.

Анализ разработанных структуры СТРУКТ и алгоритма функционирования АФ гибридно! экспертной системы для управления процессами коксования, эргономических требований позво лил разработать интерфейсы всех категорий лиц, взаимодействующих с системой на всех этапам ее жизненного цикла. Интерфейсы разработчика, эксперта, лица, принимающего решения обеспечивают обмен информацией в человеко-машинной системе в формате, привычном для каждо! из указанных категорий лиц.

И={ИР= {СУБД, СУБЗ, ДМ, ДМн, АММ, MB, БП, БО, БОР, БОДЭЗ, ОЕЯ}, ИЭ = {ОпЛ}, ИО = {СУБД, СУБЗ, ДМ, ДМн, РММ, БО, ПНС, БОР, ЕЖ}}, где И- интерфейс гибридной экспертной системы для управления процессами коксования ИР- интерфейс разработчика, ОЕЯ- редактирование словаря и типовых запросов пользователя н; ограниченно- естественном языке, ИЭ- интерфейс эксперта, ОпЛ- заполнение опросных листов ИО- интерфейс лица, принимающего решения, РММ- расчет параметров по ММ, ЕЯК- естест венно-языковая консультация.

Инструментальные средства (ИСГЭС) разработки гибридной экспертной системы выбрань

с учетом требований к необходимости интеграции ее в состав действующей АСУТЛ коксовой батареей для обеспечения режима "интеллектуального советчика оператора". Существующие инструментальные системы для разработки систем, основанных на знаниях, не обеспечивают возможности создания программного продукта в виде исполняемого модуля, функционирующего вне самой инструментальной системы. Поэтому в качестве среды разработки для достижения цели диссертационной работы выбрана среда Borland С++ Builder, сочетающая возможности создания объектно-ориентированного приложения с элементами визуального программирования.

Таким образом, предложенный в работе алгоритм синтеза позволил сформировать гибридную экспертную систему для управления процессом коксования:

ГЭС = {СТРУКТ, АФ, МПЗ, СтАО, И, ИС}. В четвертой главе отражены результаты практической реализации гибридной экспертной системы для управления процессами коксования. Тестирование разработанного программного обеспечения проведено для каждого из РФ в соответствии с АФ ГЭС для управления процессами коксования. Результаты тестирования приведены в табл. 5.

В режиме обучения системы проведен опрос экспертов, анализ опросных листов и оценка степени согласованности экспертов, а также информативности и непротиворечивости предоставленной ими информации о процессе, на основе которого заполнены БЗ, БП, БДТП

В режиме обучения оператора ГЭС предоставляет возможности изучения рекомендаций по обслуживанию 48 вариантов модификаций коксовых батарей, причинно-следственных связей объекта изучения и оптимальных режимов ведения процесса с помощью ММ и БО, тренировки по ликвидации НС (в том числе на ограниченно-естественном языке).

Система оптимального управления процессом коксования на базе гибридной экспертной системы (рис. 3) позволяет формировать интеллектуальные советы по выбору оптимальных (с точки зрения ТЭП и экологии) управляющих воздействий и рекомендации о действиях в НС, управлять протеканием процесса с посредством нанесения сформированных оператором на основе полученного совета управляющих воздействий на ДМн.

Применение гибридной экспертной системы для целей оптимального безаварийного управления сложным, инерционным, потенциально опасным процессом коксования позволяет улучшить характеристики ведения процесса и повысить качество управления процессом.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1.Анализ литературных источников о современных системах управления коксохимическими производствами показал, что для оптимального управления сложными, инерционными, потенциально опасным процессом коксования актуальна разработка гибридной экспертной системы т. к. существует необходимость привлечения экспертных знаний при разрешении нештатных ситуаций на процессе с применением эвристических правил, расчета технологическ1гх параметров по математическим моделям с помощью эмпирических и полуэмпирических зависимостей. Сформированное формализованное описание процесса коксования содержит анализ изменяющихся характеристик процесса и позволяет

Таблица 5

Тестирование работы гибридной экспертной системы для управления процессами коксования

Тип печи/ тип ОГ Количественные характеристики Вербальное описание

Материальные характеристики* Теплотехнические показатели Гидравлические характеристики Оптимальные управляющие воздействия" Прогнозирование нештатной ситуации Рекомендации по обслуживанию батареи

ПВР/ДГ Выходы продуктов; П=4,48; Вс= 75,11 ПВ=4,09; Г - 75,71 См= 3,65; СБ= 1,02 Ам= 0,12; СВ= 0,35 Годовая производительность: П.= 816208 Псм=39380 Псг=11033 КПД„Ш,=75,6 КПДтср11=78 е»™ = 2127 ЕФ= 2161 Р„шв= 67,407 Р„га1"= 73,731 Р„,"т= 66,877 Р„1гаш= 70,995 т"т=15 ч; Од. ,.»«■=25 092,2 м'/ч 414506944 П„= 1079609,3 т/г Кр= 68,9 мм Прмнг- 8,6 КГЦи,= 75,8 Р.га®= 66,7 Р»пш= 71,2 Все параметры находятся в пределах ограничений Давление доменного газа по сторонам батареи: МС- 1,2 кПа; КС-1,25 кПа

ПК/КГ Выходы продуктов: П=2,12; В = 77,83 ПВ=4,09; Г= 75,71 См= 3,65; СБ= 1,02 Ам= 0,12, СВ=0,35: Годовая производительность: П,= 821718 Псм=39380 Пге=П033 КПД„|„,~75,8 КПДте(Ш=78,4 Бош - 2317 в* = 2401 Р.тш= 64,951 Р„пгш= 111,068 Р»!1™-- 63,372 Р„,"ш= 117,496 Ситуация. Давление в подсводовом пространстве на нисходящем потоке выше нормы Причина: несоблюдение температурного и гидравлического режимов Рекомендация: привести в норму значения расходов отопительного газа по сторонам батареи Проверка перепадов давления между газосборниками у места отводов к перекидному газопроводу 1 раз в меся« Расход коксового газа с машин-нон и коксовой сторон 12500 м3/ч

-при I" 16.3 ч; С„= 30000 м'/ч; одинаковом компонентном составе шихты. ОГ, одинаковых ОС, РБ.

' - критерии оптимальности справедлив только для печей ГТВР, т. к. для печей ПК отсутствуют данные о зависимости качества кокса от расхода ОГ.

Рис. 3. Структура системы оптимального управления процессом коксования на базе гибридной экспертной системы

адаптировать систему управления на базе гибридной экспертной системы к характеристикам конкретного коксохимического производства.

2.Разработана структура ГЭС для оптимального управления процессом коксования, включающая экспертную систему; БЗ (описание 9 нештатных ситуаций, 25 причин их возникновения и 35 рекомендаций по устранению, 4 правила для прогнозирования нештатной ситуации, 10 правил для поиска по запросу на ограниченно-естественном языке), машину вывода, позволяющую анализировать полученные данные и выдавать рекомендации по оптимальному безаварийному ведению процесса, блок оценки согласованности мнений экспертов при заполнении БЗ, механизм обработки знаний, получаемых от экспертов различных производств и запросов на ограниченно-

естественном языке, подсистему объяснения получаемых решений; подсистему редактированы БЗ (в том числе, ее расширения) с оценкой данных, получаемых от экспертов, что позволяет ег адаптировать на разные условия ведения процесса на различных предприятиях; математическук модель коксовой батареи (около 100 эмпирических уравнений расчета материальных характеристик процесса, характеристик коксовой батареи как теплотехнического агрегата, расчета гидравлического режима батареи) и блок поиска оптимальных управляющих воздействий по сформированному критерию оптимальности.

3.Разработана и заполнена БДТП (155 параметров; машина вывода обеспечена средствамi доступа к обгцецелевой СУБД и имеет динамическую связь с БД)', интеллектуальный интерфейс обеспечивающий возможности обмена информацией в человеко-машинной системе в привыч ном для пользователя формате (лингвистический процессор с тезаурусом из 9 типовых запроси пользователя и словарем из 25 терминов, меню из пунктов из 7 пунктов и 25 подпунктов, обес печивающее доступ к различным возможностям системы с учетом эргономических требований i различных способов отображения информации- в виде таблиц, схем, графиков).

4. Анализ существующих систем управления, методов их синтеза, позволил предложить ме тодику формирования гибридной экспертной системы для оптимального безаварийного управ ления сложным, инерционным, потенциально опасным процессом коксования при различны; его модификациях и оформить ее в виде продукционно-фреймового алгоритма.

5.На основе алгоритма синтеза сформирована система оптимального безаварийного управ ления процессом коксования на базе гибридной экспертной системы, выбраны алгоритмы функ ционирования отдельных подсистем, модели представления знаний (продукционная и фреймо вая), разработано математическое и программное обеспечение системы, реализованное в сред объектно-ориентированного программирования Borland С+ + Builder J в виде исполняемого мо дуля, позволяющего интегрировать его в действующую систему управления процессом. Разрабо тайное программное обеспечение официально зарегистрировано в Российском агентстве по па тентам и товарным знакам (РОСПАТЕНТ).

6.Тестирование сформированной системы по данным с различных коксохимических пред приятий показало применимость ее в режиме интеллектуального советчика оператора npi управлении процессом, обучения управленческого персонала выбору оптимальных управляющи: воздействий и ликвидации нештатных ситуаций, обучения системы при адаптации ее к изме няющимся условиям технологических регламентов.

7.Положительный эффект при использовании системы оптимального безаварийного управ ления процессом коксования на базе гибридной экспертной системы достигается за счет прогнс зирования ТЭП процесса и выбора оптимальных управляющих воздействий, снижения аварий ности процесса, повышения квалификации управленческого персонала, что приводит к улучше нию качества кокса, повышению производительности коксовой батареи, снижению затрат н сырье и энергоносители при соблюдении экологических требований снижению аварийности з счет поддержания оптимального режима протекания процесса.

З.Результаты работы используются в учебном процессе Санкт-Петербургского государст венного технологического института (технического университета) на кафедре САПРиУ, кафедр Технологии нефтехимических и углехимических производств, применяются при проекгировани

наукоемких технологий, проводимых ЗАО НПП "КМК-Инжиниринг".

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

I.Чистякова Т. Б., Бойкова О. Г. Алгоритмическое обеспечение гибридной экспертной системы для управления процессами коксования// Приборы и системы управления. - 1999. №11,- С. 2-7.

2. Чистяков А. Н., Чистякова Т. Б., Бойкова О. Г. Интегрированная интеллектуальная система для управления процессами коксования// Кокс и химия,- 1998. №8.- М: Металлургия, 1998. С. 18-22.

З.Чистякова Т. Б., Бойкова О. Г. Фреймовые системы естественно-языкового описания нештатных ситуаций технических систем// Программные и аппаратные средства медико-биологических и технических систем: Межвузовский сб. науч. тр.- Тверь: ТГТУ, 1998.- С. 131136.

4.Изучение характеристик химико-технологических объектов управления на интеллектуальных системах обучения: Учебп. пособие для химико- технологических ВУЗов/ Чистякова Т. Б., Чиркова А. А., Плонский В. Ю., Бойкова О. Г., Потапова О. А., Макарова Л. Ф.- СПб., 1998.81 с.

5.Интеллектуальные подсистемы для управления процессом каталитического риформинга бензинов: Метод, указания/ Чистякова Т. Б., Бойкова О. Г., Чиркова А. А,- СПб.: СП6ГТИ(ТУ), 1999.-29 с.

б.Чистякова Т. Б., Шалалкевич А. А., Оглоблина О. Г. Интеллектуальные системы обучения производственного персонала для процессов каталитического риформинга// Математические методы в химии и химической технологии: Тез. докл. междунар. конф./ Новомосковск, 1997.- Т. 4. С. 43-44.

7.Чистякова Т. Б., Бойкова О. Г. Гибридная экспертная система для управления процессами коксования// Материалы международной конференции ММХТ-11. Сборник научных трудов, т. 4.-Владимир, 1998. С. 35-36.

8.Чистякова Т. Б., Бойкова О. Г. Интеллектуальные системы в обучении управлению химико-технологическими процессами// Материаты междунар. конф. "Современные технологии обучения"/ СПб , 1998,-Т. 1. - С. 103- 104.

9.Чистякова Т. Б., Бойкова О. Г. Оценка достоверности экспертных знаний в интеллектуальных тренажерах на примере процесса коксования// Математические методы в технике и технологиях- ММТТ- 12: Сб. трудов Международ, науч. конф. В 5-ти т. Т. 3. Секции 5, б, 7/ Новгород. гос. ун-т. Великий Новгород, 1999.- С. 120- 123.

Ю.Чистякова Т. Б., Бойкова О. Г. Методика формирования гибридной экспертной системы на примере системы управления процессами коксования//Тез. докл. У-й Междун. науч. конф. "Методы кибернетики химико-технологических процессов" (КХТП-У-99). Сессия "Математическое моделирование и оптимизация химико-технологических процессов, систем и оборудования". Уфа: Изд-во УГНТУ, 1999,- Т. 2. Кн. 1,- С. 60-61.

II.Бойкова О. Г., Амосов С. В. Оптимизация технологической эффективности коксовых батарей// Сб. тез. докл. II науч.-техн. конф. аспирантов СПбГТИ(ТУ), посвященной памяти М. М.

20 У /

Сьмева. Ч. И. Под общ. ред. д.х.н., проф. И. В. Целинекого. СПб госуд. технологии, ин-т (техн. ун-т), СПб, 1999,- С. 109.

12.Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2000610214 от 23 марта 2000 г. //Чистякова Т. Б., Кузнецова Г. В., Бойкова О. Г., Гольцева Л. В.- Российское агентство по патентам и товарным знакам (РОСПАТЕНТ).

24.04.00г.

Зак.75-50 РТП ИК «Синтез» Московский пр.,

26

Введение 6 1. Анализ современных гибридных экспертных систем для управления и обучения производственного персонала потенциально опасными производствами

1.1 .Области применения гибридных экспертных систем

1.2. Структура гибридных экспертных систем (анализ существующих) 19 1.2.1. Структуры экспертных систем

1.3. Анализ инструментальных средств синтеза гибридных экспертных систем

1.3.1. Системы программирования

1. 3. 2. Инструментальные средства для построения систем с базами 52 знаний

1.3.3.Языки и модели представления знаний,

1.4.Классификация гибридных экспертных сйс^ей- "

1.5.Перспективы применения гибридных экспертных систем для 61 управления и обучения производственного персонала потенциально опасными производствами

1.5.1. Перспективы математизации химии и химической технологии

1.5.2.Перспективы применения гибридного интеллекта в химической 63 технологии

Выводы

2. Структура гибридной экспертной системы для управления 70 процессами коксования

2.1.Обоснование выбора структуры гибридной экспертной системы для 70 управления процессами коксования

2.1.1.Коксохимическое производство- объект системного анализа

2.1.2.Коксовая батарея как объект управления

2.1.3.Процесс коксования как объект экспертного анализа

2.1.4.Структура гибридной экспертной системы для управления 102 процессами коксования

2.2.Назначение и функции модулей гибридной экспертной системы для 103 управления процессами коксования

2.2.1.База знаний и база правил

2.2.2.Блок оценки достоверности экспертных знаний

2.2.3.Машина логического вывода и блок объяснений

2.2.4.Математическая модель и база данных технологических параметров

2.2.5. Блок оптимизации

2.2.6.Интеллектуальный интерфейс

2.3.Алгоритм функционирования гибридной экспертной системы для 115 управления процессами коксования

Выводы

3. Методика формирования гибридной экспертной системы для 119 управления процессами коксования

3.1. Формирование структуры гибридной экспертной системы

3.2. Формирование алгоритма функционирования гибридной экспертной 126 системы

3.3. Выбор модели представления знаний

3.4. Формирование структуры алгоритмического обеспечения гибридной 130 экспертной системы

3.5. Формирование интерфейсов ГЭС для управления процессами 133 коксования

3.5.1.Интерфейс разработчика

3.5.2.Интерфейс эксперта

3.5.3. Интерфейс лица, принимающего решения 136 3.6.Обоснование выбора инструментальных средств разработки 137 3.7.Алгоритм синтеза ГЭС для управления процессами коксования 138 Выводы

4.Практическая реализация гибридной экспертной системы для 145 управления и обучения персонала процесса коксования

4.1.Структура алгоритмического обеспечения гибридной экспертной 145 системы для управления процессами коксования

4.1.1.Сбор, обработка и оценка достоверности экспертных знаний

4.1.2. Математическая модель

4.1.3.Системы управления базой данных и базой знаний

4.1.4.Лингвистический процессор ГЭС для управления процессами 153 коксования

4.1.5.Алгоритмы принятия решений в ГЭС для управления процессами 155 коксования

4.1 .б.Блок оптимизации

4.1.7.Интеллектуальный интерфейс ГЭС для управления процессами 157 коксования

4.2. Разработка программного обеспечения блоков гибридной экспертной 159 системы для управления процессами коксования

4.2.1.Программная реализация математической модели коксовой батареи

4.2.2.Реализация алгоритма поиска оптимальных управляющих 160 воздействий в ГЭС для управления процессами коксования

4.2.3.Системы управления базой данных и базой знаний ГЭС для 160 управления процессами коксования

4.2.4.Реализация алгоритмов поиска решений ГЭС для управления 161 процессами коксования

4.2.5.Интеллектуальный интерфейс

4.3.Структура системы управления процессом коксования на основе 162 гибридной экспертной системы

Выводы

Выводы

Актуальность разработки гибридной экспертной системы для управления процессами коксования определяется сложностью, пожароопасностъю, инерционностью, большим количеством контролируемых различными способами параметров объекта управления и сложностью принятия решения при ликвидации нештатной ситуации, неоднозначностью диапазонов допустимых границ контролируемых (особенно визуально) параметров, сложностью при выборе эмпирических формул для прогнозирования выхода продуктов и состояния объекта по математической модели, что характеризует процесс коксования как объект экспертного анализа.

Тенденции развития современных систем управления химико-технологическими процессами показывают, что они должны быть адаптивными, интеллектуальными. Адаптивность указанных систем обеспечивается возможностью настройки их на: различные типы сырья, вид выпускаемой продукции, аппаратурно-технологическое оформление. Опыт управления сложными, инерционными, потенциально опасными объектами, к классу которых относится процесс коксования, показывает, что при управлении и подготовке персонала необходимо учитывать не только требования к протеканию процесса в эксплуатационном режиме, но и передовой опыт высококвалифицированных операторов и знания химиков-технологов, ученых, являющихся экспертами в данной предметной области. Таким образом, разработка для целей управления процессом коксования гибридной экспертной системы, включающей как интеллектуальные компоненты, позволяющие получить семантическое решение неформализованной задачи, так и цифровую математическую модель, является актуальной.

Целью диссертационной работы является разработка системы оптимального управления сложным, инерционным, потенциально опасным процессом коксования на базе гибридной экспертной системы, включающей подсистему описания экспертных знаний о процессе, подсистему моделирования объекта управления и изучения, что приводит к повышению качества управления и повышению квалификации управленческого персонала за счет формирования интеллектуальных советов оператору по оптимальному управлению в различных режимах функционирования и при различных модификациях технологического процесса.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи: •исследовать процесс коксования, выделить его особенности как объекта управления и экспертного анализа, и на основе классификации экспертных систем предложить структуру гибридной экспертной системы для целей управления процессом коксования;

•для реализации алгоритма оптимального управления разработать математическую модель, критерий оптимальности работы коксовой батареи;

•провести анализ методов искусственного интеллекта и выбрать способы реализации алгоритмов сбора и оценки согласованности экспертных знаний, машины вывода, лингвистического процессора для гибридной экспертной системы управления процессами коксования;

•провести анализ методик синтеза систем управления и предложить алгоритм синтеза гибридной экспертной системы для управления сложным, инерционным, потенциально опасным процессом коксования;

•разработать гибридную экспертную систему для управления процессом коксования, включающую математическую модель, базу знаний, базу правил, машину вывода, блоки оптимизации и объяснения решений, интеллектуальный интерфейс (лингвистический процессор и блок регламентированного общения);

•разработать инструментальные средства адаптации с учетом диагностической модели процесса, позволяющие настраивать гибридную экспертную систему для управления процессом коксования на различное аппаратурно-технологическое оформление, тип сырья и производимой продукции. Анализ литературных источников показал:

•в современных условиях все более актуальной становится разработка систем управления, обеспечивающих не только расчет параметров, характеризующих протекание процесса, но и советующих оператору, какие действия выполнять при возникновении нештатных ситуаций, и различные возможности графического отображения информации;

•широкое распространение во всех отраслях промышленности получили системы управления на основе гибридных экспертных систем;

•в химии и химической технологии к неформализованным задачам на стадии эксплуатации относят диагностику и ситуационное управление, т. е. возможные отказы оборудования и управление в аварийных ситуациях;

•экспертная система для целей управления химико-технологическими объектами должна быть гибридной;

•перспективами развития экспертных систем является развитие распределенных систем и систем распределенного интеллекта.

Исследование процесса коксования с точки зрения сложности управления, потенциальной опасности, многообразия модификаций аппаратурно-технологического оформления, типов сырья и готовой продукции позволил сформировать формализованное описание процесса как объекта управления и экспертного анализа. Выявлено 48 вариантов компоновки коксовой батареи, 7 типов готовой продукции, рассмотрены различные источники получения угля. Сформированы вектора входных, выходных, управляющих, возмущающих воздействий и взаимосвязь между ними. Разработана математическая модель, включающая расчеты материальных, энергетических, гидравлических характеристик процесса. На основе анализа существующих критериев сформирован критерий оптимальности работы коксовой батареи по технико-экономическим показателям с учетом ограничений на входные и управляющие воздействия, энергетические затраты, требования к экологии и основным качественным показателям кокса. Структура и алгоритм функционирования системы оптимального управления на базе гибридной экспертной системы предложен^? на основе исследования требований к системам управления, классификации и типовых архитектур экспертных систем, особенностей процесса как объекта управления и экспертного анализа.

Анализ литературных источников о методах формирования систем управления позволил сформировать алгоритм синтеза гибридной экспертной системы для целей оптимального безаварийного управления сложными, инерционными, потенциально опасными процессами, к которым относится процесс коксования угольной шихты. Алгоритм позволяет на основе исследования объекта управления и экспертного анализа сформировать формализованное описание его в виде системы фреймов. На основе анализа сформированного фреймового Описания процесса и требований к системе управления выбрана структура, сформирован алгоритм функционирования, выбраны модели представления знаний, используемых в экспертной системе, разработано алгоритмического и программное обеспечение гибридной экспертной системы для оптимального управления и обучения операторов.

Тестирование сформированной системы оптимального управления процессом коксования для различных модификаций процесса (типа печи и отопительного газа, типа сырья, готовой продукции) показало возможность ее применения в трех режимах:

•оптимального управления процессом, что повышает качество управления за счет снижения аварийности и улучшения технико-экономических показателей с помощью сформированных системой советов по оптимальному выбору вектора управляющих воздействий и рекомендаций по локализации нештатных ситуаций при различных модификациях процесса;

•обучения операторов оптимальному безаварийному управлению процессом при различных вариантах аппаратурно-технологического оформления, типов сырья и готовой продукции, что приводит к повышению квалификации управленческого персонала и, как следствие, повышению качества управления процессом;

•обучения системы, что обеспечивает мобильность, модифицируемость, открытость программного обеспечения системы за счет расширения экспертной компоненты системы при появлении новых знаний о процессе без внесения изменений в программное обеспечение.

Таким образом, проведенные исследования привели к следующим выводам и результатам:

1.Анализ литературных источников о современных системах управления коксохимическими производствами показал, что для оптимального управления сложными, инерционными, потенциально опасным процессом коксования актуальна разработка гибридной экспертной системы т. к. существует необходимость привлечения экспертных знаний при разрешении нештатных ситуаций на процессе с применением эвристических правил, расчета технологических параметров по математическим моделям с помощью эмпирических и полуэмпирических зависимостей. Сформированное формализованное описание процесса коксования содержит анализ изменяющихся характеристик процесса и позволяет адаптировать систему управления на базе гибридной экспертной системы к характеристикам конкретного коксохимического проивзодства.

2.Разработана структура ГЭС для оптимального управления процессом коксования, включающая экспертную систему: БЗ (описание 9 нештатных ситуаций, 25 причин их возникновения и 35 рекомендаций по устранению, 4 правила для прогнозирования нештатной ситуации, 10 правил для поиска по запросу на ограниченно-естественном языке), машину вывода, позволяющую анализировать полученные данные и выдавать рекомендации по оптимальному безаварийному ведению процесса, блок оценки согласованности мнений экспертов при заполнении БЗ, механизм обработки знаний, получаемых от экспертов различных производств и запросов на ограниченно-естественном языке, подсистему объяснения получаемых решений; подсистему редактирования БЗ (в том числе, ее расширения) с оценкой данных, получаемых от экспертов, что позволяет ее адаптировать на разные условия ведения процесса на различных предприятиях; математическую модель коксовой батареи (около 100 эмпирических уравнений расчета материальных характеристик процесса, характеристик коксовой батареи как теплотехнического агрегата, расчета гидравлического режима батареи) и блок поиска оптимальных управляющих воздействий по сформированному критерию оптимальности.

3.Разработана и заполнена БДТП (155 параметров; машина вывода обеспечена средствами доступа к общецелевой СУБД и имеет динамическую связь с БД); интеллектуальный интерфейс, обеспечивающий возможности обмена информацией в человеко-машинной системе в привычном для пользователя формате (лингвистический процессор с тезаурусом из 9 типовых запросов пользователя и словарем из 25 терминов, меню из пунктов из 7 пунктов и 25 подпунктов, обеспечивающее доступ к различным возможностям системы с учетом эргономических требований и различных способов отображения информации- в виде таблиц, схем, графиков).

4.Анализ существующих систем управления, методов их синтеза, позволил предложить методику формирования гибридной экспертной системы для оптимального безаварийного управления сложным, инерционным, потенциально опасным процессом коксования при различных его модификациях и оформить ее в виде продукционно-фреймового алгоритма.

5.На основе алгоритма синтеза сформирована система оптимального безаварийного управления процессом коксования на базе гибридной экспертной системы, выбраны алгоритмы функционирования отдельных подсистем, модели представления знаний (продукционная и фреймовая), разработано математическое и программное обеспечение системы, реализованное в среде объектно-ориентированного программирования Borland С+ + Builder 1 в виде исполняемого

11 модуля, позволяющего интегрировать его в действующую систему управления процессом. Разработанное программное обеспечение официально зарегистрировано в Российском агентстве по патентам и товарным знакам (РОСПАТЕНТ).

6. Тестирование сформированной системы по данным с различных коксохимических предприятий показало применимость ее в режиме интеллектуального советчика оператора при управлении процессом, обучения управленческого персонала выбору оптимальных управляющих воздействий и ликвидации нештатных ситуаций, обучения системы при адаптации ее к изменяющимся условиям техно логических регламентов.

7.Положительный эффект при использовании системы оптимального безаварийного управления процессом коксования на базе гибридной экспертной системы достигается за счет прогнозирования ТЭП процесса и выбора оптимальных управляющих воздействий, снижения аварийности процесса, повышения квалификации управленческого персонала, что приводит к улучшению качества кокса, повышению производительности коксовой батареи, снижению затрат на сырье и энергоносители при соблюдении экологических требований снижению аварийности за счет поддержания оптимального режима протекания процесса.

8.Результаты работы используются в учебном процессе Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета) на кафедре САПРиУ, кафедре Технологии нефтехимических и углехимических производств, применяются при проектировании наукоемких технологий, проводимых ЗАО НПП "КМК-Инжиниринг", .

1. Анализ современных гибридных экспертных систем для управления и обучения производственного персонала потенциально опасными производствами

В современных условиях особую важность приобретает промышленная разработка прикладных интеллектуальных систем. Она становится одной из наиболее перспективных и наиболее быстро окупающих себя областей в сфере внедрения новых информационных технологий /1/.

Рассмотрим главные концепции и этапы развития систем, основанных на знаниях, и опишем соответствующие технологии искусственного интеллекта. Первый этап связан с формированием базовой концепции (знания + вывод экспертная система) /2-5/, воплощенной в технологии простых экспертных систем. На втором этапе начинает доминировать концепция интеграции различных информационных технологий и создания неоднородных систем, например, путем объединения экспертных модулей с традиционными базами данных и пакетами прикладных программ, что означает развитие "гибридных экспертных систем" /6,7/, а в более общем контексте - " интегрированных интеллектуальных систем" /813/.

При разработке сложных программно-информационных комплексов, применяемых на протяжении всего жизненного цикла продукции, необходимо создание интегрированных интеллектуальных систем. Это - интеллектуальные системы автоматизированного проектирования (ИСАПР), технологической подготовки производств (ИСТПП), интеллектуальные производственные системы (ИПС), интеллектуальные тренажерно - обучающие комплексы (ИТОК), интеллектуальные системы - советчики операторов (ИССО) при управлении динамическими объектами или технологическими процессами /1/.

ВЫВОДЫ

1.Анализ литературных источников о современных системах управления коксохимическими производствами показал, что для оптимального управления сложными, инерционными, потенциально опасным процессом коксования актуальна разработка гибридной экспертной системы т. к. существует необходимость привлечения экспертных знаний при разрешении нештатных ситуаций на процессе с применением эвристических правил, расчета технологических параметров по математическим моделям с помощью эмпирических и полуэмпирических зависимостей. Сформированное формализованное описание процесса коксования содержит анализ изменяющихся характеристик процесса и позволяет адаптировать систему управления на базе гибридной экспертной системы к характеристикам конкретного коксохимического проивзодства.

2.Разработана структура ГЭС для оптимального управления процессом коксования, включающая экспертную систему: БЗ (описание 9 нештатных ситуаций, 25 причин их возникновения и 35 рекомендаций по устранению, 4 правила для прогнозирования нештатной ситуации, 10 правил для поиска по запросу на ограниченно-естественном языке), машину вывода, позволяющую анализировать полученные данные и выдавать рекомендации по оптимальному безаварийном}/ ведению процесса, блок оценки согласованности мнений экспертов при заполнении БЗ, механизм обработки знаний, получаемых от экспертов различных производств и запросов на ограниченно-естественном языке, подсистему объяснения получаемых решений; подсистему редактирования БЗ (в том числе, ее расширения) с оценкой данных, получаемых от экспертов, что позволяет ее адаптировать на разные условия ведения процесса на различных предприятиях; математическую модель коксовой батареи (около 100 эмпирических уравнений расчета материальных характеристик процесса, характеристик коксовой батареи как теплотехнического агрегата, расчета гидравлического режима батареи) и блок поиска оптимальных управляющих воздействий по сформированному критерию оптимальности.

3.Разработана и заполнена Б ДТП (155 параметров; машина вывода обеспечена средствами доступа к общецелевой СУБД и имеет динамическую связь с БД)', интеллектуальный интерфейс, обеспечивающий возможности обмена информацией в человеко-машинной системе в привычном для пользователя формате (лингвистический процессор с тезаурусом из 9 типовых запросов пользователя и словарем из 25 терминов, меню из пунктов из 7 пунктов и 25 подпунктов, обеспечивающее доступ к различным возможностям системы с учетом эргономических требований и различных способов отображения информации- в виде таблиц, схем, графиков).

4. Анализ существующих систем управления, методов их синтеза, позволил предложить методику формирования гибридной экспертной системы для оптимального безаварийного управления сложным, инерционным, потенциально опасным процессом коксования при различных его модификациях и оформить ее в виде продукционно-фреймового алгоритма.

5.На основе продукционно-фреймового алгоритма синтеза сформирована система оптимального безаварийного управления процессом коксования на базе гибридной экспертной системы, выбраны алгоритмы функционирования отдельных подсистем, модели представления знаний (продукционная и фреймовая), разработано математическое и программное обеспечение системы, реализованное в среде объектно-ориентированного программирования Borland С+ + Builder 1 в виде исполняемого модуля, позволяющего интегрировать его в действующую систему управления процессом. Разработанное программное обеспечение официально зарегистрировано в Российском агентстве по патентам и товарным знакам (РОСПАТЕНТ).

6. Тестирование сформированной системы по данным с различных коксохимических предприятий показало применимость ее в режиме интеллектуального советчика оператора при управлении процессом, обучения управленческого персонала выбору оптимальных управляющих воздействий и ликвидации нештатных ситуаций, обучения системы при адаптации ее к изменяющимся условиям технологических регламентов.

7. Положительный эффект при использовании системы оптимального безаварийного управления процессом коксования на базе гибридной экспертной

1. Построение экспертных систем: Пер. с англ. / Под ред. Ф. Хейес-Рота, Д. Уотермана.-М.: Мир, 1987.-441 с.

2. З.Элти Дж., Кумбс М. Экспертные системы: концепции и примеры: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. - 388 с.

3. Уотермен Д. Руководство по экспертным системам: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. -388 с.

4. Попов Э. В. Особенности разработки и использования экспертных систем // Искусственный интеллект: В 3 кн. Кн. 1. Системы общения и экспертные системы: Справочник/ Под ред. Э. В. Попова,- М.: Радио и связь, 1990,- С. 261-290.

5. Поспелов Г. С. Искусственный интеллект основа новой информационной технологии. - М.: Наука, 1988,- 280 с.

6. Allen R. Н., Boarnet М. В., Culbert С. J. et al/ Using hybrid expert system approaches for engineering applications// Engineering with Computers/- 1987/ Vol. 2,-N2,-P. 95 110.

7. Попов Э. В. Экспертные системы 1990 (классификация, состояние, проблемы, тенденции)// Новости искусственного интеллекта,- 1991,- №2,- С. 84101.

8. Микишев В. В., Тарасов В. Б. Использование методов искусственного интеллекта в САПР. Анализ отечественного и зарубежного опыта // Изв. АН СССР: Техническая кибернетика. 1991. - 1. - С. 164-176.

9. Ю.Тарасов В. Б. Концепция построения интегрированных тренажерно-обучающих комплексов на основе методов и средств искусственного интеллекта // Тренажеры и компьютеризация профессиональной подготовки. М.: КТСиМР, 1991. - 4.1. - С. 45-46.

10. Koob M. И., Мацкин M. В., Тыугу Э. X. Интеграция концептуальных и экспертных знаний в САПР// Изв. АН СССР: Техническая кибернетика. 1988. -№5. -С. 108-117.

11. Богумирский Б.С. Руководство пользователя ПЭВМ: В 2-х ч. Ч. 1.-Санкт-Петербург: "Печатный Двор", 1994.- 3561.с.

12. Виттих В. А. Системы моделирования, основанные на знаниях, в научных исследованиях. Нижний Новгород : ИПФ, 1990. - 17 с.

13. Виттих В. А., Будячевский И. А. Автоматизация синтеза моделей объектов машиностроения на основе систем представления знаний. М.: Машиноведение, №1, 1989. - С. 5-10.

14. Виттих В. А. Системы моделирования, базирующиеся на знаниях. -Горький: ГФ ИМАШ АН СССР, препринт №34, 1990.

15. Виттих В. А., Перегудов Ф. И., Петров О. М. Компьютерная технология познания / В сб. : Применение вычислительной техники в физическом эксперименте. Горький ГПФ АН СССР, 1987. - С. 7-15.

16. Саутин С.Н. Методы искусственного интеллекта в химии и химической технологии. Л.: ЛТИ, 1989.-96 с.

17. Hilda K., Itoh J., Umeda T. e. a. Some Expert Systems Experiments in Process Engineering// Chem. Eng. Research and Design. 1986. V. 5,- P. 372 380.

18. Mahalec V., Motard R. L. Procedure for the Initial Design of Chemical Process Synthesis// Сотр. and Chem. Engng. 1977. V. 1. N1. P. 57.

19. Banares-Alcantara R., Westerberg A. W., Ко E. J., Rychener M. D. Decade- A Hybrid Expert System for Catalyst Selection// Сотр. and Chem. Engng. 1987. Y. 11. N3.1. P. 265 277.

20. Lieberam A. Expertensysteme fur die Veifanhronstechnik// Chem. Engng. Tech. 1986. V. 58. N1. S. 9-14.

21. Murphy T. E. Setting UP an Expert System// Y&CS- Ind Process Control Mag. 1985. У.58. N3. P. 54-60.

22. Мешалкин В. П., Богомолов Б. Б. Функционально-информационная структура интеллектуальной системы оптимальной компоновки оборудования химических производств//Хим. пром. 1990. №11. С. 691- 694.

23. Переверзев-Орлов С. Советчик специалиста. Опыт разработки партнерской системы. М.: Наука, 1990,- 133 с.

24. Генин Ю. Е. Интеллектуальная поисковая система по научным трудам в области теории химико-технологических систем// Материалы международной конференции ММХТ-11. Сборник трудов,-Владимир, 1998,- Т. 4. С. 52.

25. Pang G. К. H. An Intelligent front-end for control system design and analysis package// Computer Aided Design in Control Systems/ Ed. by Z-Y/ Chem.- Oxford: Pergamon Press, 1988,- P. 329-334.

26. Ясиновский С. И. Логический вывод в гибридных системах. // Вестник Московского государственного технического университета : Системы искусственного интеллекта, 1994 г., №1. М.: Изд-во МГТУ, 1994, с.88 - 95 .

27. Емельянов В. В., Лагута В. С., Ясиновский С. И. Иерархия экспертных систем при проектировании и исследовании ГПС, с. 76-83. Интегрированные производственные системы: Сб. статей/ Под ред. Савинова А. М. М.: Изд-во МГТУ, 1991. - 84 с. (Труды МГТУ 548).

28. Емельянов В. В., Ясиновский С. И. Представление знаний о дискретном производственном процессе в системах моделирования и управления// Приборы и системы управления, 1991. №6. - с. 1-3.

29. Емельянов В. В. Методы построения математических моделей сложных дискретных систем и процессов// Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. 1993, -№1. с. 14-19.

30. ДрожжинВ. В., Запотылок А. Н. Индуктивный синтез моделей причинно-временных зависимостей. Экспертные системы: состояние и перспективы: Сборник науч. трудов / Под ред. Д. А. Поспелова. М.: Наука, 1989. - с. 80-92.

31. Нильсон Н. Принципы искусственного интеллекта: Пер. с англ.- М.: Радио и связь, 1985,- 376 с.

32. Ясиновский С. И. Алгоритм диспетчерского управления автоматизированной транспортной системой ГПС В сб.: Технология. Сер. Гибкие производственные системы и робототехника, 1989. - Вып. 1. - С.41-52.

33. Бугаева Л. И., Безносик А. Ю. Использование метода вывода, основанного на случае, для принятия решений в интеллектуальной системе моделирования// Материалы международной конференции ММХТ-11. Сборник трудов,- Владимир, 1998,- Т. 2. С. 286-287.

34. Малыгин Е. Н., Фролова Т. А., Краснянский Н. Н. Календарное планирование работы гибких химико-технологических схем многоассортиментных производств// Вестник ТГТУ,- 1996,- Т. 2. №4,- С. 375-384.

35. Клименкова Л. А., Семенова М. Э., Клименков А. В. Гибридная экспертная система управления отделением синтеза метанола// Материалы международной конференции ММХТ-11. Сборник трудов,- Владимир, 1998,- Т. 4. С. 42.

36. Прохоров А. И. Экспертная система интерпретации результатов реакции симм-тетрацианоэтана и его производных// Материалы международной конференции ММХТ-11. Сборник трудов.- Владимир, 1998,- Т. 4. С. 44.

37. Системы автоматизированного проектирования: В 9-ти кн. Кн. 9. Иллюстрированный словарь: Учебн. пособие для втузов/ Д. М. Жук, П. К. Кузьмяк, В. Б. Маничев и др.: Под ред. И. П. Норенкова,- М.: Высш. шк., 1986,- 159 с.

38. AI, expert systems and databases// Expert Systems Strategies.- 1988,- Vol. 4.-N6,- P. 1-14.

39. Al-Zobaidie A., Grimson J. B. Expert Systems and Databases Systems: how can they serve each other// Expert Systems.- 1987,- Vol. 4,- N1,- P. 30-37.

40. Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта/ А. И. Аверин, И. 3. Батыринин, А. Ф. Блипгун и др.- М.: Наука, 1986,- 312 с.

41. OOPS, CASE and expert systems// Expert Systems Strategies.- 1989,- Vol. 5.-N10,-P. 1-14.58.0bject-oriented systems// Intelligent Software Strategies.- 1990,- Vol. VI.- N9,-P. 1-12.

42. Forde B. W. R., Russell A. D., Stiemes S. F. Object-oriented knowledge frameworks// Engineering with Computers.- 1989,- Vol. 5,- N2,- P. 79-89.

43. Premeriani W. J., Blaha M., Rumbaugh J. E., Varwig T. An object-oriented relational database// Communications of the ACM.- 1990,- V. 33,- N.l 1,- P. 99-109.

44. Chaouch H., Cocquebert E., Deneux D. et al. Function-based design for manufacturability/ PROLOMAT'92.- Tokyo, 1992.62.0суга С. Обработка знаний: Пер. с япон,- М.: Мир, 1989,- 293 с.

45. Вагин В. Н., Викторова Н. П., Головина Е. Ю. Многоуровневая логика как модель представления знаний в CASE-системе// Изв. АН: Техн. киберн,- 1993,-№5,- С. 172-185.

46. Поспелов Д. А. Моделирование рассуждений.- М.: Радио и связь, 1989,184 с.

47. Логический подход к искусственному интеллекту: Пер. с фр.- М.: Мир, 1990,- 432 с.

48. Veerkamp P. Multiple words in an intelligent CAD system// Report CS-R9057.- Amsterdam: Center for Mathematics and Computer Science, 1989,- 10 p.

49. Курашов В. И. Познание природы в интеллектуальных коллизиях научных знаний: Научная мысль России на пути в XXI век/ Рос. Акад. Наук, Казан, науч. центр, Казанский физ.-техн. Ин-т. М.: Наука, 1995.-2821. с.

50. Использование вычислительных машин в химических исследованиях спектроскопии молекул: VII Всесоюз. конф.: Тезисы докл. (Рига, октябрь, 1986). Рига: Ин-т орган, синтеза АН ЛатвССР, 1986. 332 с.

51. Ларичев О. И. и др. Человеко-машинные системы построения баз экспертных знаний // Вестн. АН СССР, 1990, №4, с. 82-88.

52. Попов Э. В. Экспертные системы : решение неформализованных задач в диалоге с ЭВМ. М.: Наука. - 1987. -288 с.

53. Интеллектуальные системы в задачах проектирования, планирования и управления в условиях неполноты информации : Материалы Всесоюзного научно-технического совещания, январь 1990 г. Казань: Б. Н., 1990. - 154 с.

54. Терней А. Современная органическая химия.- М.: Мир, 1981,- Т. 1,- 678 е.; Т. 2,- 652 с.

55. Венда В. Ф. Системы гибридного интеллекта: Эволюция, психология, информатика. М.: Машиностроение, 1990. - 446 с.

56. Человеческий фактор: В 6-ти т./ Под ред. Г. Салвенди,- М.: Мир, 1991.

57. Педагогика: Учебн. пособие для пед. институтов/ Под ред. О. К. Барабанского,- М.: Просвещение, 1983,- 608 с.

58. Хорошевский В. Ф., Шерстнев В. Ю. Программный инструментарий представления знаний в экспертных системах// Экспертные системы: состояние и перспективы,-М.: Наука, 1989ю- С. 38-46.

59. Пэранек Г. В. Распределенный искусственный интеллект// Искусственный интеллект: применение в интегрированных производственных системах/ Под ред. Э. Кьюсиака. М.: Машиностроение, 1991. - 544 с.

60. Readings in Distributed Artificial Intelligence// Ed. by A. H. Bond and L. Gasser.- Los Altos: Morgan Kaufinann, 1988.

61. Davis R., Smith R. Negotiation as metaphor for distributed problem solving// Artificial Intelligence.- 1983,- Vol. 20,- P. 63-109.

62. Стефанюк В. JI. Некоторые аспекты теории экспертных систем// Изв. АН СССР: Техн. киберн,- 1987,-№2,- С. 85-91.

63. Balzer R., Erman L., London P., Williams C. HEARSAV- III: a domain independent framework for expert systems// Proc. of the First Annual National Conference on AI, 1980.

64. Hayes- Roth B. A blackboard architecture for control// Artificial Intelligence.-1985,-Vol. 26,-P. 251-321.

65. Nii H. P. The blackboard model of problem solving and the evolution of blackboard architecture//AI Magazine. 1986,- Vol. 7,- N3.

66. Loftin R. В., Wang L. A., Baffes P. et al. An intelligent trailing system for space shuttle flight controllers// Telematics and Informatics.- 1988,- Vol. 5,- N3,- P. 151161.

67. Варшавский В. А., Поспелов Д. А. Оркестр играет без дирижера. Размышления об эволюции некоторых технических систем и управлении ими.- М.: Наука, 1984,- 208 с.

68. Артемьев С. Б., Шестаков Н. В. Вопросы построения интегрированных систем управления на предприятиях нефтеперерабатывающей промышленности// Материалы международной конференции ММХТ-11. Сборник трудов,- Владимир, 1998,- Т. 2. С. 225-226.

69. Саранчук В. И., Власов Г. А., Чуищев В. М., Дедовец И. Г., Вернидуб Г. Ю., Ошовский В. В. Современное коксохимическое производство- объект системного анализа//Кокс и химия.- 1998.- №11-12.- С. 33-39

70. Справочник коксохимика/ Под ред. А. К. Щелкова: В 6-ти томах. Т. 2. Производство кокса,- М.: Металлургия, 1965,- 288 с.

71. Харлампович Г. Д., Кауфман А. А. Технология коксохимического производства. Учебник для вузов.- М.: Металлургия, 1995. 384 с.

72. Справочник по химии и технологии твердых горючих ископаемых/ А. Н. Чистяков, Д. А. Розенталь, Н. Д. Русьянова и др. СПб.: "Синтез", 1996. - 362 с.

73. Чистякова Т. Б., Бойкова О. Г. Гибридная экспертная система для управления процессами коксования// Материалы международной конференции ММХТ-11. Сборник научных трудов, т. 4.-Владимир, 1998,- С. 35-36.

74. Чистяков А. Н., Чистякова Т. Б. Технология коксохимического производства в задачах и вопросах.- М.: Металлургия, 1983,- 296 с.

75. Чистяков А. Н., Чистякова Т. Б. Сборник задач по химии и технологии твердого топлива.- Л., ЛТИ им. Ленсовета, 1980,- 72 с.

76. Чистяков А. Н., Чистякова Т. Б. Расчеты коксовых печей с помощью ЭВМ.- Л., ЛТИ им. Ленсовета, 1988,- 87 с.

77. Расчеты коксовых печей и процессов коксования с применением ЭВМ/ Т. Б. Чистякова, А. Н. Чистяков, Р. Е. Лейбович и др.- К: Вища школа. Головноеизд-во, 1989,- 303 с.

78. Чистякова Т. Б., Чистяков А. Н., Громова Т. Б. Расчет материального баланса коксовых печей с помощью ЭВМ// Кокс и химия,- 1980,- №9,- С. 23-25.

79. Торяник Э. И., Миненко Е. В., Шульна И. В., Крюков Д. А., Иващенко В. А., Герман Ю. М. Разработка комплексного показателя технологической эффективности коксовой батареи// Кокс и химия,- 1998.- №10,- С. 21-24.

80. Скляр М. Г., Старовойт А. Г. Углеперерабатывающая промышленность Украины и перспективы ее развития// Кокс и химия,- 1997,- №1,- С. 2-8.

81. Юб.Филиппов Б. С. Об эффективности использования капитальных вложений при обновлении коксового производства// Кокс и химия.- 1989,- №12,- С.15.17.

82. Успенский С. К., Минасов А. Н., Кононенко В. С. и др. Совершенствование конструкции коксовых печей// Кокс и химия.- 1989,- №7,- С.16.18.

83. Кауфман А. А., Смелянский А. 3., Харлампович Г. Д., Браун Н. В. Мастер коксового производства.- М.: Металлургия, 1994,- 240 с.

84. Мучник Д. А. Формирование свойств доменного кокса- М.: Металлургия, 1983,- 182 с.

85. Сысков К. И. Теоретические основы улучшения качества доменного кокса. М.: Металлургия, 1984. - 182 с.

86. Кривошеин В.Т. О причинах образования трещин в кладке стен коксовых печей// Кокс и химия,- 1998,- №2,- С. 12-14.

87. ПЗ.Парфенюк А. С., Костина Е. Д., Комбаров А. П., Костенко Н. С., Лукашенко А. Д. О ремонте кладки крупноблочной коксовой батареи// Кокс ихимия,- 1998,-№4,-С. 11-14.

88. Парфенюк А. С., Алексеева О. Е., Карпов В. С., Захаров П. А. Анализ надежности элементов головочной зоны коксовой печи// Кокс и химия,- 1998.-№6.-С. 16-19.

89. Чистяков А. Н., Чистякова Т. Б., Бойкова О. Г. Интегрированная интеллектуальная система для управления процессами коксования// Кокс и химия.1998. №8,- М: Металлургия, 1998. С. 18-22.

90. Чистякова Т. Б. Интеллектуальные автоматизированные тренажерно-обучающие комплексы в системах управления потенциально-опасными химическими производствами: Дис. . докт. техн. наук/ С.-Пб., 1997,- 485 с.

91. Интеллектуальные подсистемы для управления процессом каталитического риформинга бензинов: Метод, указания/ Чистякова Т. Б., Бойкова О. Г., Чиркова А. А,- СПб.: СПбГТИ(ТУ), 1999,- 29 с.

92. Чистякова Т. Б., Бойкова О. Г. Интеллектуальные системы в обучении управлению химико-технологическими процессами// Материалы междунар. конф. "Современные технологии обучения7 СПб , 1998,- Т. 1. С. 103- 104.

93. Чистякова Т. Б., Бойкова О. Г. Алгоритмическое обеспечение гибридной экспертной системы для управления процессами коксования// Приборы и системы181управления. -1999. №11- С. 2- 7.

94. Правила Технической эксплуатации коксохимических предприятий: Изд. 2-е, перераб. и доп.- М.: Металлургия, 1985.- 245 с.

95. Гличев А. В. Измерение качества продукции. Вопросы квалиметрии. -М.: Издательство стандартов, 1971. 230 с.

96. Дроздник Д. И., Кафтан Ю. С., Должанская Ю. Б. Мировой рынок угля: поставки, цены, транспорт. (Обзор)//Кокс и химия, 1998,- №4,- С. 41-45.

97. Коксохимическое производство Японии/ Реф. Д. А. Цикарев,- Кокс и химия, 1998,- №5.- С. 45-46.

98. Станкевич А. С., Чегодаева Н. А. Оптимизация состава шихты для коксования и прогноз состава кокса по химико-петрографическим параметрам// Кокс и химия, 1998,- № 9,- С. 11- 17.

99. Пинчук С. И., Джигода Г. Д., Браун Н. В. и др. Исследование влияния температурного режима коксования на комплекс свойств доменного кокса// Кокс и химия,- 1980.- №11.- С. 21-24.1. ПР1российская федерация

100. РОССИЙСКОЕ АГЕНТСТВО ПО ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ ^1. РОСПАТЕНТ) ;

101. Об официальной регистрации программы для ЭВМ2000610214// / / // ///////////// ',/ у ^ / //Щ/' У/-/ '

102. Автоматизированный обучающий комплекс для операторов процс коксования углей" ("АОК кокс") ' х1. П равообладател ь(ли):техпн1еский уннберсимт) (Я Л)У1. Автор(ы):

103. Чистякова Шамара Ъала^ековт, ^^ищ^ойкоба Оксана {Геннадиевна, &олъуеваУЛариса

104. Страна; Российская Федерация , ^ „ ; ^ #1. Шш^/Лшфтщф^/г1. Реестре программ для ЭВМг. Москва, 23 марта 2О0(1. Штй^