автореферат диссертации по энергетике, 05.14.05, диссертация на тему:Идентификация и оптимизация тепловых процессов с помощью адаптивного фильтра применительно к производству цветных металлов и полупроводниковых структур

и

-і а,з;

АКАДЕМІЯ НШ УКРАЇНИ ІНСТИТУТ ПРСБЛЕМ МАШИНОБУДУВАННЯ

На правах'рукопису

ТИ4ЧЕШ) ВІКТОРІЯ МАШІВНА

ИДЕНШІЇКАЦІЯ ТА ОПТШІЗАЦІЯ ТЕПЛОВИХ ПРОЦЕСІВ ЗА ДОПОМОГОЮ АДАПТИВНОГО ФІЛЬТРА СТОСОВНЮ ДО ВИРОБНИЦТВА КОЛЬОРОВИХ МЕТАЛІВ І НАПІВЛГСВОД -НИКОВИХ СТРУКТУР

05.14.05 - теоретичні основи теплотехніки

Автореферат

дисертації на здобуття вченого ступеня • кандидата технічних наук

Харків - 1992

Робота виконана у відділі моделювання теплових і механічних процесів Інституту проблем машинобудування АН України

Науковий керівник} член-кореспондент АН України, доктор технічних наук

Мацевитий Ю.М.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Симбірський Д.Ф. ■

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Елькін Б.С.

Провідна установа: Український науково-дослідний •

інститут металів

Захист відбудеться " ________ 1993 р. о 14.00 годині

в ауд'.^ІІІ2 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.0І6.22.0І при Інституті проблем машинобудування АН України 310046, «.Харків, вул.Пожарського, 2/10.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці інституту. Автореферат розісланий "ЗО " ^£ І992_р.

В.А.Маляренко

&іений секретар спеціалізованої вченої ради доктор технічних наук професор

'~с ;' 1 . •. ‘ •і' -• ■ ■

" .• •• . ,,м ' . ■ . 3

' ЗАГАЛЬНА ХАРЛКТЕРіСТЖА РОБОТИ ■ '

Актуальність проблеми. Сучасний етап розвитку науки і техніки характеризується впровадженням складних теплотехнологічних процесів великої потужності, наявністю рідких вимог щодо підвищення якооті продукції, що випускається та максимальній швидкодії технологічних систем. При цьому зростає роль математичного моделювання теплових процесів як ефективного методу дослідження, а у ряді випадків і як єдиної можливості здійснювати оптимізацію-технологічних процесів. Для побудови математичної моделі доолідяуваного теплофізичного об’єкта необхідна наявність умов однозначності, В той *е час складність конструкцій, висока вартість і трудомісткість теплофізичних експериментів зумовлює на практиці явную недостачу достовірних вихідних даних. У зв’ягку з цим все більша увага приділяється оберненим задачам теплопровідності (ОЗТ ) , в яких за наявними обмеженими відомостями про температурне поле об'єкта можна визначити умови однозначності, яких на вистачав* а також уточ-нути саму математичну модель системи. Серед методів, що використовуються для розв'язання ОЗТ, значне місце займають імовірні методи, що враховують стохастичність характеристик теплового процесу та процесу спостережень. Одним з найбільш поширених імовірних методів є метод оптимальної динамічної фільтрації, що успішно застосовується для розв'язання задач ідентифікації теплових систем. Дуже важливим е поширення розроблених підходів на задачі оптимального управління теплотехнологічними процесами з використанням одержаних оцінок параметрів в режимі реального чаоу, В цих умо -вах розробка більш ефективних в обчислювальної- точки зору алго -ритмів оцінювання та використання їх для розв'язання конкретних ' йадач е дуже актуальною.

Дисертаційна робота виконувалась у 1989 - 1992 рр. у відповідності до таких планів науково-доолідних робіт ІПМаш АН України? д/б темою "Розробка методів і васобів ідентифікації та діагностики технічних характеристик теплотехнічних установок та об -ладнання" (№ Д.р. 01880019600) * затвердженої ПооФаНовою Прейидії АН України від 24.12.67р. { д/бтекою "Теплообмін в енергетичних установках, технологічних процесах та об'єктах радіоелектроніки"( виконуваної за рішенням ВїГОЕ АН України від 03.12.90 р. № 0 564? г/д з Норильськиїі т;-р'нчо-металургійіии комбінатом (ГЖ) "Дослідження впливу суііік тєплобих уиов роботи печі плавки в рідкій вак-

ні Норлльоького ГМК на розподіл температур в тілі кесонів і розробка методики виявлення та прогнозування місць можливого утворення тріщин " ( її Д.р. 0188004535?).

■Лтгп роботи. Розробка і’практичне застосування єдиного методу розв'язання задач ідентифікації К оптимізації теплових процесів для удосконалення технології; виробництва кольорових металів і напівпровідникових структур. *

Наукова коекзкв. У дисертації вперше одержано такі основні ре -зультати, іцо виносяться на захист: 1

- Адептиекиі'і фільтр як єдина методика розв'язання задач ідентифі-

• кацгї й огітикігеції тейловнх процесі в. ,

- Економічний алгоритм адаптивного фільтра з умовою зупинки іте-’раціКного" процесу, яка рєгуляризуе, дозволяючий іір. кожному часовому крокові одсркугати оцінкі-: теплотехнологічних параметрів і .використовувати їх для побудоп: оптимальної стратегії управління, яка переводить систему до необхідного стану. .

- Спосіб побудові: кестсціоиерної_матриці вшірів, за. допомогою якої в адапткскоиу фільтрі гдіЕскоєтьсй облік пзазмкаго впливу * поля температур і ігуккшх параметрів,

-Коефіцієнти тепловіддачі та цільності теплових потоків на внутрішні Г робочі С погерікі о:іолорсуЕ£.нкх слєідиітіе печей Баликова ‘ (НЕЇ . ’ • • _

- Методика, діегксстііки руШуЕекня відгороджених елеазнтів печей кольорової металургії.

- Математичне кодсль* процаеів тешо-касокореиооу при активаці Ено-

уу відпалі ер5єиід-гаяіесих ксіііспровідниксвих готсукн з діелектричним: покриттям. . .

- Оптимальне стратегія управління регдооі; екікесціГіНого відпалу ' непі ЕпрОЕІдпккошіх пластин е урахуиснням обкєкєнь на максимальний градіект і перепед температур кс тоїщзші пластидо.

•Ор-Сртууке ШНКІСІЬ і ІШіОЩйтєніш ШйМв роботи.

АдєптихкиЕ фільтр реалізовано у вигляді пакета програм для роЕв'г.зання гсдєч ідентифікації та опїхкізації параметрів тешютохнолоі’ічкях процесії; у кольоровій металургії І прп фор -муЕсі'иі областей Л - типу провідності на непі віоолюичому ар сені,ці рс.т;зЧ\ '

■ Рої-ро^ену с рсбсті котодаьу виявлення та прогнозування КІСЦІ- ш:7.НГ0ГС руїіііуссккй КССОИІВ впройодхено Б ДерйШЗНОМу ІНСТИТУТІ нольорег.их нетелі і у 19&9 р.

. Зсстооувсіікя КОТСДШій ДОЗВОЛЯЄ ВИЯВЛЯТИ їй прогнозувати тріщи-

ноутворення кесоніе, збільшувати міжремонтний цикл роботи печі і провадити заміну окремих кесонів без переривання технологічного процесу. • .

Достовірність отримуваних результатів підтверджується розв’язанням методичних задач, а також порівнянням розрахункових та експериментальних даних.

Апробація роботи. Основні результати дисертації доповідались на міжгалузевій науково-технічній конференції по проблемам функціональної діагностики газотурбінних двигунів і їх елементів (Москва-Харків-гибаче, 1990 р.) ; на ІУ Всесоюзній школі-семінарі молодих вчених і спеціалістів " Актуальні питання теплофізики і фізичної гідрогазодинаміки " (Алушта, 1991 р.) , на міжнародній конференції "Тепломасообмін в технологічних процесах" (Юрмала, 1991р.) , на П Мінському міжнародному форумі з тепло-та масообміну .{Мінськ, 1992) і на ХУП науково-технічній конференції молодих вчених і спеціалістів ІШалг АН України (Харків, 1990 ) . '

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано II друкованих робіт.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається із вступу,чо- . тирьох розділів, висновку містить 28 рисунків, 3 таблиці, додаток на І сторінці та список використаної літератури із 105 найменувань, усього 164 стор. . .

‘ ЗМІСТ РОБОТИ

У першому розділі приведено різні типи моделей теплових систем, розглянуто питання класифікації ОЗТ та методи їх розв’язання на основі робіт О.М.Аліфанова, Дх.Бека, ЛД.Коздоби, Ю.М.Ма -цевитого, О.В.Мултановського, Д.Ф.Симбірськог А. ^.Тихонова та

ін. Особливе місце приділено імовірному підрду до розв’язання ОЗТ, зокрема методу оптимальної динамічної фільтрації та його модифікація;.!. Досліджено постановку та спільність стохастнчних задач ідентифікації й оптимального..упрасління геотехнологічними процесами, .

Огляд літератури дозволив сформулювати кету та задачі ди -

сертаційної роботи, а такоя визначити, що пошук керуючої дії у ралшах імовірного підходу моле провадитись шляхом розв’язання задачі ідентифікації. . •

Другий розділ присвячено розробці адаптивного фільтра для

розв’язання задач ідентифікації й оптимізації топлоеих процесів, дослідженню- обчислювальних властивосте!! фільтра та розробці

с

прийомів поліпшення його якісних характеристик. Фільтр, що пропонуються, названо адаптгвніи/., оскільки істотною особливістю його є удатність адаптуватися до досліджуваних процесів, параметрі в , що ідентифікуються, класу ьад&ч ідентифікації та управління і до про цесу спостереження (матриця вимірів ізидоог.;ік:осться о надходаошшм нових експериментальних даіт>у. Як вихідна модель в адаптивнону фільтрі, ЩО ПрОПОНуеТЬСЯ,срІШШШіЯ БІІМІрІЕ вигляду:

„ %= К)*-?*, (І)

л? »>

де ук - вкпадкоЕИ^ Есктор спостережень і^-шуканий вастор гараіієт ріс управлінь , Ук ~ векторний білий гаусоЕськлй иуц.

Для побудоЕИ єдиної методики ідентифікації параметріь та пошуку керуючої послідогшосі задача оптимального стохастичного управління ставиться таким чинок, щоб усі обмегєіаш узи на фазо^ координати та їх похідні ббііінли до вектора спостережень Уіс . У теплових системах як факторі:, що спостерігшись»; тс. сбиєкувться, можуть виступати температуре Т(Ч') е будь-яких точках сб‘скта, с такоа г].сд; спи: температури ва часом і простором

Функціонал якості; ще врахогус як адекватність моделі, так

і поведінку вектора управлінь записується у вигляді £

м*. ®

«і кі 1-і па: гіг. функціонала прос&дмься ка усікс паракеараиг. (упраь-ліннякі:} , обкег,снІа«к областю р (15Е,;| Шукане оптималь-

на послідовність виЕкачасіься іб умови

[К\ =аіб{1 кпігХгіЛі (з)

де ійй> коже бути записаний у вигляді рекурентного співвідношення, оскільки кожне іе складових е (1) еележкть від свого і -го управління . Таки».: чинок, іїе кожному ІС - щ расовому крокові ідентифікується оцінка шуканого пар&чотре. %к/к * сукупність ЯКИХ / І скяадес керуючу послідовність, що переводить систему до необхідного стану.

Оцінки параметрі е. (управлінь} £,, і що мінімізують функціонал .(І) знаходяться еа допомогою алгоритму едєішіішогс ітораціИного фільтрі^ який Есписусіг-ся так:

де ^ - чергова ітерація на К -му кроці; і - остання ітера-

ція на (ІС-І) -му кроці; Ик- поварі аці.Чна матриця похибок яимірів; Рг.-і/к-Т К0ЕаРІаЦІ;“1на матриця помилки оцінки; Кл - загой а матриця фільтра. ^ ,

иіатриця вимірі з Н ^' визначається як векторна частмпня по-

Оснільки для обчислювання ціз± матриці потрібне визначення лектора стану ( поля температур ) чїг -Іого оцінок , то необхідним а розв’язання ггршо2 задачі теплопровідності, яка у загальному випадкові моле б'ута аапгіся’за у злглпді кзлШйисго зто-хастнчного рівняння :

” ■ 5і)

де у правій частині зпміог.\ уйзідогп'с зомпоїїоот зехтора управлінь Ц. подставляатьоя оці:п::і i'J/l 5 У?* - *.!зиор8Льоззиа пзраагода

(тум)-біла гауоозсьда послідовність, Результат розз’яоакня різ-няннп (8) являє собо:о оуіпку вектора стану, з;о обчислг>стьал послідовно, почішяичи з Хз •

Для розв'язання подач управліжя з зачористалняц одержаних оцінок параметрів з реячмі раального часу азі оритм фільтрації повинен бути особливо ефекти вдам з обсізгяззль::зї точки зору. Економічність алгоритму, :’.;о прзпонузгіся, іоосгаз'гьзл -г;п, -і;о отлізі. рогапіреного лектора стану газпачазг'ьзл ггзз оціг-лсн лукапого ото-кастичкого чегстора пірз^згріз. Цз- діз -тюзівті пбІЛтпсь 5зз о-будови порояіднях уатр'їць, і::і прзз’язані до конкретного процесу та до конкретних пзртізтріз. Я:г?;о ззача&ю при порзході зід од -ніеі задачі j що розв’язується ' нслуа сС, 'Jrt Д , C-s і“а і::

до другої потрібно’ попзреднз п-зрз гзорзльл зкх:пз:ік0-різ:ицз20і математичної моделі; а значать, І зміна перзіНгаг латепф, го з адаптивному фільтрі'г ло иропокузгьоя, .тігллл ігрізргяг лорябудоз стандартного зашіс> Іхуікь тсплопрозід::осїі га .■'рл.гачкїі.т у.:оз

V&rglL к:Л

_ w—

и

не потрібно. Побудову ж нестаціонарної матриці вимірювань можна проводити, виходячи з будь-яксї у тому числі нелінійної вихідної моделі досліджуваного процесу, lip стосується вектора виміригань,то до нього при використанні адаптивного фільтра, крім безпосередніх вимірювань, можна включати будь-яку відому інформацію про процес,у тому числі будь-які обмеження на градієнти температури за часом і простором,значення температури в будь-яких точках об’єкта,перепади температурні т.д.,лише була б можли-

траноформації вектора вимірювань алгоритм адаптивного фільтра пе-реворючться в процедуру ідентифікації або управління.

Оскільки обернені задачі у своїй вихідній постановці є некоректними, необхідно проводити регуляризацію одержуваних рішень.

Як фактор, що регуляризується в алгоритмі адаптивного фільтра, пропонується використовувати число проведених ітерацій на кожному часовому крокові. Умова, що враховує як стійкість обчислювального процесу, так и.його збіжність , можна записати таким

де в умові "злипання" (10) параметр £ вибирається в залежності^ від необхідної точності ідентифікації шуканого параметра

2 . Вираз (ІІ)являа собою умову погодження серєдньоквадра -тичної похибки від вимірювань з величиною сумарної за ^к"моментів часу нев’язки.

Збіжність фільтра визначається величиною елементів ковяріа-ЦІйної матриці помилок оцінок , що убувають за часом.

Як критерій збіжності фільтра можна використати улову

вість розрахунку частичних похідних

.Таким чином,шляхом

чином:

де. = і ПЛ.-М,

Вираз (9). носить де що умовний характер. На практиці зупинник ітераційного процесу здійсюється по першому виконанню однієї з

Л

, 9

Невиконання цієї нерівності означає, що дійсна помилка оцінки (ліва' частина(ік)) перевищує завбачену теоретично Справа частина (12)) більше ніж в // раз, тобто фільтр розходиться. Для приведення до відповідності реальної^помилки оцінювання та теоретичної пропонується Епливати на елементи матриці Рк/г , деяким скалярним коефіцієнтом, 5к « який може зміновати своє значення до тих пір, поки умова (9) не виконається. -

Для реалізації алгоритму адаптивного ітераційногр фільтра Необхідна побудова нестаціонарної матриці вимірювань Розрахунок елементів цієї матриці, що являють собою векторні частинні похідні (7) .провадиться шляхом числового диференцювання. Процес побудови розбивається на 2 етапи. Перший включає до себе розв’язок прямої задачі теплопровідності (8) для.визначення поля тем -ператур і формування вектора опорних значень. На другому етапі провадиться операція числового диференціювання розрахованого век-■тора спостережень за параметрами. ■ •

Дослідження регулярності розробленого алгоритму провадилось на прикладі розв’язання задачі ідентифікації локальних параметрів теплообміну. При переході рід однієї або двох локальних величин до більшого іх числа істотно ускладнюється реалізація умов зупинки ітераційного процесу на кожному крокові рекурентного алгоритму та збільшується некоректність оберненій задачі теплопровідності, що вирішується. Тому у виподку, що розглядається, (шість ЗМІННИХ за часом локальних коефіцієнтів теплообміну, нелінійна постановка задачі) , використано такі прийоми поліпшення якості алгоритму як ітераційна та крокова регуляризація. Особливу увагу приділено питанням впливу величини похибки вимірювань на стійкість і збій-ність процесу ідентифікації. ,

■ Можливості адаптивного фільтра з оптимізації теплотехнологіч-них параметрів досліджено на прикладі процесу відпалу напівпро -відникових пластин. Як параметр, що ідентифікується, розглядалась щільність теплового потоку , яка регламентує режим активаційного відпалу. Процес формування оптимальної стратегії управління здійснювався таким чином, що на кожному часовому кровові " к "з урахуванням оцінки , що знов ідентифікується, розраховува-

лось поле температур в пластині і проводилось порівняння одержаних значень температури поверхні, максимального градієнта температури та перепаду температур по товщині пластини із с зданими

обіїе.їзннсии ка ці величини.

У III розділі иова йде про застосування алгоритму адаптивного фі;:ьтра для розв’язання задач ідентифікації та діагностики теплових процесів в онерготехнологічнш: агр&Гатах металургійного виробництва. Металургійні агрегати, як правило, працюють у складних термічних умовах. Зокрема, умоі;:і роботи печей, цо застосовуються у кольоровій металургії, характеризуіотьсл істотними стрибками тепло-зого навантаження з боку вогневої зога (пуск та зупинка печі,\ від-зугність футеровім, сколвзашія або пошкорхекня гарні соку . Проек-тува-шл та розрахунок надійних конструкцій, здатних витримувати тимчасові локальні пікові теплові навантаження» потребують достовірних даних про всі мо:хл;іаі умови теплообміну стінових елементів, !цо огороджуються, з зокол розплаву. Визначання цих умов є мокли -еиц розв'язанням відповідних аавяіаніх ОЗТ на основі розробленої методики ідентифікації тзнлоз"х параметрів.

Як опорні значення, по яких'ідентийікаяться теплові потоки

О, на вогневій поверхні злг\іент}ве що огороджуються, використовувались результати гормометрувазіня, одзрпа-іі за допомогою термопар, що зачзканані на зовнішній поверхні кесонів (дані НГМК) .Для перевірки адекватності математичної ‘моделі процесу і границі регулярності запропонованого алгоритму булл розв'язані изтодйчнх задачі по визначення параметрі о тзплообиіігу па робочій поверхні рядових і фурмеьих кесонів і по оцінованій виопу температури холодоаген-та на умови теплообміну та температурле поле косона.

Задовільна зо'іїніоть температурних полів, одарггинах за умовами теплообміну, що ідентифікуються та зздзнііілм підтвердила достовірність результатів іденги|)ікаі|і і { зр дозволило перейти до визначення коефіцієнтів тепловіддачі та иіідьноатзй теплових потоків на внутрішній робочій поверхні рядом* І вур.’ЛЗЇШХ кесонів печей Ванякоіа (ГІБ) у процесі робочої ич.таїїі'і печі з урахуванням реально! погріошості видііриоані).

Достовірність одзрлал;к уиои тсшюобшку перевірена порівнянням температур, роорахозл-Бг: еа знайдений: умовами Теплообміну з ахепери.иентдліниия гемлературхк б тік ?:е точках.

Для дг’лііизннл твплойого отаку кесоніи при наявності технологічного ораку д каналах а крн рі окопу стані гарні ссхгу були по -будовані температурні полк кесонів, що знаходяться на початку процесу руй!іуаша;я ж. робочій поверхні, Тор^оруйігувашш кесонів в

достатньо егреси-ному середовищі ПБ відповідає критичній для меді температурі 400° С. Розв'язання ряду сбернеккх задач в ідентифікації щільносте!! теплових потоків і відновленню температурного поля по відомій критичній температурі 400° С на богкєбій погерхні дозволило одєраати гргхкчні порогові значення тештєратур на ЗОВНІШНІЙ поверхні КОСО”) В5 що свідчать про початок руйнування ЕОГ-нєвої поверхні. Описаний підхід в сполученні з результатами проведених досліджень ГОЕПОЯЯі.І-Ь ГКЯВЯЯПЇ анокєлі-ї, ЩО відносяться як до есіої еогнєеої поверхні кесоне, так і до конкретного иісцл окремого стінового елемента, і ь результаті -прогнозувати КОЯЛИ-бс- руйнування кесона. На сенові розробленої кетодики ідентифікації параметрів теплообміну розв5яЕвна - задача діагностики ст£)іу подини печі завислої плавки (ПЗП) . Подкна ПбП яеляо ссСсп Сеге-тошарову конструкцію, що складається в Есгнетрн-вгаїх і теплоізїльс-ваннх матеріаліе. 2а результатами териометрування (дані Hi'KJj . ідентифіковані приведені коефіцієнти теплообміну на поіерхкі заглиблення теркопор, ге допсігсгсс яки:: нокне Екві.ачкі и товіцину кезруйновекого espy, а значить, знайти величину руйнувати в цій точці подини. ПрсЕедекі дослідження показали, do es допоиогов запрспоноЕакої методики е можливим спільне роЕв’яеаіікя зоеніпшіх і геометричних обернених задач .теплопровідності.

ІУ розділ присвячено дсслідл.еннп процесів теплоїігсоперєнесу при актиЕаційкому відпалі напівпровідникових пластик. Розроблена методика дас поклиеість сфориувстк сптккальну стратегів уп -раплікня рекккок ектисеціКкого відпалу. Рєжші відпалу еексєтьоя оптимальним, якщо температура поверхні досягає певної хелкчзкк (Ги), результуечнй кінцевий профіль концентрації ІКПЯйКТОКЖСЇ докіеУк стає близьким до заданого, зегалький час технологічного процесу є мінімальним, і виконувться обмеження, накладені не тєи-пературні градієнти та перєпвдк температур по тоекккі пластиіи.

Цс задачу можна віднести до класу задач упраглігля з максимальна» ШЕИДКОДІЄИ.

Розглядався процес активаційного відпалу иепіЕпроЕІдкикоЕОї арсепі дгалієвої пластини з діелектричнім покриттям із 5! 0%, . Ка підставі концепції досередженої ємкості, запропонованої О.М.іГаце-гитим і В.П.Шериігевим, розроблено математичну модель процесів теплоиасоперенссу при активаційному відпалі в системі "пластина-покркття". До елі дійсно динаміку полів температури та концентрації

імплантованої домішки в процесі активаційного відпалу при рухові пластин з постійною швидкістю відносно джерела випромінюьання та у виподку ії фіксованого положення. Аналіз результатів числового експерименту показав, що використання в моделі зосередженої ємкості дає можливість істотно скоротити об’єм обчислювань, пр:і цьому похибка розрахунку полів температур не перевищує 10 що не істотно позначається на точності розрахунку полів концентрації. Це дозволяє використовувати запропонорану модель при управлінні процесом активаційного відпалу напівпровідникових пластин. Формування оптимальної стратегії управління здійснювалось так, що якщо будь-яка із розрахованих компонент вектора вимірювань

Ук = (ІЇп1к,[£г]к,С*Т]к) досягає зьданої

граничної величини з урахуванням допустимого інтервалу відхилень, то оцінка щільності теплового потоку на наступному крокові (Ц,к*і/к+і) штучно встановлюється рівною нулю і залищається такою на всі наступні моменти часу, доки відзначена компонента не .

ввійде в норму. Таким чином, стратегія управління відпалом включає два'єтапи: нагрівання поверхні до максимально можливої тем -ператури під діє» потоку Ц.к/к ?а видержка .не-

обхідна для прогрівання активованого шару. Як умови, що визначають найкраще наближення результуючого профілю концентрації домішки, одержаної в процесі відпалу, використовувались 2 критерії: перший критерій припускає, що масовміст домішки за межами акпг-всваного шару повинен бути мінімальним. Другий визначає рівномірність розподілу домішки по активованому шару.

За допомогою побудованої оптимальної стратегії управління режимом активаційного відпалу вдалооь одержати необхідний розподіл домішки-за мінімально можливий час з дотриманням обмежень на ' градієнти та перепади температур * що виникають у пластині під час відпалу. •

Основні результати роботи. '

Основним підсумком цієї роботи є розробка єдиного підходу до розв’яаання задач ідентифікації та оптнмізації теплових процесів на баеі оптимальної динамічної фільтрації та побудова економічного ігоритцу, пристосованого для числової реалізації задач ідентифікації, діагностики та оптинізації теплових процесів.

Розроблена методика застосована для розв’яешшя практичних задач (металургія тс напівпровідникова технік^.

Основні висновки г

1. Запропоновано влаптимшй ітерєці’ШйЙ <і-іяьтр як efjiisy. петсднку

розв'язання задач ідентифікації та оптШІзації ієплсейх процесів. і .

2. На базі запропонованого ілстоду рсЕрсбйеШ єкоНо^ІчйіЙ ьлгьріітн що дозволяє на кожному часосоїіу крокові ср.ері'.’/ггл!'. оцінки т-еп-лотехнологічних параметрі в і викорїитсіїуігш* їх рпп побудоьа оптимальної стратегії упрасяіі«я, Sf3 ЛфсЕсдйіь окоїС-*у рс потрібного стану.

3. Визначено рсгуляриоувчу уиогу зупш:г. ітєрсіїііНсгЬ nfotieoy с фільтрі. Взедоі:с критерій гбіяиссті фільтра, tp ккорйотсгусї’Ь ся для Коректування косаріаці йюї устриці поїлок еціног еля -хом ді'ї на елементи метриці дєяяеге океляркого коефіцієнта

* при порушених укоз збірності. _

1. Запропопошю спосіб визначена» ігеот'Сціоибркої яел-рвц! г-киіро-п&нь* за допомого» якої в алгор-іткі єдоіткркогс Сілг.три с.кіК-СКЮВТЬОП чблік БЗасїЛ'ОГО вплизу поля теюіерет-ур. 1 СуШЖХ пє~

. рої.ютрі'в. _ ' •

3. Проведено досаідкеїяш регулярності рогреблбіюго сягоркїку КЕ прикладі 'розв’язання иоліїїс№ої ссгсчі гдоііті:оЗі;гці І локальних порекстрів теплообміну,

і. Для Ейпсдку ідентифікації зг*.ітпп-г са чссог хокешм коефіцієнтів іспясос'міиу росроблсію нргЛІогг: полІіесшї «.соті senpo-поксеоксго cj!rcp::vry с Епксрксти.їіп: процедур ігереційкої ts ' крокогої рсгуля5<кгсціі. Гоялсскс, to ТОЧНІСТЬ ОЦІНОК, EC 01-рккусться, у цйсї'у екпрдку» ссле:кть від rcrirats: похибки **-мірюпскь то від тасла перскєтріЕ, ф і,іекткфік;гтьоя.

Понесено, ер сдсяткгйість Бгпрспскогггсгс гхгсрг.ті'у, ЕЕ'ЯЕїКС

з відсутністю необхідності псСудспк пєргхідкгя г.гтркць, причому не пстрібгс ::ія:шх осрісркпх пєрстпсрекі- .’хтєиг.їкчігої ttcft-лі пезе. гакепіиісіа від росс’ДЕусркс" гггс-чі ідентифікації чк УПрСБЛІІЯІК. ' '

3. Економічність розробленого глгср::гиу з течп: гору ігесбйідтгсгс обсягу пгк’яті EC'!, ксві:со:га рсн'.іргість С'.ілі-’ірс тг пректкчнв Еідсутіїість пеки лої: округлення дссеслясть сгстсссгугак! длярпз в’язання задач ідентифікації тг. тепле т*?: процссгіги келерпе -рядні ЕОМ. ‘ •

9. Розроблену методику ідентифікації теплотехнологічних параметрів застоаовано для визначення коефіцієнтів тепловіддачі та щільноотей теплорих потоків на робочій поверхні охолоджуваних кесонованих елементів печей Ванюкова.

10.Запропоновано методику діагностики руйнування стінових елементів і родини печей кольорової металургії на основі ідентифікації граничних умов теплообміну. Результати проведених досліджень використані на Норидьському гірничо-металургійному комбінаті для виявлення та прогнозування місць можливого трі-щиноутворення кесонів.

ІІ.З використанням концепції зосередженої ємкості розроблено математичну модель процесів тепломасопереносу при активаційному відпалі напівпровідникових пластин & діелектричним покриттям.

12,Побудовано оптимальну стратегію управління режимом активаційного відпалу напівпровідникових пластин, що дозволяє одержати необхідний розподіл концентрації впроводженої домішки в/активованому шарі пластини з урахуванням обмежень на максимальний градієнт і перепад температур по товщині пластини.

Основний зміст дисертації опубликовано у таких роботах:

1. Мацевитий Ю.М., іултановський О.А., Тимченко В.М., Шеришев В.П. Оптимізація теплотехнологічних параметрів активаційного відпалу напівпровідникових пластин //Математична моделювання процесів і апаратів: Тез.доп.наук.-техн.сем., Іваново, 1990.-

С. 3-4.

2. Бутенко О.В., Балашова Н.А., Панасенко П.В. та ін. Моделюван-

ня активаційного відпалу напівпровідникових пластин //Там же.-С. 5-6. . ■

3. Ііімченко В.М. Моделювання та ідентифікація теплообміну в охолоджуваних конструкціях металургійних агрегатів // Там же. -7 с.

4. Мацевитий Ю.ії., Лултановоький О.В,, Пімченко В.М., Шеришев В.П. ііодзлсваНня з використанням адаптивного фільтра процесу термо-шіцення поверхонь конструктивних елементів //Проблеми функціональної діагноотіки газотурбінних двигунів та їх елементів: Тез.дои.шЕгадувевої науково-технічної конф., Л.-Харків -Віба-чЄі 1990. - С.20-21.

• .15

5. Мацевитий С..І., йіултановський О.В., Тимченко В.М.,Бльчище -

ва І.В. Діагностика руйнування охолоджуваних кеоонованих стівових елементів на основі ідечтифікеції умов теплообміну //Пром.теплотехніка. - 1991. - ІЗ, № 3. - С.З-І2.

6. Тїшченко В.М.^оделовання процесів теплопереносу при активаційному відпалі напівпровідникових плаотИн // Актуальні питання теплофізики та фізично! гидрогазодйнаміки: Тез.доп.

ІУ Всесоюз. школи-сем.молодих вчених і фахівців, Алушта,

1991. - С.100-10І. ' •

7. Мацевитий Ю.М., ііултановський О.В,, Тимченко В.ІІ. Моделпвання теплових процесів та ідентифікація локальних пораметрів теплообміну за допомогою адаптивного ітераційного фільтра//Теплофі-

' зика високйх температур. - 1992.^-30, № І.- С.82-91.

8. іацевитий І). А., Балашова Н.А., ^ултановський О.В. та ІН. Моделювання теллсмасопереносу при активаційному відпалі арсейід-галієвих налівпровідникових пластин // Теплофізика Вибокйх температур. - 1992. - ЗО, ІЗ. - С.601-610.

.9. Мацевитий Ю.М., Єржанов Р.Ж., Ъшченко В.М., ШерМпев В.П. Оп-тимізація параметрів активаційного відпалу напівпровідникових пластин// Теплофізика високих температур. -1592. - ЗО, # 6,. - С.II—IV.

10. Мацевитий Ю.М., Мултановський О.В., Тимченко В.М., Єльчйцева І.В. Обчислювальний експеримент з ідентифікації теплових наванта- . жень на елементи металургійного обладнання // Тепломасообмін:

Тез.доп.іііжнар.форуму з тепло-та массообміну., Мінськ, 1992,-т.9, ч.И. -ҐсУиу-і^'

11. МаІ4.еггі{у Уи.Н^ МсиНапоггі&у Д К, Тітс/іепАо ТГ/Ч, $кегу-і.Ііеу У.Р ТЬ&х.таЕръоселез. аі ЛсііУаіесі аллел-£інд е/- аемісонсіисісг мабаїіа//Неа* алсі Мас$Тгал-

ін Te.chnotoQi.tcLi Ргсселе±: АбіЬ. с£ Херогіі с£-Іні. Ссп^егенсс, ЬигтаС<х, Ї991.-р-14-142.