Исследование и разработка методологии и алгоритмов оптимального управления промышленным технологическим процессом электроэкстракции цинка

Сидоров, Дмитрий Вячеславович

Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)

автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Исследование и разработка методологии и алгоритмов оптимального управления промышленным технологическим процессом электроэкстракции цинка

кандидата технических наук: Сидоров, Дмитрий Вячеславович
город: Владикавказ
год: 2006
специальность ВАК РФ: 05.13.06

Диссертация по информатике, вычислительной технике и управлению на тему «Исследование и разработка методологии и алгоритмов оптимального управления промышленным технологическим процессом электроэкстракции цинка»

Автореферат диссертации по теме "Исследование и разработка методологии и алгоритмов оптимального управления промышленным технологическим процессом электроэкстракции цинка"

На правах рукописи

СИДОРОВ ДМИТРИЙ:ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИИ И АЛГОРИТМОВ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ЭЛЕКТРОЭКСТРАКЦИИ ЦИНКА

Специальность 05.13.06 — Автоматизированные системы управления технологическими процессами и производствами (промышленность) по

техническим наукам

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Владикавказ 2006

Работа выполнена на кафедре «Информационные системы в экономике» в Северо-Кавказском Ордена Дружбы Народов Горно-Металлургическом институте (Государственном технологическом университете)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Арунянц Геннадий Георгиевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Келоев Тазрет Амурханович кандидат технических наук, доцент Гокоев Тамерлан Маратович

Ведущее предприятие:

НПК «Югцветметавтоматика»

Зашита диссертации состоится Z У 2006 г. в 1400 на заседании

диссертационного совета Д212.246.01 в Северо-Кавказском Ордена Дружбы Народов Горно-Металлургическом институте (государственном технологическом университете) по адресу: 362021, РСО-Алания, г.Владикавказ, ул.Николаева, 44, СКГМИ (ГТУ). Факс: (8672)749945, E-mail: skgtu@skgtu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СКГТУ.

Автореферат разослан У 9 -fO 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д212.246.01, д.т.н., доцент

В.П.Алексеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В условиях наметившегося роста производства в нашей стране за последние годы перед металлургической отраслью стоит важная задача ускорения темпов производства цветных металлов на основе широкого внедрения достижений науки и техники, совершенствования технологии и модернизации оборудования, повышения производительности труда, улучшения качества продукции, снижения затрат сырья, материалов, топлива и электроэнергии. Ярким представителем цветных металлов, производство которого определяет технический прогресс во многих отраслях промышленности, является цинк. Само производство электролитического цинка относится к классу наиболее энергоемких металлургических объектов. Интенсификация и совершенствование электроэкстракции цинка является сегодня одним из важнейших направлений исследовательских работ в металлургии.

В настоящее время к одному из основных направлений интенсификации процесса электроэкстракции цинка из сульфатных растворов принято относить разработку эффективных систем контроля и управления, позволяющих вести процесс в условиях близких к оптимальным.

Поиск оптимальных условий ведения процессов будет успешным в том случае, если в основе его лежит правильный выбор цели оптимизации и отражающего ее критерия, а также минимальное количество влияющих факторов и применение развитых математических методов и современных информационных технологий.

Таким образом, при оптимизации возникает комплекс проблем, требующих участия широкого круга специалистов по технологии, энергетике, автоматике, вычислительной технике и математике. При этом развитие этих проблем в известной мере делятся на два основных направления: технологическое и электроэнергетическое. Независимое развитие каждого из этих направлений не обеспечивает оптимальных показателей электрометаллургических установок.

При условии выполнения плана по качеству и количеству электролитного цинка величина удельного расхода энергии постоянного тока (общепринятого важнейшего технико-экономического показателя электроэкстракции цинка) становится одним из важнейших показателей при организации оптимального управления.

Основной особенностью организации процесса электроэкстракции цинка является его организация в группе параллельно функционирующих агрегатов, характеризующихся неоднородностью и нестационарностью протекаемых в них технологических процессов (ТП). Эффективное управление такими технологическими объектами (ТО) связывается с выбором и реализацией в процессе автоматизированного управления оптимальных стратегий управления (распределения параметров управления во времени) для объектов с «последствием» в условиях накладываемых на процесс возмущений и ограничений. Реализация таких систем управления (СУ) связывается с выбором концепции их построения, использованием математических моделей, современных средств измерительной и вычислительной техники, а также современных информационных технологий.

Своевременность и актуальность решаемых в настоящей работе проблем заключается прежде всего в том, что в ней с использованием принципов системного анализа сделана попытка осмысления и обобщения существующих разработок в области математического моделирования и управления процессами электрометаллургических установок, а также выбора новых концепций и методов построения высокоэффективных систем оптимального управления группой нестационарных параллельно функционирующих электролизных агрегатов, обеспечивающих повышение эффективности отдельных производств и отрасли в целом.

Целью диссертационной работы является исследование и разработка методологии и легко реализуемых в рамках АСУ ТП алгоритмов оптимального управления промышленным технологическим процессом электроэкстракции цинка.

Поставленная цель потребовала решения следующих задач:

1. Системный анализ основных проблем создания систем управления параллельно функционирующих нестационарных ТО, включая методологические аспекты математического моделирования ТП, и решения задач распределения при управлении параллельно функционирующих нестационарных ТО, характеризующихся эффектом последствия.

2. Корректная постановка и формализация задачи оптимального распределения нагрузки по электроэнергии между параллельно работающими нестационарными агрегатами электролиза при ограничениях на ее потребление.

3. Разработка методологии и эффективных легко реализуемых алгоритмов оптимального управления группой параллельно функционирующих нестационарных электролизных агрегатов.

4. Выбор метода декомпозиции задачи управления и формирования оптимального варианта организации САР технологических параметров нижнего уровня двухуровневой СУ электролизными агрегатами.

5. Выбор концепции и разработка структуры и алгоритма функционирования системы оптимального управления группой параллельно функционирующих нестационарных электролизных агрегатов.

Методы исследования: Проводимые исследования базировались на положениях технической кибернетики, системного анализа, методах математического моделирования сложных ТО, совокупности методов и приемов анализа и обработки информации, компьютерного моделирования функционирования сложных объектов и СУ, методах оптимизации и математической статистики.

Научная новизна работы:

1. Предложен новый подход к управлению группой параллельно функционирующих нестационарных технологических объектов, характеризующихся эффектом последствия, поставлена и формализована задача оптимального динамического распределения электроэнергии между параллельно работающими электролизными агрегатами при ограничениях на ее потребление.

ния процедуры идентификации сосредоточенной оценки активности системы с использованием принципиально нового метода оперативного контроля за наращиванием массы электродов на эталонных электролизных ваннах (защищен Патентом РФ на изобретение № 2241788).

3. Разработан двухуровневой алгоритм оптимального детерминированного управления параллельно функционирующими нестационарными электролизными агрегатами, основанный на принципе динамического программирования, дополненном процедурами, сужающими область допустимых состояний.

4. Предложен эффективный подход к декомпозиции задачи управления и выбору организации САР технологических параметров исследуемого объекта, удовлетворяющей требованиям структурной управляемости и наблюдаемости.

5. Разработана структура и алгоритм функционирования автоматизированной двухуровневой системы оптимального управления группой параллельно функционирующих нестационарных электролизных агрегатов.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается результатами экспериментальных исследований, результатами вычислительных экспериментов и соответствием результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Практическая значимость работы:

1. Предложены концепция и принципы построения двухуровневого алгоритма оптимального детерминированного управления параллельно функционирующими нестационарными электролизными агрегатами, основанного на принципе динамического программирования, дополненном процедурами, сужающими область допустимых состояний.

2. Предложена эффективная и легко реализуемая в условиях промышленного объекта методология статистического исследования нестационарного объекта с целью выбора участка квазистационарности для реализации алгоритмов оптимального детерминированного управления.

3. Разработаны эффективные и легко реализуемые машинные методы формирования оптимальных стратегий управления (распределения параметров управления во времени) для объектов с «последствием», корректируемые в процессе функционирования СУ, и ориентированные на их реализацию в АСУ ТП.

4. Выбран эффективный и легко реализуемый подход к декомпозиции задачи управления и выбору организации САР технологических параметров нижнего уровня двухуровневой СУ, удовлетворяющего всем необходимым требованиям структурной управляемости и наблюдаемости.

5. Предложен принципиально новый метод автоматического контроля показателя наращивания массы электрода в процессе функционирования электролитической ванны с использованием специально разработанных технических средств (защищен Патентом РФ на изобретение № 2241788). Показана возможность эффективного использования этого показателя при оптимальном управлении технологическим процессом электроэкстрации цинка.

На защиту выносятся:

1. Результаты системных исследований различных подходов к управлению группой параллельно функционирующих нестационарных технологических обь-

ектов и постановки задачи оптимального динамического распределения электроэнергии между параллельно работающими нестационарными электролизными агрегатами, характеризующихся эффектом последствия.

2. Разработанны аналитические методы синтеза оптимальных стратегий распределения параметров управления во времени для объектов с «последствием», ориентированные на их реализацию в рамках АСУ ТП, основанные на приближенных субоптимальных алгоритмах управления квазиразомкнутого типа.

3. Двухуровневый алгоритм оптимального детерминированного управления параллельно функционирующими нестационарными электролизными агрегатами, основанный на принципе динамического программирования, дополненном процедурами, сужающими область допустимых состояний.

4. Результаты разработки оптимального варианта организации САР технологических параметров нижнего уровня двухуровневой СУ исследуемым объектом, удовлетворяющего необходимым требованиям структурной управляемости и наблюдаемости.

5. Структура и алгоритм функционирования автоматизированной двухуровневой система оптимального управления группой параллельно функционирующих нестационарных электролизных агрегатов.

Апробация работы. Основные результаты проведенных в диссертации исследований были представлены и обсуждены на: Международной конференции «Информационные технологии и системы: наука и практика». - Владикавказ, 2002; Международной конференции «Информационные технологии и системы: новые информационные технологии в науке, образовании, экономике» — Владикавказ, 2003; Международной конференции «Современные сложные системы управления (HTCS'2003)» - Воронеж, 2003; на ряде научно-технических конференций профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов СКГМИ (ГТУ) в 2003-2005 годах.

Личный вклад автора. Основные научные положения, теоретические выводы и практические результаты были получены совместно с соавторами при долевом участии соискателя 75 %

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 9 печатных работах, 4 из которых опубликованы в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Работа содержит 170 страниц машинописного текста, 22 рисунка, 2 таблицы и список литературы из 278 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследования.

В первой главе проведен системный анализ основных проблем проектирования систем управления сложными технологическими объектами.

В результате проведенных исследований основных задач и принципов проектирования СУ ТО показано, что многоуровневая структура современных СУ ТО диктует необходимость максимальной формализации решений задач автома-

тизации на всех иерархических уровнях. Эффективность построения таких систем во многом зависит от локальных систем автоматизации нижнего уровня, осуществляющих функции контроля и регулирования технологических параметров, характеризующих протекание технологического процесса. Разработка СУ сложными ТО сегодня относится к задачам, эффективное решение которых может основываться только на объединении теоретических представлений о конкретной технологии, теории автоматического регулирования и управления, теории информации, теории оптимальности и теории систем.

Одним из центральных моментов при создании СУ сложными ТО на этапах научных исследований сегодня становится развитие системного подхода, заключающегося в изучении системы и её поведения в целом, как единого объекта, выполняющего определенную функцию в конкретных условиях. Показано, что целесообразность применения системного подхода для анализа конкретной системы определяется её достаточной масштабностью (что позволяет ожидать значительный эффект по сравнению с исследованием системы по частям). Вместе с тем масштабы объекта системного исследования должны оставаться в рамках вычислительных возможностей ЭВМ и допускать достаточно точное её описание математическими методами.

Принимая во внимание, что основой решения задач создания СУ технологическими объектами является синтез, анализ и оптимизация, отмечается важность и необходимость рассмотрения этих проблем в тесной взаимосвязи и в органическом единстве с принципами процесса принятия решения, который осуществляется на всех этапах решения задачи.

Необходимость математического моделирования при разработке СУ сложными объектами обусловлена возможностью их использования для анализа характеристик объекта управления, выбора структуры и параметров СУ, формирования критериев оптимальности и ограничений, решения задач прогнозирования и оценки точности. Учитывая, что некоторые характеристики создаваемых СУ обычно находятся в противоречии, при принятии решения возникает проблема компромиссного поиска условного оптимума. На основе проведенного анализа общих аспектов построения СУ сложными ТО показано, что эти задачи можно отнести к задачам, эффективное решение которых не может быть осуществлено без применения системных методов анализа, изучения внешних связей системы и взаимосвязей её элементов.

Рассмотрены подробно проблемы анализа на этапе «формирование облика» создаваемой СУ выбранных критериев и системы накладываемых ограничений с точки зрения возможности их использования при управлении ТО, оценки размерности и сложности математических моделей технологических процессов; анализа измеряемых, управляющих и возмущающих переменных, классификации возмущений; определения частоты решения поставленной задачи оптимизации; выявление неопределенных параметров, требующих применения специальных методов сохранения адекватности (адаптации) используемых математических моделей в процессе управления ТО; выбора оптимальной структуры, алгоритмов и эффективных средств технической реализации информационного обмена между уровнями СУ. Декомпозиции СУ сложного ТО позволяет в общем случае

представить её как ряд подсистем, каждая из которых управляет состоянием подконтрольной ей части ТО, а координация их взаимодействия, при этом, осуществляются центральным алгоритмом. Показано, что наиболее эффективным при выборе оптимальной организации структур САР технологических параметров нижнего уровня СУ ТО может стать методология, базирующаяся на построении логических деревьев, находится в полной согласованности с необходимыми условиями структурных управляемости и наблюдаемости.

Отмечая особую роль математического моделирования при построении систем оптимального управления сложными ТО показано, что несмотря на значительные достижения в этой области {например, работы Ю.П.Адлера, А.А.Ашимова, Г.Г.Аруияпца, Л. А. Барского, Е. М. Вигдорч ика, М.А.Гличкова, Е. Г.Дудникова, Б. В. Кафарова, Г. К. Круга, М. В. Левина, В. В. Нахимова, Г.М.Островского, Г.Г.Раниева, АМ.Рутковского, М.Г.Слинько, Ариса Р., Т.Дж.Вильямса, Т.Г.Ли, В.Фильбрука, Р.Фрэнкса, Г.Шеика и др. в области моделирования металлургических и химических процессов), нельзя считать, что все вопросы, касающиеся теории и практики математического моделирования ТП решены полностью. К числу таковых следует отнести вопросы прогнозирования и управления режимами ТП с использованием алгоритмов адаптации (параметрической идентификации) моделей, учитывающих специфические особенности протекания процессов. Отмечается, что несмотря на большое количество публикаций в этой области, вопросам идентификации нестационарных параметров уделяется недостаточное внимание. В главе представляются основные проблемы и особенности параметрической идентификации моделей ТП. Рассмотрены основные аспекты, проблемы и основные подходы к построению динамических моделей сложных ТО.

Особое внимание в главе уделено проблеме решения задач распределения при управлении группой параллельно функционирующих нестационарных ТО, характеризующихся эффектом последствия — влияния текущих управлений на состояние объекта в будущем. Эффективное управления такими объектами связано с необходимостью использования математических описаний, параметры которых должны корректироваться в процессе управления на основании собранной с объекта текущей информации о его состоянии с использованием специальных методов идентификации и адаптации, а также с определением интервалов времени оценки критериев управления на верхнем уровне (при использовании концепции иерархического управления) и временных участков квазистационарности, определяющих структуру и алгоритмы информационного обеспечения процесса управления объектом на этих участках. Показано, что наиболее эффективный подход к реализации процедуры синтеза субоптимальных стратегий сводится к двум последовательным подпрограммам: 1) расчета для текущего момента времени / по формулам оптимальной экстраполяции прогноз - оценки дальнейшего

процесса как функции 140; 2) решение детерминированной задачи оты-

скания разомкнутой оптимальной стратегии Цтдля нового функционала Л* и использование первого члена управляющей последовательности как субоптимального управления После следующего измерения +1) процедура повторяется, определяется и т.д. Подробно рассмотрены основные особенно-

сти реализации задач распределения ресурса между параллельно функционирующими технологическими объектами при базовой постановке задачи для двухуровневой системы, состоящей из верхнего уровня (центра) и N активных элементов (объектов). Обоснована необходимость обеспечения возможности путем прогноза состояния объекта в будущем наиболее полного учета последствия от принимаемых решений на текущем интервале решения задачи при решении задачи управления для объектов, характеризующихся эффектом последствия.

На основе результатов проведенного системного анализа общих аспектов и проблем построения СУ сложными ТО, методологических аспектов математического моделирования нестационарных ТП, а также основных проблем решения задач распределения при управлении параллельно функционирующих нестационарных ТО, сделаны основные выводы и поставлена задача исследования.

Во второй главе проведен системный анализ процесса электролитического выделения металлов как объекта управления, включая вопросы современного состояния технологии и управления электроэкстракции металлов на примере производства электролитического цинка. Проанализированы основные технологические параметры и технико-экономические показатели процесса. Обосновывается нестационарность по времени характеристик электроэкстракции цинка из сульфатных растворов и анализируется характер ее влияния на показатели процесса. Делается вывод о целесообразности и эффективности построения систем оптимального управления режимом электроосаждения цинка из сульфатных растворов с использованием средств контроля качественных показателей электролиза. Рассмотрены основные методологические и технические проблемы построения таких систем.

Анализируя проблему математического описания на примере процесса электролитического осаждения цинка из сульфатных растворов и отмечая его значительную сложность как объекта управления, показано, что полное математическое описание этого процесса представляется системой включающей в себя наряду с расчетами материальных потоков и теплового баланса расчет энергетических и стоимостных затрат на тонну катодного цинка. Приведен и проанализирован ряд математических описаний основных функциональных зависимостей различных параметров и показателей процесса, составляющих математическую модель рассматриваемого процесса, позволяющей рассматривать поведение процесса в нормальных и экстремальных условиях, давать оценку его экономической эффективности с учетом основных критериев и граничных требований к ним. Графики зависимостей некоторых параметров и показателей процесса приведены на рисунках 1 и 2. Представленное описание процесса может служить основанием для построения систем контроля и алгоритмов управления с целью его оптимизации.

В третьей главе приводятся результаты исследования и разработки алгоритмов оптимального управления группой параллельно функционирующих нестационарных электролизных агрегатов.

ч„. *

~—

-О/ 4

_ П

Н «• ТОО •« АН

Рисунок 1 - Изменения выхода по току от плотности тока и концентрации 1-80; 2 - 60-80; 3-80-120; 4-100; 5-80-140; 6-120; 7-140

Рисунок 2 - Изменения расхода электроэнергии от плотности тока и концентрации НзБОч (г/дм1) 1-80; 2-100; 3-120; 4-140

Возмущающие воздействия

(1^1_____I; г=1.....г)

В коды

Х| (N1.....1;

.....Л)

'.........^ Выходы

Параметрический анализ информационных потоков участвующих при решении задач управления процессом электроэкстракции цинка показал, что все они могут быть разбиты на следующие основные группы (рисунок 3):

Входные контролируемые

параметры Хд (¡=1.....1;

объем подаваемого на процесс электролита; объем выводимого из цеха отработанного электролита; уровень подкисленного электролита в распределительном желобе над каскадами ванн; кислотность отработанного электролита; степень подкис-ления раствора электролита; температуры нейтрального, подкисленного и отработанного электролитов; температура воды, подаваемой в змеевики ванн и после них; количество подаваемых поверхностно-активных веществ; нагрузки по току и расходы электроэнергии по отдельным каскадам и другие рассчитываемые по балансу параметры,

❖ Возмущающие параметры Вь(1) (1-1,...^; 2а1,...Д'

^ неконтролируемыми: технологические неполадки в работе технологических агрегатов и систем и др.;

^ контролируемыми: вводимые в процессе управления структурные и параметрические изменения; ограничения по расходу электроэнергии и др.

❖ Выходные параметры Уп (п=1,...,Ы): рост массы катодного осадка, расчетные технологические параметры и технико-экономические показатели процесса; потребление электроэнергии по каскадам и процессом в целом

Управляющие воздействия <к=1.....К)

Рисунок 1 - Процесс электроэксгрвкцнн цинка в виде черного ящика

❖ Управляющие воздействия Zk (к=1,...,К): токовая нагрузка, температура электролита; кислотность электролита в ванне; и др.

На основании проведенного анализа технико-экономических особенностей рассматриваемого производства было показано, что в качестве критерия эффективности таких объектов целесообразно принять приведенный доход:

N N Л/

*о = XЛ, = X (С/7 • Ц П - X ' Ц) ~ ЭДэ ) (3.2)

1-1 ¡=1 }

где И, — оценка эффективности работы /-ой технологической линии (серии электролитических ванн); б/7— количество вырабатываемого целевого продукта (катодного цинка) 1-ой линией за планируемый период времени; — расходу-го сырьевого (или вспомогательного) продукта на вход /-ой технологической линии за планируемый период времени; Ца— цена единицы количества производимого

целевого продукта;. Ц, — цена единицы количества/-го сырьевого продукта; Э1 —

потребление электроэнергии /-ой технологической линией за планируемый период; Цэ - стоимость 1 кВ электроэнергии.

Целью создания системы автоматизированного управления является экономия электрической энергии и увеличение выхода металла за счет создания возможности приближения реальной траектории накопления цинка на катодах электролитических ванн к расчетной траектории для заданных условий ведения процесса.

Было показано, что в условиях действующих ограничений повышение эффективности процесса электроэкстракции цинка может быть достигнуто за счет рационального перераспределения электроэнергии между работающими агрегатами.

В работе рассматривается один из основных случаев, когда основным ограничением при решении задачи управления группой параллельно работающих агрегатов является величина среднесуточной нагрузки по электроэнергии (Э0) за планируемый период работы. Изменения нагрузки объекта в целом могут носить как характер плановых возмущений (тип А), рассчитанных на длительный период времени (месяц, квартал и т.д.), так и характер относительно кратковременных возмущений связанных с нарушениями в работе поставщика электроэнергии или другими обстоятельствами, независимыми от потребителя (тип Б). Причем ограничения второго типа могут иметь место в период действия ограничения типа А.

Естественно, возникает вопрос выбора интервала времени оценки критерия эффективности управления объектом в целом. Учитывая, что рассматриваемый объект представляется группой параллельно функционирующих нестационарных агрегатов. Характеризующихся эффектом последствия, корректный выбор величины интервала оценки эффективности управления предлагается осуществлять на основании ряда допущений, из которых вытекают следующие утверждения.

1. Последствия от действия возмущения типа А распространяются до моментов времени завершения последних циклов работы агрегатов (1пр), перекрывающих планируемое время прекращения действия возмущения (О (рисунок 4).

2. Последствия от действия возмущения типа Б распространяются до моментов времени завершения последних прогнозных циклов работы реакторов, рассчитанных при предшествующем возмущении типа А. При возмущении типа

Б, перекрывающем по длительности момент завершения предшествующего возмущения типа А, оно также рассматривалось как возмущение типа А.

Область работы до начала ! Область работы ■ условиях ! Область работы а действия возмущения | действия возмущения » условиях планнруе-1 ! мых нагрузок

Рисунок 4 - Диаграмма функционирования серии электролизеров 1-Ы

В этих условиях, задача оптимального управления формализовалась следующим образом. Необходимо осуществить управление е К, при котором достигался бы максимум критерия

^н

пр

при ограничениях:

'« « 'о

■С,

те

(2)

(3)

(4)

и при действии на объект вектора возмущений (возмущающие технологические параметры, кроме электроэнергии /-го агрегата). В выражениях (1)-(4): N — число работающих серий; эДг) — текущая нагрузка ¡-ой серии; э'(т) - прогнозируемый расход электроэнергии ¡- ой серии, соответствующий планируемому режиму работы при возмущениях типа А и режимах работы, рассчитанных для

предшествующих возмущений типа А, при возмущениях типа Б;

вектор со-

стояний технологических параметров /-ой серии.

Несмотря на переход к двухуровневой организации СУ задача управления, решаемая верхним уровнем СУ, даже в детерминированной постановке может оказаться чрезвычайно сложной, а решение задачи в процессе управления дейст-

вующим объектом может стать практически нереализуемой проблемой. Поэтому задача верхнего уровня СУ формировалась как задача квазистатической оптимизации N параллельно функционирующих серий электролизеров при постоянных параметрах входных потоков и ограничении по суммарной нагрузке по электроэнергии за планируемый период. Было принято решение об ограничении области решения задачи управления объектом областью заведомо определенных субоптимальных траекторий управления.

Предложенный алгоритм идентификации предполагает реализацию процедур предварительных расчетов по квазистатической модели агрегатов и выявления возможности сосредоточенной оценки косвенного параметра активности технологической системы. При этом путем машинных экспериментов доказывается возможность сведения процедуры идентификации значения сосредоточенной оценки активности О к решению задачи минимизации специально выбранной приближенной функции. Определение текущего значения параметра О осуществляется через определенные промежутки времени, отождествляемые с размером участка квазистационарности. В работе приводятся особенности реализации предложенного алгоритма машинного определения величины интервала квазистационарности Тс для рассматриваемого объекта.

Алгоритм оптимального детерминированного управления разрабатывался для обоих типов возмущений по нагрузке: А и Б.

Постановка задачи управления верхнего уровня СУ при действии возмущения типа А с учетом всех осуществленных этапов её декомпозиции и принятых допущений представляется по следующей двухуровневой схеме.

Центральным алгоритмом решается задача:

шах

(5)

при ограничении:

Э1 ~ »

(6)

локальными алгоритмами - задачи:

(7)

при ограничениях:

(8)

(9)

ело = evA<)'

В (5)-(10): У*(т) — оптимальные траектории управления при средней нагрузке по электроэнергии за цикл работы серии; эi,g(I— расходы электроэнергии, целевого продукта и/-го сырьевого (или вспомогательного) продукта на вход /-ой серии за планируемый период времени.

Область решений локальных задач (7)-(10) ограничивалась областью решений, близких по физическому смыслу задач квазистатической оптимизации, представляемых в следующем виде:

1 'г

тахттт-Г^ О1)

/ -/

р а

Г€

i.ju(r) 'г +'<,

V -

Ja (/(г) = А,, к =

(13)

y(t)=Y°(T), т=i

дт

(12)

(14)

(15)

где Ьк — дискретный ряд значений допустимых средних нагрузок по электроэнергии за цикл работы агрегата;

Решения задач (11)-(15) отыскиваются в области решения следующих сравнительно проще решаемых задач вида:

шах

D = —-—]rdr\ i j

lfp mid » ^p max j

(16) (17)

при ограничениях (12)-(15). На основе решений задачи (16)-(17) для интервала допустимых времен пробега агрегатов составляются выборки оптимальных управлений Укор<($ с соответствующими характеристиками gпJ/вк(ф, г^р, (ге[0,/уж/) для к значений нагрузок по электроэнергии, примеры приведены на рисунках 5 и 6. В работе приводится подробное описание разработанных алгоритмов решения задачи распределения электроэнергии между параллельно работающими нестационарными электролизными агрегатами и особенности их реализации в рамках АСУ ТП.

g* Г* 0

to- 1Л-

10-

60- rn- -

40- 40- м-

»-

g- Гк в

80" и>-

Ю-

60- 60- -

40- 40- O.J-

- 20- _

20*

ОЛ

Рисунок 5 - Оптимальные траектории при средней нагрузке по электроэнергии Э|

«> Тел,

Рисунок б -Оптимальные траектории при средней нагрузке по электроэнергии Эг

Перечисленные управления и характеристики формируются в информационный массив данных с выбранным временным шагом дискретизации. В массив включаются также интегральные характеристики £"*(г), Э„'(г), С"'(т), определяемые как:

/'.«-А; Э;(г)=}э,(/)Л; /^(ОЛ; ге[0,/„] (18)

о о о

В четвертой главе приведены результаты исследования и разработки системы оптимального управления группой параллельно функционирующих электролизных агрегатов. Обосновывая необходимость использования концепции двухуровневой СУ, в главе приводятся результаты вертикальной декомпозиции полной задачи управления. При этом на верхний уровень возлагается решение задач определения оптимального управления в предположении квазистационарности объекта (вц), на нижний - перевод объекта в заданное верхним уровнем состояние (8ц). В соответствии с выбранной методологией формирования дерева целей и задач управления проводился анализ параметрического графа процесса, приведенного на рисунке 7.

о о

- параметр - ЦЕЛЬ;

- неизменяемый параметр;

- измеряемый параметр;

— параметр — возмущение;

- дискретное из мерен не;

- управляющий параметр;

Рисунок 7 - Полный параметрический граф технологического процесса электроэкстракцнн нинка для одной серии электролитных ванн

В результате проведенных исследований по выбору альтернативных пар «управляемый параметр - управляющий параметр» с учетом статических и динамических характеристик объекта по всем каналам воздействия было построено логическое дерево подзадач (рисунок 8), обеспечивающих решение задачи управления на нижнем уровне разрабатываемой СУ группой параллельно функционирующих нестационарных агрегатов электролиза цинка (на примере производства ОАО «Электроцинк»), описываемое логической формулой (19):

5я:(5(5*):(Я(5,),МЗ))п5(Г):(5(10*):Д(10,),М15))п г^(6*): (Л(б*),//(13)»и(5(10*): (Л(10*),^(15)) о г£(8*): (Л<8*),М24))п5(6'): (Д(6*)^(13))))

где «?(*) — локальная задача регулирования Я(-) — параметр измерения; №(')- параметр управления.

0 ©Ф 0

0 00 С»)

Рисунок 8 - Логическое дерево подзадач управления технологическими параметрами серии электролизных ванн (нижний уровень)

В разрабатываемой СУ для реализации на практике созданных алгоритмов оптимального управления, необходима периодическая (на определяемых предварительно интервалах квазистационарности) оценка приведенного показателя активности функционирующих серий электролизеров (#Дг), / = 1,2,..., М). Важность своевременности и достоверности контроля этого параметра в разрабатываемой системе трудно переоценить, учитывая, что основная суть предложенного алгоритма заключается в осуществлении оперативного распределения электроэнергии между работающими агрегатами именно по состоянию этого показателя для каждой из работающих серий электролизеров.

Для успешного практического решения этой проблемы была решена задача контроля за активностью каждой серии по результатам периодического измерения выхода по току, на участках квазистационарности с использование эталонных электролитических ванн, установленных в начале каждой серии электролизеров.

Предложенная конструкция (защищена Патентом РФ на изобретение № 2241788) обеспечивает реализацию автоматического контроля наращивания веса электрода за любой временной интервал. Полученные в процессе управления объектом показатели наращенной массы электрода легко преобразуются в показатель «выход по току», который, в свою очередь представляется в форме коэффициента активности 6;(т), меняющийся в пределах от 0 до 1.

Корректность использования этого показателя при решении задач оптимального управления обеспечивается технической реализацией 2-х необходимых условий: 1) индивидуального подключения электроэнергии к эталонным ваннам. При этом токовая нагрузка на эталонную ванну всегда должна оставаться постоянной; 2) выполнения контрольных замеров на эталонных ваннах с учетом циклов сдирки электродного цинка в строго определенные временные моменты работы электродов (не менее 4-х раз в сутки).

Предполагается, что изменение во времени показателя «выход по току» для условий идентичных по токовой нагрузке будет достаточно точно характеризовать текущее состояние серии электролизеров 0*(т) в момент времени т.

Для обеспечения четкой реализации в процессе управления распределения токовых нагрузок по отдельным сериям электролизеров предлагается использовать достаточно хорошо зарекомендовавшую себя на ряде промышленных предприятий отрасли систему управления тиристорным преобразователем. Для снижения утечки тока и как результат достижение дополнительной экономии электроэнергии предложено использование разработанного устройства для прерывания струи электролита (защищено Патентом РФ на изобретение № 2236486).

В целом принципиальная схема нижнего уровня системы управления группой параллельно функционирующих электролизных агрегатов представлена на рисунке 9.

электролит у|Н/

Рисунок 9 - Принципиальная схема нижнего уровня системы управления группой параллельно функционирующих электролизных агрегатов.

стометр;

контроль активности ссрмн;

Работу системы оптимального управления группой параллельно функционирующих нестационарных электролизных агрегатов целесообразно организовать в режиме «советчика». Выбор такой организации определяется следующими причинами: 1) возможностью возникновения ситуаций требующих корректирующих действий оператора; 2) небольшим числом заданий локальным САР технологических параметров нижнего (исполняющего) уровня, отрабатываемым верхним (задающим) уровнем СУ; 3) относительно низкой частотой решения задачи оптимизации на верхнем (задающем) уровне СУ. Структурная схема рассматриваемой системы представлена на рисунке 10.

БЛОК (Б4)

математических моделей

БЛОК (БЗ)

идентификация мтмпшесип моделей по в |

БЛОК (Б2)

принятия решений и организации вычислительных процессов

БЛОК (Б5) 1

(Б5*1) 1 Ц

Р«Ш«ННЯ

локальных

»ада* 1 1

I > 11 1 ! 1 1 Е_

<гал)

решения

центральной

задачи "П I н 1

БЛОК (Б1)

леррщиой обработки к ндкоптнм информации

Преобразование н вывод результатов

1М-1

1М-2

МпшмИ

1М-3

Пульт оператора-технолога

ограниченна

переменные «(ъектв

Системы автоматического управления

управляющие воздействия

X X X X X

ьы«*лнь*с параметры

ОТДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИЗА

■юлкые параметры

Рисунок 10 - Структурная схема СУ группой параллельно функционирующих электролизных агрегатов

Информация, определяющая текущее состояние объекта от соответствующих систем контроля поступает на верхний уровень СУ в блок первичной обработки информации (Б1). Назначение блока заключается в накоплении, усредне-

нии, обновлении, проверке оценки достоверности и стационарности данных. Координация всех вычислительных процедур и принятия решений в процессе управления осуществляется блоком управления Б2.

Периодичность запроса данных, подготовленных блоком Б1, определяется величиной интервала квазистационарности объекта (Дкв). Величина интервала Лкв определяется предварительно в соответствии с разработанным алгоритмом. В качестве Дс предлагается принять интервал времени, в течении которого изменения величины суточной производительности не превышает 2,5 % от начального значения при постоянных управлениях. Исходя из этих условий определяется частота запросов данных с объекта.

Идентификация математических моделей осуществляется в описанных выше случаях при решении задач оптимального управления по параметрам

(г) (блок Б4), конкретные значения которых рассчитываются на основании результатов контрольных взвешиваний на эталонных ваннах каждой серии.

Задача выбора оптимальных траекторий управления для каждой функционирующей серии на момент т (э,(т) и характеристик г,(т), 0,(т), gmCO, О й т ^ tnpj) решается блоком Б6 в следующих случаях: а) при изменении ограничений по суммарной нагрузке по электроэнергии на отделение, т.е. при возникновении возмущений типов А и Б; б) при изменении числа функционирующих агрегатов (серий электролизеров); в) при изменении приведенного показателя активности , более чем на 5% от значения этого параметра при предшествующем измерении;

Решения задачи оптимизации на всем протяжении времени планирования управления (с учетом циклов работы серий электролизеров завершающихся позднее времени завершения действия ограничений по нагрузке) записываются на носители долговременной памяти. Составляющие управлений полученных в результате работы блока Б6 стратегий выдаются оператору производства для реализации на объекте с помощью соответствующих САР нижнего уровня. Управление отделением по рассчитанной стратегии продолжается до моментов времени возникновения ситуации а) — в), перечисленных выше. Вывод управлений с носителей для рассмотренного в работе объекта организуется 4 раза в сутки блоком Б2 после соответствующих проверок.

Тип ограничения (А или Б) устанавливается в исходных данных.

Все сообщения системы управления о необходимости корректировки задания выдаются оператору для принятия соответствующих решений.

Помимо информации о значениях оптимальных управлений в текущий момент времени оператору также может быть представлена информация о расчетных значениях производительности функционирующих серий электролизеров, выработки целевого продукта (катодного цинка), потребления сырья и вспомогательных материалов за определенные интервалы времени. Перечисленные параметры могут быть использованы для корректировки соответствующих заданий.

Эффективность разработанных стратегий и алгоритмов управления оценивалась по результатам проведенных машинных экспериментов. Моделировалось

функционирование СУ отделением электролиза в условиях действия возмущений по нагрузке обоих типов и в предположении квазистационарности объекта.

Для сравнения в условиях тех же возмущений были рассчитаны траектории управления, соответствующие стратегии достижения максимального текущего дохода, т.е. без учета отмеченных ранее эффектов «последствия». Эта стратегия управления, как показали результаты обследования объекта-аналога, наиболее соответствует интуитивной деятельности операторов технологов.

Анализ результатов показал, что при управлении по разработанной стратегии достигаются снижение расходных норм по электроэнергии более чем на 1,5%, чем обеспечивается снижение себестоимости целевого продукта, что в свою очередь в крупнотоннажном производстве создает значительный экономический эффект. На примере ОАО «Электроцинк», (г. Владикавказ) ожидаемый эффект составляет более 6,0 млн. руб. в год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных в работе теоретических и экспериментальных исследований получены следующие основные результаты:

1. Проведен системный анализ основных проблем создания систем управления параллельно функционирующими нестационарными технологическими объектами, включая методологические аспекты математического моделирования нестационарных технологических процессов, и решения задач распределения при управлении параллельно функционирующих нестационарных технологических объектов, характеризующихся эффектом последствия. Выделены основные этапы и методы создания систем управления такими объектами с иерархической структурой.

2. Проведен системный анализ современного состояния технологии и управления процессом электроэкстракции металлов (на примере производства электролитического цинка). Проанализированы результаты проведенных разработок в области математического моделирования основных технологических процессов электроэкстракции цинка из сульфатных растворов. Показана возможность их эффективного использования при создании систем управления промышленными технологическими объектами.

3. На основе результатов исследования различных подходов к управлению группой параллельно функционирующих энергопотребляющих технологических объектов, имеющих нестационарный характер, предложена корректная постановка и формализована задача оптимального распределения нагрузки между параллельно работающими нестационарными агрегатами (сериями электролитических ванн), характеризующихся эффектом последствия, при ограничениях на потребляемую электроэнергию и разработаны универсальные машинно-ориентированные алгоритмы ее решения.

5. Разработан двухуровневый алгоритм оптимального детерминированного управления параллельно функционирующими нестационарными электролизными агрегатами основанный на принципе динамического программирования дополненный процедурами, сужающими область допустимых состояний (нагрузок) на каждой стадии.

6. Предложенные принципы практической реализации разработанных машинных алгоритмов могут быть использованы при создании эффективных систем управления группой параллельно функционирующих нестационарных объектов различных крупнотоннажных производств металлургической отрасли.

7. Выбранный метод декомпозиции задачи управления и выбора оптимального варианта организации САР основных технологических параметров исследуемого объекта, обеспечивает выполнение всех необходимых требований структурной управляемости и наблюдаемости.

8. Разработан вариант реализации САР основных технологических параметров нижнего (исполняющего) уровня СУ исследуемого объекта с использованием предложенных нестандартных средств контроля.

9. Разработана структура и алгоритм функционирования автоматизированной двухуровневой системы оптимального управления группой параллельно функционирующих нестационарных электролизных агрегатов.

10. Управление исследуемым объектом по разработанной стратегии обеспечивает снижение удельного расхода электроэнергии более чем на 1,5 %, чем достигается снижение себестоимости целевого продукта. На примере ОАО «Электроцинк», (г. Владикавказ) ожидаемый экономический эффект составляет более 6,0 млн. руб. в год.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В

СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Сидоров Д.В. Использование современных информационных технологий для управления распределительными электрическими сетями. В кн. Новые информационные технологии и их применение. Межвузовская научно-практическая конференция. Владикавказ: ВНЦ РАН, 2001. с. 66-67

2. Арунянц Г.Г., Рутковский АЛ., Сидоров Д.В. Распределение нагрузок между параллельно работающими энергопотребляющими объектами. В кн. Информационные технологии и системы: наука и практика. Международная конф. -Владикавказ: ВНЦ РАН, 2002, с. 340-345

3. Арунянц Г.Г.» Сидоров Д.В. Автоматизированное управление группой параллельно функционирующих электролизных агрегатов. В кн. Информационные технологии и системы: новые информационные технологии в науке, образовании, экономике. Международная конференция. - Владикавказ: 2003, с. 433-437

4. Арунянц Г.Г., Рутковский АЛ., Сидоров Д.В. Особенности решения задач оптимального распределения нагрузок между параллельно работающими нестационарными энергопотребляющими объектами. В кн. Материалы Международной конференции «Современные сложные системы управления (HTCS'2003)»/- Воронеж: 2003. с. 250-256

5. Арунянц Г.Г., Рутковский АЛ., Салихов З.Г., Сидоров Д.В., Щетинин А.П. К вопросу об оптимальном распределении нагрузок между параллельно работающими энергопотребляющими объектами. — Цветная металлургия, № 5, 2003, с. 72-79

6. Арунянц Г.Г.. Рутковский АЛ., Алборов Э.К., Сидоров Д.В., Диден-ко A.A. Оценка и корректировка параметров математических моделей при адаптивном управлении нестационарными технологическими процессами. — Известия высших учебных заведений (математическое моделирование и компьютерные технологии). Спец. Выпуск, 2004, с. 47-51

7. Арунянц Г.Г., Рутковский AJL, Сидоров Д.В. Патент на изобретение № 2241788 «Устройство автоматического контроля процесса электроосаждения металла», заявка № 2003113377 от 06 мая 2003 г., зарегистрирован 10.02.2004 г., опубликован в бюллетене «Изобретения и полезные модели» №26 ч.З за 2004г.

8. Арунянц Г.Г., Рутковский АЛ., Сидоров Д.В. Патент на изобретение № 2236486 «Устройство для прерывания струи электролита», заявка № 2003109409 от 03 апреля 2003 г., зарегистрирован 20.09.2004 г., опубликован в бюллетене «Изобретения и полезные модели» №34 ч.4за2004г.

9. Арунянц Г.Г., Сидоров Д.В. Об одном подходе к созданию системы управления группой параллельно функционирующих нестационарных электролизных агрегатов. В кн. « Труды СКГМИ (ГТУ)» — вып. 13 , Владикавказ: Терек, 2006, с. 40-54.

Сдано в набор 12.10.2006 г., подписано в печать 13.10.2006 г. Гарнитура Times New Roman. Печать трафаретная. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ №1731

Типография ООО НПКП «МАВР», Лицензия ПД №01107, 362040, г. Владикавказ, ул. Августовских событий, 8, тел. 44-19-31

- Л*- i?0

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Сидоров, Дмитрий Вячеславович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНО-ФУНКЦИОНИРУЮЩИМИ НЕСТАЦИОНАРНЫМИ ОБЪЕКТАМИ.

1.1. Общие аспекты и системный анализ проблемы построения систем управления сложными технологическими объектами.

1.2. Анализ методологических аспектов математического моделирования нестационарных технологических процессов.

1.3. Основные проблемы решения задач распределения при управлении параллельно функционирующих нестационарных технологических объектов.

Введение 2006 год, диссертация по информатике, вычислительной технике и управлению, Сидоров, Дмитрий Вячеславович

В условиях наметившегося роста производства в нашей стране за последние годы перед металлургической отраслью стоит важная задача ускорения темпов производства цветных металлов на основе широкого внедрения достижений науки и техники, совершенствования технологии и модернизации оборудования, повышения производительности труда, улучшения качества продукции и снижения затрат сырья, материалов, топлива и электроэнергии.

Ярким представителем цветных металлов, производство которого определяет технический прогресс во многих отраслях промышленности, является цинк. Электроэкстракция цинка - важнейший узел технологической схемы гидрометаллургического производства цинка, в котором получается целевой продукт - электролитный цинк и регенерируется серная кислота -основной реагент процесса. Само производство электролитического цинка относится к классу наиболее энергоемких металлургических производств.

Интенсификация и совершенствование электроэкстракции цинка является сегодня одним из важнейших направлений исследовательских работ в металлургии.

В настоящее время к основным направлениям интенсификации процесса электроэкстракции цинка из сульфатных растворов принято относить, прежде всего, совершенствование существующей технологии и создание новых мощных электролизеров с электродами большой площади, механизацию сдирки катодного осадка, разработку эффективных систем контроля и управления, позволяющих вести процесс в условиях, близких к оптимальным.

Поиск оптимальный условий ведения процессов будет успешным в том случае, если в основе его лежит правильный выбор цели оптимизации и отражающего ее критерия, а также минимальное количество влияющих факторов и применение развитых математических методов и современных информационных технологий.

Таким образом, при оптимизации, как правило, возникает комплекс проблем, требующих участия широкого круга специалистов по технологии, энергетике, автоматике и вычислительной технике, математике. При этом развитие этих проблем в известной мере делятся на два основных направления: технологическое и электроэнергетическое. Независимое развитие каждого из этих направлений не обеспечивает оптимальных показателей электрометаллургических установок. Поэтому основной задачей оптимизации работы мощных электрометаллургических установок, к каковым относятся установки электроэкстракции цинка, становится рациональное сочетание различных условий, направленных на повышение производительности промышленных установок с одновременным повышением качества продукции и получение высоких экономических показателей.

Организация автономного управления установкой электроэкстракциии цинка - задача с жестко ограниченными возможностями. Причина этого лежит в тесных прямых и обратных связях с предшествующим ему процессом выщелачивания. Цех электролиза получает нейтральный электролит строго определенного состава по содержанию цинка и примесей в объеме, определяющем производительность цеха по катодному цинку, и возвращает отработанный электролит на выщелачивание огарка с содержанием свободной серной кислоты эквивалентной массе цинка, выделившегося на катоде.

В соответствии с общей теорией построения оптимальных систем управления, для оценки эффективности процесса необходимо выбрать из числа выходных параметров системы те, которые позволяют наиболее полно охарактеризовать эту эффективность, т.е. могут быть выбраны в качестве критериев. Обычно существует несколько конкурирующих критериев, ук-рупненно делимые на два типа: технологические и экономические. Выбор тех или иных критериев связан со многими факторами и является, как правило, предметом глубоких системных исследований при создании систем управления технологическими процессами.

Основной особенностью организации процесса электроэкстракции цинка во многих случаях является его организация в группе параллельно функционирующих агрегатов, характеризующихся неоднородностью и нестационарностью протекаемых в них процессов. Эффективное управление такими объектами связывается с выбором и реализацией в процессе автоматизированного управления оптимальных стратегий управления (распределения управляющих параметров во времени) в условиях накладываемых на процесс возмущений и ограничений. Реализация таких систем управления связывается с выбором концепции их построения, использованием математических моделей, современных средств измерительной и вычислительной техники, а также современных информационных технологий.

Поэтому, становится чрезвычайно важным осмысление и обобщение существующих разработок в области математического моделирования и управления процессами электрометаллургических установок, а также выбор новых концепций и методов построения высокоэффективных систем управления группой нестационарных параллельно функционирующих электролизных агрегатов. Системный анализ особенностей организации и функционирования рассматриваемых технологических процессов с целью создания современных автоматизированных систем управления ими становится актуальной задачей сегодняшнего дня, от успешного решения которой зависит повышение эффективности отрасли в целом.

Поставленная цель потребовала решения следующих задач:

1. Системный анализ основных проблем создания систем управления параллельно функционирующими нестационарными ТО, включая методологические аспекты математического моделирования ТП, и решения задач распределения при управлении параллельно функционирующих нестационарных ТО, характеризующихся эффектом последствия.

Методы исследования. Проводимые исследования базировались на положениях технической кибернетики, системного анализа, методах математического моделирования сложных ТО, совокупности методов и приемов анализа и обработки информации, компьютерного моделирования функционирования сложных объектов и СУ, методах оптимизации и математической статистики.

Научная новизна работы:

2. Разработаны эффективные аналитические методы синтеза оптимальных стратегий управления (распределения параметров управления во времени) для объектов с «последствием», основанные на приближенных субоптимальных алгоритмах управления квазиразомкнутого типа. Обоснована возможность сведения процедуры идентификации сосредоточенной оценки активности системы с использованием принципиально нового метода оперативного контроля за наращиванием массы электродов на эталонных электролизных ваннах (защищен патентом на изобретение № 2241788, зарегистрирован 10.02.04).

5. Разработана структура и алгоритм функционирования автоматизированной двухуровневой система оптимального управления группой параллельно функционирующих нестационарных электролизных агрегатов.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается результатами экспериментальных исследований, результатами вычислительных экспериментов, соответствием результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Практическая значимость работы:

На защиту выносятся:

1. Результаты системных исследований различных подходов к управлению группой параллельно функционирующих нестационарных технологических объектов и постановки задачи оптимального динамического распределения электроэнергии между параллельно работающими нестационарными электролизными агрегатами, характеризующихся эффектом последствия.

2. Разработанные аналитические методы синтеза оптимальных стратегий распределения параметров управления во времени для объектов с «последствием», ориентированные на их реализацию в рамках АСУ ТП, основанные на приближенных субоптимальных алгоритмах управления квазиразомкнутого типа.

Апробация работы. Основные результаты проведенных в диссертации исследований были представлены и обсуждены на: Международной конференции «Информационные технологии и системы: наука и практика». - Владикавказ, 2002; Международной конференции «Информационные технологии и системы: новые информационные технологии в науке, образовании, экономике» - Владикавказ, 2003; Международной конференции «Современные сложные системы управления (HTCS'2003)» - Воронеж, 2003; на ряде научно-технических конференций профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов СКГМИ (ГТУ) в 2003-2005 годах.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 9 печатных работах.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Работа содержи 169 страниц машинописного текста, 22 рисунка, 2 таблицы и список литературы из 278 наименований.

Заключение диссертация на тему "Исследование и разработка методологии и алгоритмов оптимального управления промышленным технологическим процессом электроэкстракции цинка"

4.4. Выводы по главе

1. Предложен эффективный подход к декомпозиции задачи управления и выбору оптимального варианта организации САР основных технологических параметров исследуемого объекта, удовлетворяющего всем необходимым требованиям структурной управляемости и наблюдаемости.

2. Разработан вариант эффективной реализации САР основных технологических параметров нижнего (исполняющего) уровня СУ исследуемого объекта с использованием предложенных нестандартных средств контроля.

3. Разработана структура и алгоритм функционирования автоматизированной двухуровневой система оптимального управления группой параллельно функционирующих нестационарных электролизных агрегатов.

4. Показано, что при управлении исследуемым объектом по разработанной стратегии достигается снижение расходных норм по электроэнергии более чем на 1,5 %, чем обеспечивается снижение себестоимости целевого продукта, что в свою очередь в крупнотоннажном производстве создает значительный экономический эффект. На примере ОАО «Электроцинк», (г. Владикавказ) ожидаемый эффект составляет более 6,0 млн. руб. в год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным итогом совокупности работ теоретического и прикладного характера, представленных в диссертации, является исследование и разработка методологии и алгоритмов оптимального управления группой параллельно функционирующих нестационарных электролизных агрегатов. Разработанные методы и алгоритмы характеризуются большими функциональными возможностями, простотой и удобством их использования в рамках АСУ ТП крупнотоннажных электролизных установок металлургических производств.

2. Проведен системный анализ современного состояния технологии и управления процессом электроэкстракции металлов (на примере производства электролитического цинка). Проанализированы результаты проведённых разработок в области математического моделирования основных технологических процессов электроэкстракции цинка из сульфатных растворов. Показана возможность их эффективного использования при создании систем управления промышленными технологическими объектами.

3. На основе результатов исследования различных подходов к управлению группой параллельно функционирующих энергопотребляющих технологических объектов, имеющих нестационарный характер, предложена корректная постановка и формализована задача оптимального распределения нагрузки между параллельно работающими нестационарными агрегатами (сериями электролитических ванн), характеризующихся эффектом последствия, при ограничениях на потребляемую электроэнергию и разработаны уни-; версальные машинно-ориентированные алгоритмы ее решения.

4. Разработаны эффективные аналитические методы синтеза оптимальных стратегий управления (распределения параметров управления во времени) для объектов с «последствием», основанные на приближенных субоптимальных алгоритмах управления квазиразомкнутого типа. Обоснована возможность сведения процедуры идентификации сосредоточенной оценки активности системы с использованием принципиально нового метода оперативного контроля за наращиванием массы электродов на эталонных электролизных ваннах (защищен Патентом РФ на изобретение № 2241788).

9. Разработана структура и алгоритм функционирования автоматизи-'• рованной двухуровневой системы оптимального управления группой параллельно функционирующих нестационарных электролизных агрегатов.

Библиография Сидоров, Дмитрий Вячеславович, диссертация по теме Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)

1. Емельянов С.В., Костылева Н.Е., Матич Б.П., Миловидов Н.Н. Системное проектирование средств автоматизации, м.: Машиностроеие, 1978.- 190с.

2. Кафаров В.В., Перов B.JL, Мешалкин В.П. Принципы математического моделирования химико-технологических систем. М.: Химия, 1974. -344с.

3. Общая теория систем. /Под ред. М.Месаровича. М.: Мир, 1966. - 240с.

4. Калман Р.Е., Фалб П.Л., Арбиб М.А. Очерки по математической теории систем. М.: Мир, 1977. -250с.

5. Директор С., Рорер Р. Введение в теорию систем. М.: Мир, 1974

6. Ли Э.Б., Маркус Л. Основы теории оптитмального управления. М.: Наука, 1972

7. Основы автоматизации химических производств. /Под ред. П.А.Обновленского и А.А.Гуревича. М.: Химия, 1975. - 528с.

8. Абдулаев А.А. и др. Принципы построеия автоматизированных систем управления промышленными предприятиями. М.: Энергия, 1975. -440с.

9. Тищенко Н.М. Введение в проектирование сложных систем автоматики. -М.: Энергия, 1986.-304с.

10. Ю.Чеснат Г. Техника больших систем (средства системотехники). М.:

11. Энергия, 1969.-656с. П.Бир С. Кибернентика и управление производством. -М.: Физматгиз, 1963.- 275с.

12. Жимерин Д.Г., Мясников В.А. Автоматизированные и автоматические системы управления. М.: Энергия, 1979. - 592с.

13. Бусленко Н.П. и др. Лекции по теории сложных систем. М.: Советское радио, 1973.-439с.

14. Н.Монмолен М. Системы «Человек и машина». М.: Мир, 1973. - 273с.

15. Lewkowitz I. Systems of chemical and relaited process systems. «Proc. Of the IFAC-75, 6-th world congress». Boston/ Cambridge, Massachusetts (USA), August 24-30, 1975, Part 2, 38.2 (4-12). J

16. Stephanopoulos G., Morari M. Synthesis of control structural for cheniical processes. Proceedings of th 5-th symposium «Computers in chemical engineering» High Tatras, CSSR, 1977, 2, p. 735-749

17. Lewkowitz I. Systems of chemical and relaited process systems. «Proc. Of the IFAC-75, 6-th world congress». Boston/ Cambridge, Massachusetts (USA), August 24-30, 1975, Part 2, 38.2 (4-12).

18. PaIIat I.M. Chemical system and control theory. «Proc. Of the IFAC-75, 6-th world congress». Boston / Cambridge, Massachusetts (USA), August 24-30,1975, Part 2, 38.1 (1-4).

19. Кафаров B.B. и др. Определение управляемости сложных химико-технологических систем на основе принципа декомпозиции. ДАН,1976, 228, №3, с. 666-669.

20. Кафаров В.В. и др. Системный подход к совместному проектированию ХТС и САУ. Приборы и системы управления, 1979, №7.

21. Sargent R.W.H. Optimal process control, Proceedings of the IF AC, 6-th world cogress. Boston / Cambridge, Massachusetts (USA), August 24-30, 1975, Part 2,38.3 (1-5).

22. Govind R., Powers G.I. Systhesis of process control system «IEEE Trans, of System Man. And Cybernetics», 1978, SMC-8, №11, 792-795.

23. Зайцев И.Д. Моделирование процессов автоматизированного химико-технологического проектирования. М.: Химия, 1976. - 184с.

24. Рей У. Методы управления технологическими процессами: Пер. с англ. М.: Мир, 1983ю-368с.

25. Чермак И. И др. Динамика регулируемых систем в теплоэнергетике и химиию -М.: Мир, 1972. 623с.

26. Арунянц Г.Г., Даниелян А.С. Анализ динамических характеристик химико-технологических объектов при разработке систем автоматического управления. 1981. - 72с. (Обзор, информ. /НИИТЭХИМ, Сер. Общеотраслевые вопросы хим. пром. Вып. 7 (189)).

27. Гайдуков А.Л. Классификация задач и алгоритмов оптимизации и выбора метода решения.- В кн.: Автоматизированное оптимальное проектирование инженерных объектов и технологических процессов: Горьковский Гос. Университет, 1974

28. Диксон Д. Проектирование систем: изобретательство, анализ и принятие решений. М.: Мир, 196. - 440с.

29. Холл А.Д. Опыт методологии для системотехники. -М.: Советское радио, 1975.-448с.

30. Mischke Ch. R. An Introduction to Computer-Aided Dtsign. Englewood Chifft, New Jersey, Prentice Hall, 1968. -207p.

31. Кравченко Т.К. Процесс принятия плановых решений (информационная модель). -М.: Экономика, 1974, с.50-53.

32. Заде Л.А. В кн.: Математика сегодня. -М.: Знание, 1974.

33. Салихов З.Г., Арунянц Г.Г., Рутковский А.Л. Системы оптимального управления сложными технологическими объектами. М.: Теплоэнергетик, 2004. - 496 с.

34. Краснощекое П.С. и др. Декомпозиция в задачах проектирования. Изв. АН СССР: сер. Техническая кибернетика, 1979, №2, с. 7-17.

35. Автоматизированная система управления (теория и методология)./ Под ред. О.В.Козловой. М.: Мысль, 1972, 2. - 496с.

36. Свечинский В.Б. Методы декомпозиции и их применение при управлении технологическими процессами. Обзорн. Инф. Сер. «Системы и средства автоматизации химических производств». М.: НИИТЭХИМ, 1981, 29с.

37. М.Месарович, Д.Меко, И.Тахакара. Теория иерархических многоуровневых систем. М.: Мир, 1973. - 344с.

38. Edgar T.F. AIChE Sump. Ser. 1976, 72, p. 99-110.

39. Hart P. и др. IEEE Trans. Syst. Sci Cybern., 1976, SSC-4, №11, p. 100-107.

40. Кафаров B.B., Перов В.Л., Мандрусенко Г.И. Об управляемости в проблеме синтеза оптимальных химико-технологических систем. ДАН СССР, т.222, №6, 1975, с. 1397-1400.

41. Morari М., Arkum J., Stephanopoulos G. Studies in the Synthesis of Control Structures for Chemical Processes. Part 1. AIChE Journal, 1980, v. 26, №2, p. 220-246.

42. Stanley G.M., Mah R.S.H. Observability and redundaney ckassification in process networcs Theorems and algorithms. «Chem. Eng. Sci.», 1981, 36, №12, p. 1941-1954.

43. Burrows C.R., Sahinkaya M.N. A nw algorithm for determining structural controllability. «Int. J. Control», 1981, 33, №2, p. 379-392.

44. Frost M.G. Controllability, observability and the transfer function matrix for a delay differential system. «Int. Contr.», 1982, 35, №1, p. 175-182.

45. Jeffreson Carl P. Controllability. «Ind. And Eng. Chem. Fundam.», 1976, 15, №3, p. 171-179.

46. Sezer E., Huseyin O. On the controllbility of composit systems. «IEEE Trans. Automat. Contr.», 1979, AC-24, №2, p. 327-329.

47. Авденин С.А. Об одном методе исследования управляемости технологических схем, описываемых дифференциальными уравнениями гиш рбо : лического типаю Л.: 1975, - 14с., Деп. ВИНИТИ, № 2430-75 ДЕП.

48. Lin С.Т. Structural cjntrollability. IEEE Trans. Autom. Contr., 1976, v. AC-19, p. 201-212.

49. Morary M. Stephanopoulos G. Cjmments of Finding the Gentric rank of Structural Matrix. «IEEE Trans. Autom. Contr.», 1978, v. AS-23, p. 509520.

50. Бутковский А.Г. Структурная теория распределенных систем. М.: Наука, 1977.-320с.

51. Воронов А.А. Устойчивость, управляемость, наблюдаемость. М.: Нау-каБ 1979.-336с.

52. Баранчук Е.И. Взаимосвязанные и многоуровневые регулируемые системы. Л.: Энергия, 1968. - 267с.

53. Лукьянов В.А. О сохранении управляемости при аппроксимации. В кн.: Вопросы теории систем автоматического управления: Межвуз.сб. /Мин-во высш. И ср. спец. Образования РСФСР, Л., 1978, вып. 4, с.7-10.

54. Янушевский Р.Г. Теория нелинейных оптимальных многосвязанных систем управления. -М.: Наука, 1973. 464с.

55. Арунянц Г.Г. и др. Автоматизированный синтез и анализ многомерных систем управления технологическими объектами. Владикавказ: Ири-стон, 2000.- 268 с.

56. ElsIey J.I. , Bruley D.F. Ind and Eng. Chem. Process. Des. And Develop. ; 1971, 10, №4, p. 431-441/ i

57. Кафаров В.В. и др. Автоматизированный анализ динамических характеристик многомерных химико-технологических систем. ТОХТб 1978, XII, №5, с. 787-790.

58. Солодовников В.В., Арутюнов С.К. Методы ТАУ и проблема САПР СУ. В кн.: Автоматизация проектирования систем автоматического и автоматизированного управления: Тр. II Всес. совещания, Челябинск, 1979, с. 11-29.

59. Кафаров В.В. Проектирование многосвязных САР на вычислительных машинах частотным методом. М.: НИИТЭХИМ, 1975. -(Автоматизация химических производств. Научн.-техн. реф. сб., вып.6, с.5-14).

60. Солодовников В.В. Пакетная система для автоматизированного синтеза частотным методом. В кн.: Автоматизация проектирования систем управления. Ь.: 1982, вып.4, с. 62-74.

61. Яаксоо Ю.И. Исследование взаимосвязей многомерного объекта автоматического управления. В кн.: Исследования по теории многосвязных систем. /Под ред. Петрова Б.Н., Меерова М.В., - М.: Наука, 1982, с.61-65.

62. Даниелян А.С., Арунянц Г.Г., Хачатрян С.С. Декомпозиция задачи расчета оптимальных параметров многосвязанных систем управления. В кн.: Математические методы в химии (ММХ-4): Мат. IV Всес. конфер., Ереван, 1982, с. 141-142.

63. Арунянц Г.Г., Даниелян А.С., Хачатрян С.С. Методологические аспекты проектирования многосвязных САР с использованием многомерного критерия устойчивости Найквиста. -М.: НИИТЭХИМ, 1984. (Автоматизация химических производств) вып.6, с. 12-17.

64. Mac Farlane F.G.I. Relationships between recept developments in control theory and classical desighn techniques (Part 4). Measurement and control, v.8, August 1975, p. 319-324.

65. Koussiouris T.A/ New stability theorem for multivariable systems. Int. J. Contr., 1980, 32, №3, p. 435-441.

66. Husband R.K., Harris C.J. Stability multipliars and multivariable circle criteria. Int. J. Contr., 1982, v. 36, №5, p. 755-774.

67. Leininger G.G. New dominace characteristics for the multivariable Nyguist array method. Int. J. Contr, 1979, 30, №3, p. 459-475.

68. Postlethwaitel I. Sensitivity of the characteristic gain loci. Automatica, 1982, v,18, №6, p.709-712.

69. Bar W. Ein Frequenz bereichent wurf sverfahren fur Mehrqropen regelungen bei gleichzeitiger Berucksichtingung von Fuhrungs und Storverhalten. Rege-lungstechnik, 1981, v.29, №7, p. 234-242.

70. Cameron R., Kouvaritakis B. The relative stability margins of multivariable system: A characteristic locus approach. Int. J. Contr, 1979, v.30, №4, p. 629-651.

71. Massaheb S/ A Nuquist type stability criterion for lineer multivariable delayed systems. Int. J. Contr, 1980, 32, №5, p. 821-847.

72. Koppel L.B. Input multiplicites in nonlineer, multivariable control systems. «AIChE Jornal», 1983, 28, №6, p. 935-945.

73. Naumann M., Muller R. Projectierung von Mehrgros ensystemen. «Mess. Steuern-Regeln», 1980, 23, №7, p. 367-370.

74. Schizar C., Evans F.J. A graph theoretical system design. «Automatica», 1981, 17, №2, p. 371-377.

75. Hung N.T., Anderson B.D.O. Trianqularization Technique for the Design of Multivariable Control Systems. «IEEE Trans. Automat. Contr.», 1979, 24, №3, p. 455-460.

76. Jeffrey C.Kantor, Ronald P.Andres. A note on the extension of Rosenbroc Nyqust array techniques to a larger class of transfer function matrices. Int. J. Contr., 1979, №3, p. 387-393.

77. Бесекерский B.A., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. -М.: Наука, 1972

78. Теория моделей в процессах управления /Б.Н. Петров, Г.М.Уланов, Н.И. Гольденблат, С.В. Ульянов. -М.: Наука, 1978

79. Ли Т.Г., Адаме Г.Э., Гейнэ Ч.М. Управление процессами с помощью ЭВМ. Моделирование и оптимизация. -М.: Сов. радио, 1972.

80. Автоматизация технологических процессов цветной металлургии /Под ред. Д.И. Лисовского. -М.: Металлургия, 1969.

81. Управление элементарными химическими процессами и построение автоматических систем с применением вычислительных машин /Под ред. Бурового И.А. //Научн. тр. Гинцветмет. -М.: Металлургия, 1967.

82. Автоматизация технологических процессов цветной металлургии /Под ред. Лисовского Д.И. //Научн. тр. МИСиС. -М.: Металлургия, 1972.

83. Автоматизация технологических процессов цветной металлургии /Под ред. Иванова В.А. //Научн. тр. МИСиС. -М.: Металлургия, 1981.

84. Иванов В.А. Автоматическое управление некоторыми классами технологических процессов с применением моделей //Автореф. докт. дис. -М.: МИСиС, 1972.

85. Ашимов А.А. Оптимальное управление плавкой руд и концентратов цветных металлов в шахтных печах //Автореф. докт. дис. -М.: МИСиС, 1972.

86. Борзенко И.М. Методология синтеза и опыт применения алгоритмов с прогнозирования для адаптивного управления выплавкой стали //Автореф. докт. дис. -М.: МИСиС, 1979.

87. Абдуллаев А.А., Алиев Р.А., Уланов Г.М. Принципы построения автоматизированных систем управления промышленными предприятиями с непрерывным характером производства. -М.: Энергия, 1975.

88. Буровой И.А. Автоматическое управление процессами в кипящем слое. -М.: Металлургия, 1969.

89. Буровой И.А., Горин В.Н. Автоматическое управление химико-металлургическими процессами с сосредоточенными параметрами. -М.: Металлургия, 1977.

90. Автоматизированная система управления технологическими процессами производства серной кислоты из отходящих газов /А.А. Ашимов, И.А. Буровой, В.П. Морозов и др. -М.: Металлургия, 1977.

91. Левин М.В. Алгоритмическое обеспечение АСУТП производства глинозема. -М.: Металлургия, 1977.

92. Ю1.Глинков Г. М., Маковский В.А. АСУТП в агломерационных и сталеплавильных цехах. -М.: Металлургия, 1981.

93. Ю2.Райбман Н.С., Чадеев В.М. Построение моделей процессов производства. -М.: Энергия, 1975.

94. Математические модели металлургических процессов. Часть 2. Основы теории математического моделирования металлургических процессов. /Под ред. члена-корресп. АН СССР С.В.Емельянова. -М.: МИСиС, 1974.

95. Вигдорчик Е.М., Шейнин А.Б. Математическое моделирование непрерывных процессов растворения. -М.: Химия, 1971.

96. Погорелый А.Д. Теория металлургических процессов. -М.: Металлургия, 1971.

97. Ю7.ЬСафаров В.В. Моделирование химических процессов-М.: Знание, 1968.

98. Ю8.Топчаев В.П. Автоматизация трубчатых вращающихся печей цветной металлургии. -М.: Металлургия, 1971.

99. Лисовский Д.И., Ляпунов Д.И., Шапировский М.Р. Некоторые вопросы оптимального проектирования аппаратов со смешанным перемешиванием твердой фазы. //В кн. Автоматизация технологических процессов цветной металлургии. -М.: Металлургия, 1972.

100. ПО.Вольдман Г.М., Зеликман А.Н. Расчет производительности аппаратов кипящего слоя непрерывного действия. //Изв. ВУЗ, Цветная металлургия, 1969, №2.

101. Зеликман А.Н., Меерсон Г.А. Металлургия редких металлов. -М.: Металлургия, 1973.

102. Зеликман А.Н., Вольдман Г.М., Белявская Л.В. Теория гидрометаллургических процессов. -М.: Металлургия, 1975.

103. Построение математических моделей химико-технологических объектов /Дудников Е.Т., Балакирев B.C., Кривсунов В.Н., Цирлин A.M. -М.:1. Химия, 1981.

104. Математические модели металлургических процессов. Часть I. Основы теории математического моделирования металлургических процессов. /Под ред. члена-корресп. АН СССР С.В. Емельянова. -М.: МИСиС, 1974.

105. Гальперин Н.И., Айнштейн В.Г., Кваша В.В. Основы техники псевдоожижения. -М.: Химия, 1967.

106. Технический отчет по теме № 429-71 Разработка системы автоматизированного управления установкой прокалки коксовой мелочи в кипящем слое. -СКБАИИ, Башкирский филиал, 1971.

107. Романков П.Г., Рашковкая Н.В. Сушка в кипящем слое. -М.: Химия, 1964.

108. Лисовский Д.И., Иванов В.А., Данилин Н.А., Данилин JI.A, Преде

109. JI.B. Математическое описание распределения температуры газа и материала по длине печи спекания сульфатно-гидратно-угольной пульпы //Изв. ВУЗ, Цветная металлургия. -1972, № 4.

110. Салыга В.И. и др. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. Идентификация и оптимальное управление, -изд-воХГУ, 1976.

111. Astrom K.J., Kykhoff P. System Identification a Survey. «Automatica», 7, №2 (1971).

112. Cuenod M., Sage A.P. Comparision of Some Methods User for Process Identification. «Automatica», 4,№4 (1968).

113. Kykhoff P. Process Parametr and State Estimation. «Automatica», 4, №4 (1968).

114. Rajbman N.S. The Application of Identification Methods. Proceedings of the 3rd IFAC Simposium «Identification and System Parametr Estimation». Amsterdam, London, New York, part 1 (1973).

115. Райбман H.C. Идентификация объектов управления (обзор) //Автоматика и телемеханика. -1979, №6.

116. Бикей Г.А. Идентификация систем введение в обзор. «Механика» //Периодический сборник переводов иностранных статей. -1972, №3.

117. Воронова Л.И. Методы определения динамических характеристик объектов управления с сосредоточенными параметрами в процесса их нормальной работы //Сб.«Сложные системы управления», вып.4. -Киев: Наукова думка, 1968.

118. Райбман Н.С. Что такое идентификация. -М.: Наука, 1970.

119. Райбман Н.С., Чадеев В.М. Адаптивные модели в системах управления. -М.: Советское радио, 1966.

120. Иванов В.А., Рутковский АЛ. и др. Построение алгоритма оптимального распределения нагрузок между параллельно работающими агрегатами в процессе прокалки кокса во вращающейся печи //Изв. ВУЗ, Цветная металлургия. -1975, №2.

121. Александровский Н.-М.: Егоров С.В., Кузин Р.Е. Адаптивные системы автоматического управления сложными технологическими процессами. -М.: Энергия, 1973.

122. Козлов Ю.Я., Юсупов P.M. Беспоисковая самонастраивающаяся система. -М.: Наука, 1969.

123. Брикман М.С., Кристинков Д.С. Аналитическая идентификация управляемых систем. -Рига: Зинатне, 1974.

124. Догановский С.А. Параметрические системы автоматического регулирования. -М.: Энергия, 1973.

125. Ли Р. Оптимальные оценки, определение характеристик и управление. -М.: Наука, 1966.

126. Велев К.Д. Сравнительный анализ адаптивных алгоритмов оценки параметров нестационарных объектов //Автоматика и телемеханика. 1975, №8.

127. Красовский А.А. Идентификация и оценивание линейных систем при наблюдении производных //Изв. АН СССР «Техническая кибернетика».1978, №5.

128. Рутковский AJL, Данилин JI.A., Шайдурова Л.Д. Разработка и внедрение системы оптимального управления процессом прокалки кокса во вращающейся печи электродного производства //Изв. СевероКавказского центра высшей школы, Технические науки. -1978, №3.

129. Kalman R.E. A New Approach to Linear Piltering and Prediction Problems. «Trans. ASME». Ser. D. I. Basic Eng. (1960).

130. Young P.C. An Instrumental Variable Methods for Real-time Identification of Noisy Process. «Automatica», 6, №2 (1970).

131. Таратушкина Л.Т. Статистическая оценка параметров систем управления с помощью ЦВМ. -Л.: Машиностроение, 1973.

132. Петров Б.Н., Крутько П.Д. Применение теории чувствительности в задачах автоматического управления //Изв. АН СССР «Техническая кибернетика». -1970, №2.

133. Цыпкин Я.З., Каплинский А.И., Ларионов К.А. Алгоритмы адаптации и обучения в нестационарных условиях //Изв. АН СССР «Техническая кибернетика». -1970, №5.

134. Солодовников В.В., Семенов В.В. Аналитические самонастраивающиеся системы автоматического управления //В кн. Современные методы проектирования систем автоматического управления. -М.: Машиностроение, 1967.

135. Внленкин С.Я. Статистические методы исследования систем автоматического регулирования. -М.: Советское радио, 1967.

136. Городецкий В.Н., Юсупов P.M. Метод последовательной оптимизации в задачах идентификации //Изв. АН СССР, Техническая кибернетика. -1972, №1.

137. Laeb J.M., Cahen G.M. More about Process Identification. «IEEE Trans. Automat. Contr.», 10, №4 (1965).

138. Крутько П.Д. Вариационные методы синтеза систем с цифровыми регуляторами. -М.: Советское радио, 1967.

139. Киреев Н.Г., Дабагян А.В. Метод идентификации нестационарной динамической системы без пробных сигналов //Сб. кибернетика и автоматическое управление, вып. I. -Киев: изд-во ИК АН УССР, 1968.

140. Крутько П.Д. Решение задачи идентификации методом теории чувствительности //Изв. АН СССР, Техническая кибернетика -1969, № 6.

141. Перельман И.И. Адаптивный подход к взвешиванию информации при оценке ненаблюдаемых дрейфующих параметров //Автоматика и телемеханика. -1977, №4.

142. Бикей Г.А. Идентификация систем введение в обзор. «Механика» //Периодический сборник переводов иностранных статей. -1972, №3.

143. Костюк В.Н., Кику А.Т. и др. Адаптивные системы идентификации. -Киев: Технка, 1975.

144. Спиди К., Браун Р., Гудвин Дж. Теория управления. Идентификация и оптимальное управление. -М.: Мир, 1973.

145. Евланов Л.Г. Контроль динамических систем. -М.: Наука, 1972.

146. Костюк В.И. Беспоисковые градиентные самонастраивающиеся системы. -Киев: Техника, 1969.

147. Марголис М., Леонидес С.Т. О теории самонастраивающейся системы регулирования. Метод обучающейся модели //Труды I Международного конгресса ИФАК «Теория дискретных, оптимальных и самонастраивающихся систем». -М.: АН СССР, 1961.

148. Норкин К.Б. Поисковые методы настройки управляемых моделей в задачах определения параметров объектов //Автоматика и телемеханика, -1968, №11.

149. Томович Р., Вукобратович М. Общая теория чувствительности. -М.: Советское радио, 1972.

150. Цыпкин Я.З. Адаптация и обучение в автоматических системах.-М.: Наука, 1972.

151. Цыпкин Я.З. Алгоритмы динамической адаптации //Автоматика и телемеханика.-1972, №1.

152. Браверман Э.М. Восстановление дифференциального уравнения объекта в процессе его нормальной эксплуатации //Автоматика и телемеханика -1966, №3.

153. Сейдж Э.П., Мелса Д.Л. Идентификация систем управления. -М.: Наука, 1974.

154. Юсупов P.M. Об одном методе идентификации линейных нестационарных систем //Приборостроение, Изв. ВУЗ. -1976, №6.

155. Юсупов P.M. Вариационный метод непараметрической идентификации линейных нестационарных динамических систем //Сб. Идентификация и оценка параметров систем. IY симпозиум ИФАК, часть 2. -Тбилис: Ме-циереба, 1976.

156. Аведьян Э.Д., Цыпкин Я.З. Обобщенный алгоритм Качмажа //Автоматика и телемеханика. -1979, №5.

157. Аведьян Э.Д. Модифицированные алгоритмы Качмажа для оценки параметров линейных объектов //Автоматика и телемеханика. -1978, №5.

158. Young Р.С. An Instrumental Variable Methods for Real-time Identification of Noisy Process. «Automatica», 6, №2 (1970).

159. Морозов В.А. Линейные и нелинейные некорректные задачи //Сб. Математический анализ, том II. -М.: Изд-во ВИНИТИ, 1973.

160. Ротач В.Я. Расчет динамики промышленных автоматических систем регулирования. М.: Энергия, 1973. - 440с.

161. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. -М.: Химия, 1976.-496с.

162. Кафаров В.В. Проблемы управления химическими процессами. М.: Знание, 1978. -64с. (Новое в жизни, науке, технике. Сер. Химия, №4).

163. Спиди К., Браун Р., Гудвин Дж. Теория управления. Идентификация и оптимальное управление. -М.: Мир, 1973.

164. Кафаров В.В., Дорохов И.Н. Системный анализ процессов химической технологии: (Технологический принцип формализации). -М.: Наука, 1979.-394с.

165. Бахвалов Н.С. Численные методы (анализ, алгебра, обыкновенные дифференциальные уравнения). М.: Наука, 1975. - 632с.

166. Джонсон К. Численные методы в химии. М.: Мир, 1983.

167. Микеладзе Ш.Е. Избранные труды (т.1. Чмсленные решения дифференциальных уравнений с частными производными и интегральных уравнений). Тбилиси.: Мицниереба, 1979. 326с.

168. Слинько М.Г. и др. Методы моделирования каталитических процессов на аналоговых и цифровых вычислительных машинах. Нвосибирск.: Наука, 1972.- 150с.

169. Слинько М.Г. Моделирование химических реакторов. Новосибирск.: наука, 1968.-98с.

170. Девятое Б.Н., Демиденко Н.Д., Охорзин В.А. Динамика распределенных процессов в технологических аппаратах, распределенный контроль и управление. Красноярск, 1976. - 3 Юс.

171. Бутковский А.Г. Характеристики систем с распределенными параметрами. М.: наука, 1979. - 224с.

172. Морозовский В.Т. Многосвязные системы автоматического регулирования. М.: Энергия, 1970. - 298с.

173. Bottiger F., Engell S. Entwurf von Zweigrosensystemen mit dem Mehrgrosen Nyquist - Verfahren. «Regelungstechnik», 1979, 27, №5, p/ 143-150.

174. Кафаров B.B., Мешалкин В.П., Перов В.JI. Математические основы автоматизированного проектирования химических производств: (Методология и теория разработки оптимальных технологических схем). М.: Химия, 1979.-320с.

175. Кафаров В.В., Мешалкин В.П., Усенко В.В. Формализованный метод анализа химико-технологических систем на основе применения сигнальных графов. ДАН СССР, 241, №4, 891(1978).

176. Пинский В.И. Автоматизированный анализ динамических характеристик чувствительности сложных химико-технологических систем (на примере отделений синтеза и дистилляции в производстве карбамида). -Дис. канд. техн. наук. М.: МХТИ им. Д.И.Менделеева, 1975.

177. Перов В.Л., Хабарин А.Ю., Туркатов С.А. Метод автоматизации моделирования динамики сложных ХТС произвольной структуры. -Тез.докл. III Всес. конф. CXTC-III, Таллин, 1982.

178. Munro N. Composite system studies using connection matrix. Int. J. Control, 26, №6, 1977, p.831.

179. Перов В.Л., Туркатов C.A., Хабарин А.Ю. Автоматизированный анализ нестационарных режимов сложных химико-технологических систем как объектов управления. М.: НИИТЭХИМ, 1984. - (Автоматизация химических производств. Экспресс-информация), вып. 7, с.7-12.

180. Бодров В.И., Вильский Г., Матвейкин В.Г. Алгоритм управления пиролизом газообразных углеводородов в трубчатой печи с учетом нестационарности процесса. Химическая промышленность, 1979, №4, с. 238-240.

181. Бодров В.И., Рожинский В.И. Оптимизация режимов химико-технологических объектов с емкостью на выходе целевого продукта. -ТОХТ, 1983, т. 17, №5, с. 659-669.

182. Арунянц Г.Г. и др. Двухуровневый алгоритм оперативного управления параллельно функционирующими нестационарными агрегатами синтеза В А. В кн.: Методы кибернетики химико-технологических процессов: Труды Всес. конференции. - М., 1984, с. 125-127.

183. Новиков Д.А., Петраков Ф.Н. Курс теории активных систем. М.: Синтез, 1999.

184. Бурков В.Н., Новиков Д.А. Теория активных систем. Состояние и перспективы. -М.: СИНТЕГ, 1999.

185. Цирлин A.M. Оптимальное управление технологическим процессами (Учебное пособие для вузов). М.: Энергоатомиздат, 1986.

186. Основы металлургии // Под ред. Н.С. Грейвера. М.: Металлургиздат, 1962, т. 2, 792 с.

187. Ротинян A.JL, Хейфец B.JI. Современное состояние и перспективы развития электролиза водных растворов в металлургии. Цветные металлы, 1975, № 11, с. 9-11.

188. Хан О.А., Фульман Н.й. Новое в электроосаждении цинка. М.: Металлургия, 1979, 80 с.

189. Справочник по электрохимии // Под ред. A.M. Сухотина. Д.: Химия, 1981,488 с.

190. Хан О.А., Пиков Н.Х. О повышении чистоты цинкового электролита. -Цветные металлы, 1979, № 5, с. 13-22

191. Пиков Н.Х., Хан О.А., Гутерман Ю.П., Бобков Г.Е., Беньян В.Е. Внедрение трехстадийной схемы очистки цинковых растворов на Алмалык-ском цинковом заводе. Цветные металлы, 1976, № 3, с. 17-19

192. Wood I. Haigh С. Jarosite process bosts zinc recovery in electrolytic plants. -World Mining, 1972, v. 25, № 10, p. 34-38

193. Баймаков Ю.В., Журин А.И. Электролиз в гидрометаллургии. М.: Металлургия, 19776 336 с.

194. Куликов С.С. Исследование процесса электролитического получения цинка с целью оптимального управления. Канд. дисс. Орджоникидзе: 1982

195. Скорчеллетти В.В. Теоретическая электрохимия. М.: Металлургия, 19746 568 с.

196. Левин А.И. Теоретические основы электрохимии. М.: Металлургия, 1972,536 с.

197. Гаев А.И., Есин О.А. Электролиз цинка. М.: ОНТИ, 1987Б 190 с.

198. Никифоров А.Ф. Современное состояние электролиза цинка. Цветные металлы, 1975, № 4, с. 30-34

199. Левин А.И. Пути совершенствования и интенсификации электроосаждения цветных металлов. Цветные металлы, 1979, № 11, с. 22-25

200. Фульман Н.И., Хан О.А. О роли температуры электролита в процессе электроосаждения цинка. Цветные металлы, 1977, № 1, с. 20-21

201. Бахвалов Г.Г. Новая технология электроосаждения металлов. М.: Металлургия, 1966, 151 с.

202. Бояринов А.И., Кафаров В.В. Методы оптимизации в химической технологии. -М.: Химия, 19756 576 с.

203. Куликов С.С. Исследование процесса электролитического получения цинка с целью оптимального управления. Канд. дисс. Орджоникидзе.: 1982

204. Von Loltan HoWath, Mikols. Die Ermittlung der energetisch und wirtschafflich gunstigsten Stromdichte in der Linkelektrolyse Freiberger For-schungshafte, B. 34, Berliner, 1969, s. 38-79

205. Гецкин Л.С., Фульман Н.И. О возможности определения оптимальной плотности тока при электролизе цинка расчетным путем Металлургическая и химическая промышленность Казахстана. Научно-технический сборник, № 1 (5), Алма-Ата, ЦИНТИ, 1960, с. 57-59

206. D'Este A., Gnerriero R., Jacono G., Vittadini. Electrolisi dello zinco. Mod-ello statistico dei parameter di processi di una cella industriale Met/ inal., 1977, vol. 69, №4, p. 133-138

207. Буровой И.А., Петрова Л.Ю., Пресс Ю.С. Об автоматическом регулировании кислотности и температуры при электролизе цинка. Цветные металлы, 19726 № 6, с. 9-13

208. Песахов И.Л., Денисов В.Ф. регулирование подачи нейтрального электролита в электролизные ванны цинкового производства. Цветные металлы, 1986, № 6, с. 35

209. Буровой И.А., Петрова Л.Ю. Измерение расхода цинковых электролитов. Цветные металлы, 1986, № 3, с. 33

210. Фишман М.А., Клименко В.Л., Неведров К.Я. Автоматический контроль качества цинкового электролита. Цветные металлы, 1963, № 2, с. 31

211. Создание системы автоматической стабилизации электролиза цинка на Алмалыкском цинковом заводе. Отчет / СРЕДАЗ НИПРОЦВЕТМЕТ; тема 14-71-082; инв. № Б 378044. - Алмалык, 1974, 180 с.

212. Разработка оптимальных условий ведения процесса электролиза на ЛЦЗ. Отчет / ВНИИцветмет; тема 6-69-139; инв № 70025691. Уст-Каменогорск, 1971, 91 с.

213. Туболкин А.Ф., Тумаркина Е.С., Румянцев Е.С. и др. Расчеты химико-технологических процессов. Л.: Химия, 1967, 304 с.

214. Бенуни А.Х., Гурфель Б.Л., Досик И.М. Экономико-математиоеские моделирование процесса электролиза цинка. Цветные металлы, 1972, № 6, с. 9-13

215. Гарнов В.К., Вишневецкий JI.M., Левин Л.Г. Оптимизация работы мощных электрометаллургических установок. М.: Металлургия, 1981. 312 с.

216. Жарменов А., Намазбаев Т., Ниазбеков К., Тыщенко А., Орловский В. АСУТП для резервуаров с реагентами цеха редких металлов. «Современные технологии автоматизации (СТА)», № 3. М.: 2002, с. 54-59.

217. Фукалов А. Автоматизированная система управления энергопотреблением «Янтарь». «Современные технологии автоматизации (СТА)», № 4. -М.: 2003, с. 18-23.

218. Волошко А., Данильчик А., Коцарь О., тарасевич В., Якимаха С. Система информационных энергосберегающих технологий. «Современные технологии автоматизации (СТА)», № 4. М.: 1997, с. 80-85.

219. Блаженков М., Саньков М., Ченцов Д. Система управления теристор-ным преобразователем. «Современные технологии автоматизации (СТА)», № 2.-М.: 2000, с. 60-65.

220. Основы металлургии. Средства и системы автоматизации, контроля и управления в цветной металлургии. Т. VI. М.: Металлургия, 1973. 679 с.

221. Ek A., Fladmarc G. Е. «Light Metals», AIME, 1973, v.l, p. 85-87

222. Schiepani E., Mosser J. «Aluminium», 1974, Bd. 50, № 4, s. 279-284

223. Ritlege P. «engineering and Mining Journal», 1973, v. 174, № 10, p. 88-90

224. Pocze J. «Banyaszati es Kohaszati Lapok-Kohaszat», 1976, evf. 109, 3 10, s. 282-287

225. Lindheim W., Mandal O. «Light Metals», 1976, v. 54, p. 11-25

226. Ganzales M. «Quimicae industria», 1976, v. 22, № 89, p. 811-813239. «ASEA Journ.», 1974, № 2, p. 48240. «Engineering and Mining Journ.», 1972, v. 172, « 9, p.148-150

227. Dugois J., Gani J., Williams K. «Liht Metals», AIME, 1973, v. 1, p. 159175

228. Darrigrnd D., Gillot M., Dons J.M. «Technologie Moderne», 1973, v. 65, № 2, p. 25-29

229. Adkins E., Murphy M. «Light Metals», AIME, 1973, v. 1, p. 27-39

230. Карпов Ф.Ф., Салдаткина JI.A. Регулирование напряжения в электросетях промышленных предпритяий. М.: Энергетика, 1970, 224 с.

231. Цыплаков A.M., Свобода З.В., Крюковский В.А., Дыблин Б.С. -«Цветные металлы», 1978, № 10, с. 62-64.

232. Батунер JI.M., Позин М.Е. Математические методы в химической технике. JL: Химия, 1971, 304 с.

233. Елисеев Е.И., Блинкова Е.В., Шабаров К.Н. Математическая модель электролиза водных растворов сульфата цинка. Цветная металлургия, № 1, 2005,

234. Федотьев Н.П., Албышев А.Ф., Ротинян A.JI. и др. Прикладная электрохимия. JL: Химия, 1987, 639 с.

235. Кануков Э.Х., Куликов С.С. О контроле процесса электролиза. Цветные металлы, 1974, № 6, с. 26-27

236. Никифоров А.Ф., Натарова ЕЛ. Формула для расчета удельной электропроводности цинкового электролита. Цвтные металлы, 1971, № 5, с. 28

237. Агеенков В.Г. Каковский И.А. Элктрометаллургия водных растворов. -М.: Металлургиздат, 1957, 146 с.

238. Алкацев М.И., Михин Я.Я. Математическая модель тройной диаграммы плавкости Fe Si02 - СаО в области металлургических шлаков. Изв. Вузов. - Цветная металлургия, 1977, № 3, с. 135-136

239. Налимов В.В., Чернова Н.А. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов. М.: Наука, 1965, 340 с.

240. Алкацев В.М, Кондратьев Ю.И. Зависимость выхода по току цинка от различных факторов. Труды молодых ученых (Технические науки), 2003, №3. - Владикавказ: Терек.

241. Алкацев В.М., Еналдиев В.М, Алкацев М.И., Кабисов И.Х. Системный анализ различных факторов на показатели электролиза сульфатных цинковых растворов. Известия вузов «Цветная металлургия», 1988, №5, с. 46-49

242. Barisin D., Jelacic С. The influence of germanium on zinc electrolysis // An-ticorros. Meth. And Mater., 1982, 29, №7, p. 4-7

243. Maja M. Penazzi N., Fratesi R., Roventi G. Electrolyse de bains sulfuriques de zinc en presence d'imperetes // Oberflanch Surfase. 1983, 24, №7, p. 234237.

244. Mackinnon D J., Faun P.L. The effect of tin on zinc electrowinning from industrial acid sulphaxe electrolyte // J. Appl. Electrochem. 1984. 14, № 6, p. 701-707.

245. Bigler Т., Frazer E. // J. Electrochemistry. Effect of imperities on coulombic efficiency in zinc electrowinning. (4 A) // Res. Rept. 1984. CSIRO. Div. Miner. Chem. Port Melbourne, 1984. p. 96-99

246. Хан O.A., Фульман H.H. Новое в электроосаждении цинкаю М.: Металлургия, 1979.

247. Арунянц Г.Г., Пагиев К.Х., Текиев В.М., Столбовский Д.Н. Особенности реализации алгоритмов логического структурного синтеза САР технологических параметров сложных объектов в САПР СУ

248. Бодров В.И., Вильский Г., Матвейкин В.Г. Алгоритм управления пиролизом газообразных углеводородов в трубчатой печи с учетом нестационарности процесса. Химическая промышленность, 1979, №4, с. 238-240.

249. Бодров В.И., Рожинский В.И. Оптимизация режимов химико-технологических объектов с емкостью на выходе целевого продукта. -ТОХТ, 1983, т. 17, №5, с. 659-669.

250. Арунянц Г.Г. и др. Двухуровневый алгоритм оперативного управления параллельно функционирующими нестационарными агрегатами синтеза

251. В А. В кн.: Методы кибернентики химико-технологических процессов: Труды Всес. конференции. - М., 1984, с. 125-127.

252. Лисиенко В.Г., Салихов З.Г., Гусев О.А. Моделирование объектах распределенными параметрами на примере трехуровневой АСУ нагревом материала. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2003. - 169 с.

253. Арунянц Г.Г., Рутковский А.Л., Сидоров Д.В. Распределение нагру зок между параллельно работающими энергопотребляющими объектами. В кн. Информационные технологии и системы: наука и практика. Международная конф. Владикавказ: ВНЦ РАН, 2002, с. 340-345

254. Арунянц Г.Г., Рутковский А.Л., Салихов З.Г., Сидоров Д.В., Щетинин А.П. К вопросу об оптимальном распределении нагрузок между параллельно работающими энергопотребляющими объектами. Цветная металлургия, № 5, 2006, с. 72-79

255. Аоки М. Оптимизация стохастических систем. М.: Наука, 1971,- 424 с.

256. Борзенко И.М. О выборе алгоритмов управления с прогнозированием для оптимизации переходных режимов технологических процессов .Приборы и системы управления, 1975, № 8, с. 6-8

257. Справочник проектировщика АСУТП // Г.Л. Смилянский, Л.З. Ам-линский, В.Л. Баранов и др.: под ред. Г.Л. Смилянского. М.: Машиностроение, 1983, - 153 с.

258. Рутковский А.Л., Иванов В.А., Данилин Л.А. // Построение алгоритма распределения нагрузок между параллельно работающими агрегатами в процессе прокалки кокса во вращающейся печи // Изв. вузов. Цветная металлургия. 1975. № 2.

259. Кофман Л. Введение в прикладную комбинаторику. М.: Наука, 1975. -480 с.

260. Арунянц Г.Г. и др. Двухуровневый алгоритм оперативного управления параллельно функционирующими нестационарными агрегатами синтеза ВА. В кн. Методы кибернетики ХТП. Тр. Всесоюзной конференции.- М.: 1984, с. 125-127.

261. Арунянц Г.Г. и др. Оптимизация квазистатического режима в трубчатом реакторе при ограничении по средней производительности. Известия АН АРМ.ССР (серия технических наук), 1983, т.36, №5, с.33-37.

262. Арунянц Г.Г., Рутковский А.Л., Сидоров Д.В. Патент на изобретение № 2241788 «Устройство автоматического контроля процесса электроосаждения металла», заявка № 2003113377 от 06 мая 2003 г., зарегистрирован 10.02.04 г.1. УТВЕРЖДАЮ»

263. Первый проректор по учебной работеоб использовании результатов диссертационной работы Сидорова Д.В.

264. Исследование и разработка методологии и алгоритмов оптимального управления промышленным технологическим процессом электроэкстракции цинка» в учебном процессе при подготовке специалистов в СКГМИ (ГТУ)

265. Зав. кафедрой «Информационные системы в экономике», д.т.н, проф.1. К.Х. Пагиев1. А.Ч. Хатагов1. УТВЕРЖДАЮ»

266. Главный энергетик ОАО «Электроцинк»1. Кучмин Н.А

267. Начальник технического отдела ОАО * Электроцинк»1. Подунов B.C.

Похожие работы

Информатика, вычислительная техника и управление
05.13.00