автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Исследование и разработка системы управления процессом получения алкидных смол

4852193

На правах рукописи

ПАНЮШКИНА Марина Сергеевна

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ АЛКИДНЫХ СМОЛ

Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 8 АВ Г 2011

г. Владимир 2011

4852193

Работа выполнена на кафедре "Автоматизация и информационные системы" Дзержинского политехнического института (филиала) ГОУ ВПО "Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е.Алексеева"

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Сажин Сергей Григорьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Коростелев Владимир Федорович

кандидат технических наук Синичкин Сергей Гаврилович

Ведущая организация ФГУП "ГосНИИ"Кристалл"

(г. Дзержинск)

Защита диссертации состоится "19" октября 2011г. в 14-00 часов на заседании диссертационного . совета Д 212.025.01 Владимирского государственного университета имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького, д. 87, ауд. 211/1

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, скрепленные гербовой печатью, направлять по адресу: 600000, г.Владимир, ул. Горького, д. 87, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.025.01.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Владимирского государственного университета имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых.

Автореферат разослан г_2и?А$}чЛ2011 г-

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.025.01, доктор технических наук, профессор

Р.И.Макаров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В диссертационной работе рассматриваются вопросы, связанные с повышением качества и производительности выпуска алкидных смол. На основе алкидных смол выпускается большое количество конечной продукции, например, лаки, краски, эмали; поэтому качество смол должно удовлетворять нормам. Алкидные смолы производятся в реакторе полиэтерификации периодического действия при температуре 240-260°С и давлении 0,8 МПа, в течение 12-24 часов (в зависимости от сорта и марки смолы) под действием реакции полиэтерификации. В виду ее высокой экзотермичности не обеспечивается стабильности процесса, что, в свою очередь, влияет на качественные показатели смолы. Также на выход продукта и его характеристики влияет часто меняющийся состав сырья и соотношение компонентов в реакционной смеси. Время, затраченное на разогрев, влияет на производительность установки, то есть сложность обеспечения нужного температурного режима является одной из причин снижения качества алкидных смол.

Исследования по совершенствованию химико-технологического процесса в химическом реакторе проводили: Слинько М.Г., Островский Г.М., Волин Ю.М. и др. Также были изучены труды ведущих специалистов в области промышленного производства лаков и красок: Лившица М.Л., Паттона Т.К., Пэйна Г.Ф., Горловского И.А., Кочнова З.А., Манусова Е.Б. и др. Однако вопросы оптимизации температурного режима реактора полиэтерификации периодического действия на стадии разогрева и следующей за ней стадией полиэтерификации рассмотрены недостаточно.

В настоящее время данное производство отличается тем, что не обеспечивает выход продукта должного качества по следующим показателям (на основе экспериментальных данных): выход алкидной смолы в пределах 6691%, цвет алкидной смолы колеблется от 100 до 160 мг1г!Шмл, кислотное число алкидной смолы колеблется от 35 до 110/2/100г. Данные показатели должны быть в пределах: выход алкидной смолы (90-100%), цвет (130- 140л)г/2 /100л<л ), кислотное число (55/2 /ЮОг ).

Повышение качества может быть достигнуто совершенствованием процесса разогрева реакционной смеси, что требует оптимизации его проведения в условиях минимального времени и исключения выхода за зоны допустимого стабильного режима.

Сложность проведения исследований по определению оптимальных характеристик при варьировании параметров, ставит необходимостью составление математических моделей процесса и дальнейшее решение задачи оптимизации на их основе.

Итак, на сегодняшний день остаются важными: решение задачи качества алкидных смол, что требует учета состава сырья и длительности процесса, а также создание наиболее точной математической формулировки задачи оптимизации процесса получения алкидных смол, отыскания

соответствующего эффективного способа решения задачи, а также разработке программных комплексов, облегчающих вычислительный эксперимент.

Все это определяет актуальность поставленной задачи по разработке оптимальной системы управления процессом получения алкидных смол.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности работы реактора полиэтерификации периодического действия путем поиска оптимальных режимов проведения различных этапов процесса.

Для достижения поставленной цели сформированы и решены следующие задачи:

1. Выявлены особенности процесса полиэтерификации с постановкой задач эффективного управления.

2. Разработаны и исследованы математические модели процесса получения алкидных смол, учитывающие взаимосвязь параметров проведения процесса полиэтерификации с параметрами качества получаемой смолы.

3. Произведена оптимизация процесса разогрева реакционной смеси, что характеризуется минимальным временем протекания данной стадии и исключением выхода за зоны допустимого температурного режима.

4. Выполнена стабилизация температурного режима процесса полиэтерификации с учетом нелинейного характера тепловыделения в ходе процесса с последующей оптимизацией качества продукта.

5. Определены взаимосвязанные регуляторы (в виде программного продукта) для решения поставленных задач эффективного управления.

6. Предложен и исследован обобщенный критерий управления.

7. Составлен общий алгоритм управления стадиями полиэтерификации.

Методы исследования. В диссертации научные исследования основаны на методах математического моделирования, математической статистики, методов аппроксимации при широком использовании программно-математического инструментария.

Научная новизна диссертационной работы:

1. Получены адекватные математические модели процесса полиэтерификации алкидных смол, представляющие собой уравнения регрессии, отличающиеся тем, что учитывают взаимосвязь не только параметров проведения процесса полиэтерификации, но и качества получаемой смолы от концентраций основных компонентов фракционного состава сырья.

2. Показана необходимость применения взаимосвязанных регуляторов на стадии загрузки сырья для учета его состава, на стадии разогрева для быстрого разогрева и плавного перехода в режим стабилизации температуры и для точной стабилизации температуры в условиях неравномерного тепловыделения на стадии полиэтерификации; и разработан алгоритм их взаимосвязанной работы.

3. Показано, что оптимальное управление реактором полиэтерификации на стадии разогрева должно быть организовано по траектории, имеющей форму двух сопряженных парабол.

4. В связи с неравномерным тепловыделением предложен алгоритм адаптивного управления стадиями периодического процесса в реакторе полиэтерификации, обеспечивающий точную стабилизацию температуры.

Практическая значимость н реализация результатов работы. По результатам диссертационной работы определена структура системы эффективного управления процессом полиэтерификации, которая нашла практическое применение при эксплуатации автоматизированной системы управления на ООО "Корунд" г. Дзержинск и реализована в виде программного обеспечения.

Диссертационные материалы используются в учебном процессе в рамках дисциплин «Моделирование систем управления» и «Автоматизация технологических процессов и производств» кафедры «Автоматизация и информационные системы» Дзержинского политехнического института Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е.Алексеева.

Апробация работы. Основные положения и результаты, полученные в диссертационной работе докладывались на XXII, XXIII и XXIV Международных научных конференциях «Математические методы в технике и технологиях» (Иваново, 2009 г., Белгород, 2010 г. и Саратов, 2011 г.), на XVIII Всероссийской конференции с международным участием «Неразрушающий контроль и техническая диагностика» (Нижний Новгород, 2008 г.), на VIII Международной конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности» (Москва, 2009 г.), на XV, XVI и XVII Международных научно-технических конференциях «Информационные системы и технологии - 2009» (Нижний Новгород, 2009г.), «Информационные системы и технологии - 2010» (Нижний Новгород, 2010г.) и «Информационные системы и технологии - 2011» (Нижний Новгород, 2011г.), на VII, VIII, IX Международных молодежных научно-технических конференциях «Будущее технической науки» (Нижний Новгород, 2008, 2009, 2010 годы), на Международных научных конференциях «Фундаментальные и прикладные исследования» и «Современные наукоемкие технологии» (РАЕ, 2009 г., 2010г.).

Публикации. По результатам научных исследований опубликовано 20 печатных работ, в т.ч. 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Результаты анализа особенностей процесса полиэтерификации показавшие необходимость оптимизации температурного режима процесса.

2. Математические модели процесса получения алкидных смол, учитывающие взаимосвязь параметров проведения процесса полиэтерификации и концентраций основных компонентов, составляющих фракционный состав сырья, с параметрами качества получаемой алкидной смолы.

3. Результаты математического моделирования и оптимизации системы управления с выбором обобщенного критерия оптимизации.

4. Алгоритм адаптивного и программно-логического управления температурным режимом в реакторе периодического действия получения алкидной смолы.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 111 наименований, 6 приложений. Она содержит 126 страниц машинописного текста, 6 таблиц и 47 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель и основные задачи исследования, определена научная новизна и практическая ценность полученных результатов, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, дается краткое содержание диссертационной работы, приведены научные международные конференции, на которых докладывались и обсуждались результаты работы.

В первой главе «Современное состояние в области управления процессом получения алкидных смол» выполнен анализ технологического процесса производства алкидной смолы и рассмотрен уровень его автоматизации.

Сформулирована общая схема математического моделирования, рассмотрены основные группы параметров, определяющих состояние химико-технологического процесса в любой момент времени и перечислены различные типы математических моделей. Описан этап теоретической оптимизации процесса на основе кинетической модели. Рассмотрена общая постановка задачи оптимального управления с различными критериями оптимизации, методы решения оптимизационных задач.

Был произведен анализ процесса полиэтерификации и реактора, участвующего в данном процессе. В результате, установлена важность минимизации времени протекания стадии разогрева реакционной смеси и исключение выхода за зоны допустимого температурного режима, а также показана необходимость стабилизации температурного режима процесса полиэтерификации с учетом нелинейного характера тепловыделения в ходе процесса. По результатам проведения данного анализа, поставлена цель нахождения режимов оптимизации процесса. Определен перечень решаемых задач для достижения поставленной цели.

Во второй главе «Идентификация процесса производства алкидных смол как объекта управления» производится исследование объекта, как в статике, так и в динамике. Для изучения статических характеристик был принят статистический метод исследования и моделирования процесса полиэтерификации.

Были собраны данные об операциях, проведенных с сырьем от разных предприятий, производящих алкидные смолы. Анализ статистических данных показал, что важным обстоятельством служит наличие значимых корреляционных связей между входными переменными или

мультиколлинеарность исходной статистической выборки.

Мультиколлинеарность не позволяет применять для идентификации регрессионных зависимостей классический регрессионный анализ. Поэтому для получения регрессионных зависимостей использовали процедуру последовательного (пошагового) регрессионного анализа:

- нахождение парных уравнений регрессии для всех выходных переменных объекта управления от тех факторов, которые имели значимые коэффициенты корреляции с соответствующими входными переменными;

последовательное дополнение уравнений регрессии факторами, имеющими меньшие, но значимые коэффициенты корреляции с выходными переменными. На каждом шаге выполнялся полный статистический анализ коэффициентов и уравнения регрессии с использованием программ-функций, реализованных в Microsoft Excel. Процедура заканчивается, когда последующее дополнение моделей факторами ухудшает или не улучшает качество регрессии;

- оценка параметров нелинейной модели множественной регрессии для выбора возможных значимых эффектов взаимодействия факторов (дщ) и квадратичных эффектов х? (МНК, поисковый алгоритм Левенберга-Марквардта, реализованный в пакете MATLAB);

- дополнение полученных на втором шаге регрессионных моделей для выходных переменных значимыми нелинейными эффектами, если они не ухудшали свойства уравнений регрессии.

На основе анализа данных выделены нижеперечисленные факторы процесса. Процентные доли компонентов являются неуправляемыми факторами, так как постоянны в течение технологического процесса полиэтерификации (фталевый ангидрид, ксилол нефтяной, масло растительное, масло тунговое, канифоль - X,, Х2, Х3, Х5 соответственно/ Управляемыми факторами являются: температура реакционной смеси в реакторе (Х6) и длительность процесса полиэтерификации (Xj). Введены обозначения: У/ -выход алкидной смолы, К? - цвет алкидной смолы, Y} - температура размягчения алкидной смолы, кислотное число алкидной смолы.

В итоге модель статики объекта управления выглядит так:

Yt = -26,38 + 1,112*. -1,462*J + 0,355*6 -0,040*, У2 = 148,14-0,916*4 +2,151*s +0,988*г*5 У, =89,53-0,171*5 +1,686*2 W

Y, =48,707 + 0,624*,

Полученные модели используются при нахождении оптимальных значений температуры {Х6) и длительности процесса (Х7) полиэтерификации при решении настоящей задачи оптимизации получения алкидных смол. Также, данные модели являются адекватными (на основании критерия Фишера) и соответственно пригодными для прогнозирования значений выхода, цвета, температуры размягчения и кислотного числа алкидных смол.

Полиэтерификация (поликонденсация) - ступенчатый процесс, при котором мономеры, взаимодействуя друг с другом, исчерпываются на ранней

стадии процесса, а высокомолекулярные полимеры образуются обычно в результате реакций образовавшихся олигомеров и полимерных цепей. В общем виде схему основной реакции можно представить в виде: к,

Х(п-мер)Х + У(т-мер)У м— Х(п+т-мер)У + А, (2)

к2

где: п, т - целые числа, включая единицу, определяющие размер олигомера; X, У - исходные функциональные группы; А - низкомолекулярный продукт; к1, к2 - скорости прямой и обратной реакций, соответственно.

Полное математическое описание реактора полиэтерификации включает: - материальный баланс по компонентам реакционной смеси <К:„1(1т = кхСаСу,-кгС19СА

с1Суу/с1т = к1С„Суу-к1С1уСА

<1Сл1с1т = -к,СххСуу+к1СхуСА - тепловой баланс реактора

(3)

1)+Ш, (4)

яг

где К = ^(к\СххС>у -к2СхуСА)

- тепловой баланс теплообменника

= (5)

(при заданных начальных условиях: Схх(т=0)=Схх0, С№(т=0)=Суу0, Сху(т=0)=Схуа, СА(т=0)=САО, а также ((г=0)=1о, в(т=0)=Со).

Здесь приняты следующие обозначения: С -расход теплоносителя; с -удельная теплоемкость; / - температура реакционной смеси в реакторе; к -коэффициент теплопередачи от теплоносителя к реакционной массе; ^ -поверхность теплообмена реактора; Я - скорость реакции; Я - тепловой эффект реакции, V - объем реакционной массы, р - плотность реакционной массы, /х,н, 'и" и (хдР ~ температура хладоносителя на входе теплообменника, на выходе и средняя; С„, Суу, Сху и СА - концентрации исходных компонентов и продуктов реакции в реакционной смеси.

Третья глава «Оптимизация процесса получения алкидных смол» На стадии разогрева реакционной массы важно провести процесс в максимально короткое время, чтобы избежать начала реакции полиэтерификации на этой стадии и получения некачественного продукта.

Для нахождения оптимального управления, эффективным оказывается применение принципа максимума.

В задаче с разогревом реактора уравнение процесса есть:

ат тс„

Требуется найти оптимальное управление, переводящее процесс из данного начального состояния, 1(х 0)=1п, в данное конечное состояние, <(т=г^=4 за минимальное время тк.

Оптимальное управление, й*(т), находится решением уравнения:

(?)

О'(г) = 0.5сЯг[/(г)± л/Г(г)+ (/;„)' ] Оптимальная траектория (*(т) находится из условия:

д!(г) С (г)с Зг тс„

(С

№"( г)

(8)

Показано, что оптимальное управление должно быть организовано

следующим образом: на первом этапе разогрева реакционной смеси

необходимо осуществить разгон температуры с максимальным ускорением и

затем на середине пути сменить разгон максимальным "торможением".

Оптимапьная траектория 1*(х) будет иметь форму двух сопряженных парабол.

В данном случае контролю и оптимизации подлежит ряд функций,

поэтому появляется многокритериальная ситуация. Напичие ограничений на

/ 90 < К < 100% У, < 30мг1, /100мл 80 < К < 90°С контролируемые параметры ( > ~ , 2 2 , 3

)4 > 35/, /100г ^ делают задаЧу еще более сложной. Многокритериальную задачу целесообразно свести к одному оптимизируемому обобщенному критерию, как предложено в работе Штоиера Р. «Многокритериальная оптимизация».

В качестве обобщенного критерия оптимизации целесообразно использовать функцию (9):

/(*-,/(*)) = ГМ^"'!"1" (9>

,где \vjwi, ...,\1>-1/ - весовые коэффициенты относительной важности частных критериев: выхода, цвета, температуры размягчения, кислотного числа смол. 1 и с/, могут принимать значения от 0 до 1. Переход от частных критериев >'_,, Уз, к безразмерным функциям желательности {й,. Л. с1}, <14, соответственно) осуществляется с помощью функций-графиков на рис. 1.

а: | )'; а, и, А №

Рис. ¡.Графики для перехода от частных критериев к безразмерным функциям желательности Обобщенный показатель для процесса полиэтерификации:

о = (Ю)

если весовые коэффициенты задать: 1»>¡=2, м2=2, м>3=1, с учетом

более высокой значимости показателей выхода смолы и цветности относительно других частных показателей.

Применение обобщенного показателя качества (10), позволит наиболее объективно определить оптимальные значения проектных параметров, обеспечивающих получение желательных свойств смолы как по комплексу показателей, так и по каждому из них в отдельности.Задача оптимизации процесса получения алкидной смолы в реакторе периодического действия на стадии полиэтерификации формулируется следующим образом:

- при известном компонентном составе данной партии сырья определить температуру и продолжительность процесса полиэтерификации, при которых достигается высокий выход целевого продукта при наилучшем качестве.

- зависимость выхода (У/) и показателей качества алкидной смолы (У2, Уз, К/) от параметров управления (температуры процесса -Х6 и длительности процесса - Хт) и от возмущающих воздействий (состав сырья: Х1, Х2, Х3, Х4, Х5) задается регрессионной математической моделью.

Формализованное представление задачи об оптимизации:

4

£> = 417 <01 " ->т'п 1-1

а, =/(гд/ = 1,...,4

У, +26,38-1,112*, + 1,462Х5 -0,355*( + 0,040*, =0 У2 -148,14 + 0,916*4 -2,151*, -0,988*2*, =0 У, -89,53 + 0,171*; -1,686*2 =® У, -48,707-0,624*з =° *, й 0, / = 1,2,3,4,5 240 5*, ¿260 *, ¿14

Это задача нелинейного программирования, и для ее решения имеются методы поиска экстремума на множестве допустимых уравнений.

Обеспечение оптимального качества алкидной смолы реализуется на основе алгоритма оптимизации, представленном на рис. 2.

С учетом теплового баланса

теплообменника: -'„„) = НЯ

и после некоторых алгебраических преобразований получается зависимость необходимой величины потока

хладоносителя от скорости тепловыделения для обеспечения постоянства температуры в НЯРк

реакторе: = -М-НИ) (12)

Задание регулятору подачи хладоносителя в теплообменник должно осуществляться в соответствии с полученным выражением для в в зависимости от Я. Скорость реакции определяется кинетическим блоком математической модели процесса полиэте-

Рис. 2. Алгоритм оптимизации

рификации в реальном масштабе времени.

Благодаря упреждающему сигналу регулятор расхода хладоносителя обеспечивает своевременный отбор тепла реакции и стабилизацию температуры реакционной массы. Математическая модель не может быть абсолютно точной, поэтому предусмотрена корректировка малых отклонений температуры от задания стандартным контуром регулирования температуры с обратной связью.

На рис. 3, показана адаптивная схема системы стабилизации температуры в реакторе для получения алкидных смол.

Рис. 3. Адаптивная схема стабилизации температуры

В данной главе приведено сравнение показателей выхода и качества алкидных смол для неоптимизированного и оптимизированного процессов и подтверждено повышение эффективности процесса получения алкидных смол за счет оптимизации системы управления процессом.

В четвёртой главе «Управление процессом получения алкидных смол» предлагаются основные решения (в качестве программного продукта) по эффективному управлению реактором полиэтерификации с учетом стадий периодического процесса - загрузка сырья, разогрев, реакция полиэтерификации.

Стадия загрузки определяет конечный состав многокомпонентной смеси в реакторе. Для управления стадией загрузки требуется: автоматический анализ состава сырья; вычисление оптимального состава реакционной смеси; вычисление оптимального соотношения потоков сырья и регулирование этих потоков, для этого необходимо применение регулятора для повышения точности достижения требуемого состава.

Стадия разогрева является подготовительной и для нее эффективной задачей будет достижение максимальной скорости разогрева с плавным переходом в режим стабилизации температуры при выходе на ее оптимальное значение. Здесь обоснована необходимость применения регулятора для быстрого разогрева и плавного перехода в режим стабилизации температуры.

На стадии реакции полиэтерификации важно выдерживать постоянную оптимальную температуру и время реакции. Такие особенности этой стадии, как экзотермическая реакция и постоянное изменение интенсивности

тепловыделения из-за уменьшения концентрации реагентов в ходе полиэтерификации, затрудняют точную стабилизацию температуры, поэтому необходим регулятор, учитывающий эти особенности.

Функциональная схема автоматизации процесса производства алкидных смол представлена на рис. 4 со следующими обозначениями: QRC7,..., QRC11 - анализаторы состава сырья; FRC1,..., FRC5 - регуляторы потоков сырья; FFR6 - задатчик регуляторов FRC1,..., FRC5 по соотношению расходов; FQS -сумматор загруженного сырья; ГТП - горячий теплоноситель прямой; ГТО -горячий теплоноситель обратный; ХТП-холодный теплоноситель прямой; ХТО - холодный теплоноситель обратный; TRC13 - регулятор температуры.

смол

Ниже, на рис. 5 (а), приведена программно-логическая схема корректировки соотношения потоков с соблюдением заданного общего объема и оптимального состава компонентов в реакционной смеси со следующими обозначениями: AT, ATI, ATn - анализаторы состава сырья; FC, FC1,..., FCn -регуляторы потоков сырья; FFY1, ..., FFYn - задатчики регуляторов FC1, ..., FCn по соотношению с FC; FFY - вычислитель оптимального соотношения для

FFY1.....FFYn; FQ - сумматор загруженного сырья; FQS - блок управления

отсекателями на потоках сырья, которые срабатывают при достижении заданного объема загрузки сырья; SV - задание регулятору; SET - оптимальное соотношение.

Программно-логическая схема процесса полиэтерификации представлена на рис. 5 (б) со следующими обозначениями: ТЕ - датчик температуры; ТС1 -регулятор PID-BSW; ТС2 - регулятор PD-MR; ТСЗ - регулятор PI-HLD; TVS -

блок переключения регулятора; SEQ - блок управления последовательностью. Данная схема реализует функции: загрузки сырья; разогрева с помощью регулятора ТС1; стабилизации температуры с помощью регуляторов ТС2, ТСЗ; переключения потоков ГТП/ХТП и ГТО/ХТО. Переключение с режима разогрева на режим стабилизации температуры осуществляется блоком SEQ, который переключает контур регулирования и 3-ходовые клапаны.

Рис.5 Программно-логическая схема загрузки сырья в реактор (а) и программно-логическая схема процесса полиэтерификации (б)

С учетом выше изложенного, на рис.6 показан общий алгоритм управления стадиями периодического процесса в реакторе полиэтерификации.

Причем, TVS=0 - переключение на ТС1 (см. рис. 5); TVS=1 -переключение на ТС2 (см. рис. 5); SEQ=0 - 3-ходовые клапаны открыты на подачу ХТП (160 °С); SEQ=1 - 3-ходовые клапаны открыты на подачу ГТП (290 °С); Ф=0 - стадия загрузки; Ф=1 - стадия разогрева; Ф=2 - стадия полиэтерификации.

Таким образом, происходит точная стабилизация температуры в условиях неравномерного тепловыделения на стадии полиэтерификации.

В данной главе выполнен расчёт настроек ПИД-регулятора, который показывает полностью оправданное применение данного типа регулятора и удовлетворение поставленным задачам управления температурным режимом реактора полиэтерификации.

Рис. 6 Алгоритм управления стадиями периодического процесса Также, создан программно-технический комплекс на базе микропроцессорного контроллера Бтайс 87-400, приведена структура подсистем программного обеспечения с подключением промышленного хроматографического комплекса.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведен анализ особенностей процесса полиэтерификации с постадийной постановкой задач эффективного управления с оптимизацией, что привело к решению задачи оптимального управления переходным процессом изменения температуры в реакторе полиэтерификации как основного параметра установки, а также составлен общий алгоритм управления стадиями процесса.

2. Определены регуляторы (программный продукт) для решения поставленных задач эффективного управления и разработан алгоритм их взаимосвязанной работы.

3. Разработан программно-технический комплекс системы управления реактором и предложен алгоритм взаимодействия программного обеспечения микропроцессорного контроллера, станции оператора и аналитического блока.

4. Полученные результаты диссертационной работы переданы на кафедру «Автоматизация и информационные системы» и на их основе создаются методические указания для студентов. Проектные решения и программное обеспечение передано на ООО "Корунд" для практического использования.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В

РАБОТАХ

В рецензируемых журналах из списка ВАК

1. Панюшкина М.С. Автоматизация процесса получения алкидных смол и эффективное управление реактором полиэтерификации/ М.С. Панюшкина, С.Г. Сажин// Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2010. № 10. (доля соискателя - 80 %).

2. Панюшкина М.С. Анализ системы управления получения алкидных смол/ М.С. Панюшкина, С.Г. Сажин// Фундаментальные исследования. 2008. № 12. (доля соискателя - 80 %).

В трудах Международных и Всероссийских конференций, засчитываемых ВАК при защите диссертаций (Постановление Правительства РФ №227 от

20.04.06, п. 11)

3. Панюшкина М.С. Решение оптимизационной задачи и математическое моделирование процесса получения алкидных смол/ С.Г. Сажин, М.С. Панюшкина. - В кн.: Сборник докл. Международной конференции «Математические методы в технике и технологиях». Летняя школа молодых ученых, Иваново, 2009. (доля соискателя - 80 %).

4. Панюшкина М.С. Оптимизация периодического реактора полиэтерификации/ С.Г. Сажин, М.С. Панюшкина. - В кн.: Сборник докл. Международной конференции «Математические методы в технике и технологиях». Летняя школа молодых ученых, Белгород, 2010. (доля соискателя - 80 %).

5. Панюшкина М.С. Разработка и исследование оптимального процесса управления реактором переэтерификации и полиэтерификации/ М.С. Панюшкина. - В кн.: Сборник докл. XVIII Всероссийской конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика». Н.-Новгород. Сентябрь 2008.

6. Панюшкина М.С. Анализ системы управления получения алкидных смол/ С.Г. Сажин, М.С. Панюшкина. - В кн.: Сборник докл. Международной конференции «Фундаментальные и прикладные исследования. РАЕ». 2009. (доля соискателя - 80 %).

7. Панюшкина М.С. Разработка системы управления реактором полиэтерификации с диагностическим контролем параметров процесса/ М.С. Панюшкина. - В кн.: Сборник докл. VIII Международной конференции «Неразрушающий контроль и диагностика». Москва. Март 2009.

8. Панюшкина М.С. Разработка и исследование оптимального процесса управления реактором переэтерификации и полиэтерификации/ С.Г. Сажин, М.С. Панюшкина// Будущее технической науки: Тезисы докладов VII Международной молодежной научно-технической конференции, Н. Новгород, 2008. (доля соискателя - 80 %).

9. Панюшкина М.С. Решение оптимизационной задачи и математическое моделирование процесса получения алкидных смол/ С.Г. Сажин,

М.С. Панюшкина// Будущее технической науки: Тезисы докладов VIII Международной молодежной научно-технической конференции, Н. Новгород, 2009. (доля соискателя - 80 %).

10. Панюшкина М.С. Анализ информационной системы управления процесса получения алкидных смол / С.Г. Сажин, М.С. Панюшкина. - В кн.: Сборник докл. Международной конференции «Информационные системы и технологии». Н.-Новгород, 2009. (доля соискателя - 80 %).

11. Панюшкина М.С. Постановка задачи исследования работы реактора полиэтерификации периодического действия/ С.Г. Сажин, М.С. Панюшкина. -В кн.: Сборник докл. Международной конференции «Современные наукоемкие технологии. РАЕ». 2010. (доля соискателя - 80 %).

12. Панюшкина М.С. Анализ реактора полиэтерификации периодического действия как объекта управления/ С.Г. Сажин, М.С. Панюшкина. - В кн.: Сборник докл. Международной конференции «Современные наукоемкие технологии. РАЕ». 2010. (доля соискателя - 80 %).

13. Панюшкина М.С. Информационное обеспечение систем управления процессом полиэтерификации / С.Г. Сажин, М.С. Панюшкина. - В кн.: Сборник докл. Международной конференции «Информационные системы и технологии». Н.-Новгород, 2010. (доля соискателя - 80 %).

14. Панюшкина М.С. Разработка математических моделей процесса полиэтерификации на основе регрессионного анализа/ С.Г. Сажин, М.С. Панюшкина. - В кн.: Сборник докл. Международной конференции «Современные наукоемкие технологии. РАЕ». 2010. (доля соискателя - 80 %).

15. Панюшкина М.С. Оптимизация и эффективное управление работой реактора полиэтерификации периодического действия/ С.Г. Сажин, М.С. Панюшкина. - В кн.: Сборник докл. Международной конференции «Современные наукоемкие технологии. РАЕ». 2010. (доля соискателя - 80 %).

16. Панюшкина М.С. Оптимизация периодического реактора полиэтерификации/ С.Г. Сажин, М.С. Панюшкина // Будущее технической науки: Тезисы докладов IX Международной молодежной научно-технической конференции, Н. Новгород, 2010. (доля соискателя - 80 %).

17. Панюшкина М.С. Информационный программно-технический комплекс управления процессом полиэтерификации/ С.Г. Сажин, М.С. Панюшкина. - В кн.: Сборник докл. Международной конференции «Информационные системы и технологии». Н.-Новгород, 2011. (доля соискателя - 80 %).

18. Панюшкина М.С. Автоматизация процесса получения алкидных смол и эффективное управление реактором полиэтерификации/ С.Г. Сажин, М.С. Панюшкина. - В кн.: Сборник докл. Международной конференции «Математические методы в технике и технологиях». Летняя школа молодых ученых, Саратов, 2011. (доля соискателя - 80 %). (В стадии публикации)

В других изданиях

19. Панюшкина М.С. Анализ реактора полиэтерификации периодического действия как объекта управления/ С.Г. Сажин, М.С. Панюшкина. //

Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. РАЕ. 2010. №6. (доля соискателя - 80 %).

20. Панюшкина М.С. Оптимизация и эффективное управление работой реактора полиэтерификации периодического действия/ С.Г. Сажин, М.С. Панюшкина. // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. РАЕ. 2010. №6. (доля соискателя - 80 %).

Подписано в печать 27.06.11. Формат 60 х 84 '/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 474.

Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева. Типография НГТУ. 603950, Нижний Новгород, ул. Минина, 24.

Введение.

Глава 1. Современное состояние в области управления процессом получения алкидных смол.

1.1 Анализ технологического процесса производства алкидной смолы

1.2 Анализ основ, принципов математического моделирования и методов управления процессом получения алкидных смол.

1.3 Теоретическая оптимизация технологического процесса и анализ реактора полиэтерификации как объекта управления.

1.4 Постановка задач исследования.

Выводы.

Глава 2. Идентификация процесса производства алкидных смол как объекта управления.

2.1 Идентификация и исследование статических характеристик процесса получения алкидных смол.

2.2 Динамика объекта управления.

2.2.1 Стадия нагрева реакционной смеси.

2.2.2 Стадия полиэтерификации.

2.3 Исследование статических и динамических режимов объекта автоматизации.

Выводы.

Глава 3. Оптимизация режимов и оптимальное управление процессом производства алкидных смол.

3.1 Оптимальное управление стадией разогрева реактора.

3.2 Оптимизация процесса полиэтерификации.

3.2.1 Выбор и обоснование критерия оптимальности.

3.2.2 Обеспечение оптимального качества продукта системой управления на основе статической модели объекта.

3.2.3. Стабилизация оптимальной температуры процесса полиэтерификации с учетом изменяющихся динамических характеристик объекта.

3.3 Повышение эффективности процесса получения алкидных смол за счет оптимизации системы управления.

Выводы.

Глава 4. Управление процессом получения алкидных смол.

4.1 Реализация оптимального управления процессами разогрева и полиэтерификации.

4.1.1 Программно-логические схемы стадий загрузки, разогрева и полиэтерификации.

4.1.2 Описание регуляторов, применяемых для процессов разогрева и полиэтерификации.

4.1.3 Функциональная схема автоматизации и алгоритм управления стадиями периодического процесса.

4.2 Расчет настроек ПИД регулятора.

4.3 Программно-технический комплекс и программные аспекты реализации алгоритма управления процесса полиэтерификации.

Выводы.

Актуальность темы. Целью автоматизации является повышение качества ведения технологического процесса, его оптимизация. Разработка и применение современных управляющих систем способны дать реальный экономический эффект и стабилизировать качество процесса.

В диссертационной работе рассматриваются вопросы, связанные с повышением качества и производительности выпуска алкидных смол. На основе алкидных смол выпускается большое количество конечной продукции, например, лаки, краски, эмали; поэтому качество смол должно удовлетворять нормам. Алкидные смолы производятся в реакторе полиэтерификации периодического действия при температуре 240-260°С и давлении 0,8 МПа, в течение 12-24 часов (в зависимости от сорта и марки смолы) под действием реакции полиэтерификации. В виду ее высокой экзотермичности не обеспечивается стабильности процесса, что, в свою очередь, влияет на качественные показатели смолы. На выход продукта и его характеристики влияет часто меняющийся состав сырья и соотношение компонентов в реакционной смеси. Время, затраченное на разогрев, влияет на производительность установки, то есть сложность обеспечения нужного температурного режима является одной из причин снижения качества алкидных смол.

Исследования по совершенствованию химико-технологического процесса в химическом реакторе проводили: Слинько М.Г., Островский Г.М., Волин Ю.М. [1, 2] и др. Были изучены труды ведущих специалистов в области промышленного производства лаков и красок: Лившица М.Л., Паттона Т.К., Пэйна Г.Ф., Горловского И.А., Кочнова З.А., Манусова Е.Б. [3, 4, 5, 6, 7, 8] и др. Однако вопросы оптимизации температурного режима реактора полиэтерификации периодического действия на стадии разогрева и следующей за ней стадией полиэтерификации рассмотрены недостаточно.

В настоящее время данное производство отличается тем, что не обеспечивает выход продукта должного качества по следующим показателям (на основе экспериментальных данных): выход алкидной смолы в пределах 66-91%, цвет алкидной смолы колеблется от 100 до 160 мг12 /100л<л, кислотное число алкидной смолы колеблется от 35 до 110/2/100г. Данные показатели должны быть в пределах: выход алкидной смолы (90-100%), цвет (130-140мг12 /100мл), кислотное число (55/2 /ЮОг ).

Повышение качества может быть достигнуто совершенствованием процесса разогрева реакционной смеси, что требует оптимизации его проведения в условиях минимального времени и исключения выхода за зоны допустимого стабильного режима.

Сложность проведения исследований по определению оптимальных характеристик при варьировании параметров, ставит необходимостью составление математических моделей процесса и дальнейшее решение задачи оптимизации на их основе.

Итак, на сегодняшний день остаются важными: решение задачи качества алкидных смол, что требует учета состава сырья и длительности процесса, а также создание наиболее точной математической формулировки задачи оптимизации процесса получения алкидных смол, отыскание соответствующего эффективного способа решения задачи, и разработка программных комплексов, облегчающих вычислительный эксперимент.

Все это определяет актуальность поставленной задачи по разработке оптимальной системы управления процессом получения алкидных смол.

Цель работы. Повышение эффективности работы реактора полиэтерификации периодического действия путем поиска оптимальных режимов проведения различных этапов процесса.

Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие задачи:

1. Выявлены особенности процесса полиэтерификации с постановкой задач эффективного управления.

2. Разработаны и исследованы математические модели процесса получения алкидных смол, учитывающие взаимосвязь параметров проведения процесса полиэтерификации с параметрами качества получаемой смолы.

3. Произведена оптимизация процесса разогрева реакционной смеси, что характеризуется минимальным временем протекания данной стадии и исключением выхода за зоны допустимого температурного режима.

4. Выполнена стабилизация температурного режима процесса полиэтерификации с учетом нелинейного характера тепловыделения в ходе процесса с последующей оптимизацией качества продукта.

5. Определены взаимосвязанные регуляторы (в виде программного продукта) для решения поставленных задач эффективного управления.

6. Предложен и исследован обобщенный критерий управления.

7. Составлен общий алгоритм управления стадиями полиэтерификации.

Методы исследования. В процессе решения поставленной задачи в работе использовались: методика экспериментальных данных, апробированная Марковой Е.В.[9], метод оптимизации для нахождения оптимальных значений технологических параметров процесса полиэтерификации, который выполнялся апробированным методом Розенброка [10]. Расчет коэффициентов для математических моделей проводился в математическом пакете МАТЬАВ [11], в котором реализован метод наименьших квадратов, поисковый алгоритм Левенберга-Марквардта.

Научная новизна. Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. Получены адекватные математические модели процесса полиэтерификации алкидных смол, представляющие собой уравнения регрессии, отличающиеся тем, что учитывают взаимосвязь не только параметров проведения процесса полиэтерификации, но и качества получаемой смолы от концентраций основных компонентов фракционного состава сырья.

2. Показана необходимость применения взаимосвязанных регуляторов на стадии загрузки сырья для учета его состава, на стадии разогрева для быстрого разогрева и плавного перехода в режим стабилизации температуры и для точной стабилизации температуры в условиях неравномерного тепловыделения на стадии полиэтерификации; и разработан алгоритм их взаимосвязанной работы.

3. Показано, что оптимальное управление реактором полиэтерификации на стадии разогрева должно быть организовано по траектории, имеющей форму двух сопряженных парабол.

4. В связи с неравномерным тепловыделением предложен алгоритм адаптивного управления стадиями периодического процесса в реакторе полиэтерификации, обеспечивающий точную стабилизацию температуры.

Практическая значимость и реализация результатов работы. По результатам диссертационной работы определена структура системы эффективного управления процессом полиэтерификации, которая нашла практическое применение при эксплуатации автоматизированной системы управления на ООО "Корунд" г. Дзержинск и реализована в виде программного обеспечения.

Диссертационные материалы используются в учебном процессе в рамках дисциплин «Моделирование систем управления» и «Автоматизация технологических процессов и производств» кафедры «Автоматизация и информационные системы» Дзержинского политехнического института Нижегородского государственного технического • университета им. Р.Е.Алексеева.

Апробация работы. Основные положения и результаты, полученные в диссертационной работе докладывались на XXII и XXIII Международных научных конференциях «Математические методы в технике и технологиях»

Иваново, 2009 г. и Белгород, 2010 г.), на XVIII Всероссийской конференции с международным участием «Неразрушающий контроль и техническая диагностика» (Нижний Новгород, 2008 г.), на VIII Международной конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности» (Москва, 2009 г.), на XV и XVI Международных научно-технических конференциях «Информационные системы и технологии -2009» (Нижний Новгород, 2009г.) и «Информационные системы и технологии - 2010» (Нижний Новгород, 2010г.), на VII, VIII, IX Международных молодежных научно-технических конференциях «Будущее технической науки» (Нижний Новгород, 2008, 2009, 2010 годы), на Международной научной конференциии «Фундаментальные и прикладные исследования» (Бразилия, Рио-де-Жанейро, 2009 г.) и на Международной научной конференциии «Современные наукоемкие технологии» (Испания, Тенерифе, 2010 г.).

Публикации. По результатам научных исследований опубликовано 20 печатных работав т.ч. 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Результаты анализа особенностей процесса полиэтерификации, показавшие необходимость оптимизации температурного режима процесса.

2. Математические модели процесса получения алкидных смол, учитывающие взаимосвязь параметров проведения процесса полиэтерификации и концентраций основных компонентов, составляющих фракционный состав сырья, с параметрами качества получаемой алкидной смолы.

3. Результаты математического моделирования оптимизации системы управления и выбора обобщенного критерия оптимизации.

4. Алгоритм адаптивного и программно-логического управления температурным режимом в реакторе периодического действия получения алкидной смолы.

Содержание работы.

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и основные задачи диссертационной работы.

В первой главе «Современное состояние в области управления процессом получения алкидных смол» выполнен анализ технологического процесса производства алкидной смолы и рассмотрен уровень его автоматизации. Сформулирована общая схема математического моделирования, а также перечислены различные типы математических моделей. Описан этап теоретической оптимизации процесса на основе кинетической модели. Рассмотрена общая постановка задачи оптимального управления с различными критериями оптимизации, методы решения оптимизационных задач.

Был произведен анализ процесса полиэтерификации и реактора, участвующего в данном процессе. В результате, установлена важность минимизации времени протекания стадии разогрева реакционной смеси и исключение выхода за зоны допустимого температурного режима, а также показана необходимость стабилизации температурного режима процесса полиэтерификации с учетом нелинейного характера тепловыделения в ходе процесса. По результатам проведения данного анализа, поставлена цель нахождения режимов оптимизации процесса. Определен перечень решаемых задач для достижения поставленной цели.

Во второй главе «Идентификация процесса производства алкидных смол как объекта управления» производится исследование объекта, как в статике, так и в динамике. Для изучения статических характеристик был принят статистический метод исследования и моделирования процесса полиэтерификации.

Для построения математических моделей в работе используется математический пакет МАТЪАВ, в котором реализован метод наименьших квадратов, поисковый алгоритм Левенберга-Марквардта.

Полученные модели используются при нахождении оптимальных значений температуры и длительности процесса полиэтерификации при решении настоящей задачи оптимизации получения алкидных смол. Данные модели являются адекватными (на основании критерия Фишера) и соответственно пригодными для прогнозирования значений выхода, цвета, температуры размягчения и кислотного числа алкидных смол.

Динамика процесса получения алкидной смолы рассмотрена на основе детерминированных моделей. Полная математическая модель реактора полиэтерификации включает материальный баланс по компонентам реакционной смеси, тепловой баланс реактора, тепловой баланс теплообменника (при заданных начальных условиях).

В данной главе была исследована статика и динамические режимы объекта. Был произведен анализ чувствительности моделей по каналам управления.

Третья глава «Оптимизация процесса получения алкидных смол» посвящена оптимальному управлению стадиями разогрева и полиэтерификации. ) < V

Корреляция между параметрами качества требует поиска I компромиссных решений, что обосновывает выбор критерия оптимальности. Эта задача решается эффективно за счет обобщенного критерия оптимизации в виде так называемой функции желательности.

Оптимизация процесса получения алкидной смолы состоит в том, чтобы при текущем составе исходной смеси (х1,х2,.хп) подобрать такую температуру (7) и длительность (/) процесса полиэтерификации, при которых обобщенный критерий (Г) имел бы максимальное значение.

Для решения задачи используется метод поиска нулевого порядка, в котором для определения направления р и величины шага к используется только значение целевой функции (метод Розенброка).

Также в данной главе рассматривается адаптивная система управления температурой процесса, предназначенная для компенсации нелинейного изменения в ходе тепловыделения. В ходе реакции полиэтерификации изменяется тепловыделение (заключение на основе динамических характеристик). Важно прогнозировать тепловыделение и компенсировать его с помощью адаптивной системы управления.

В четвёртой главе «Управление процессом получения алкидных смол» предлагаются основные решения по эффективному управлению реактором полиэтерификации с учетом стадий периодического процесса -загрузка сырья, разогрев, реакция полиэтерификации.

Стадия загрузки определяет конечный состав многокомпонентной смеси в реакторе. От состава зависит выход продукта и его характеристики, поэтому необходима специальная адаптивная система управления для обеспечения оптимального состава исходной реакционной смеси при любых колебаниях качества исходного сырья. Исходя из этого, для управления стадией загрузки требуется: автоматический анализ состава сырья; произведение учета состава реакционной смеси; вычисление оптимального соотношения потоков сырья и регулирование этих потоков, для этого необходимо применение специального регулятора (тип PI-BLEND).

Стадия разогрева является подготовительной и для нее эффективной задачей будет достижение максимальной скорости разогрева с плавным переходом в режим стабилизации температуры при выходе на ее оптимальное значение. Сокращение затрат времени на разогрев означает увеличение производительности установки. Здесь обоснована необходимость применения специального регулятора для быстрого разогрева и плавного перехода в режим стабилизации температуры (тип PID-BSW)

На стадии реакции полиэтерификации важно выдерживать постоянную оптимальную температуру и время реакции. Такие особенности этой стадии, как экзотермическая реакция и постоянное изменение интенсивности тепловыделения из-за уменьшения концентрации реагентов в ходе полиэтерификации, затрудняют точную стабилизацию температуры, поэтому необходим специальный регулятор, учитывающий эти особенности (тип РЭ-МЯ в сочетании с Р1-НЫЗ).

Создан алгоритм взаимодействия предложенных регуляторов. В данной главе представлен программно-технический комплекс на базе микропроцессорного контроллера Знпайс 87-400, приведена структура подсистем программного обеспечения с подключением промышленного хроматографического комплекса.

Выводы

В данной главе предлагаются основные решения по эффективному управлению реактором полиэтерификации с учетом стадий периодического процесса - загрузка сырья, разогрев, реакция полиэтерификации.

Показана необходимость применения взаимосвязанных регуляторов на данных стадиях, а именно:

- для автоматического анализа состава сырья; учета состава реакционной смеси; вычисления оптимального соотношения потоков сырья и регулирования этих потоков, необходимо применение специального регулятора типа PI-BLEND;

- для быстрого разогрева и плавного перехода в режим стабилизации температуры обоснована необходимость применения специального регулятора типа PID-B SW;

- для точной стабилизации температуры необходим специальный регулятор типа PD-MR в сочетании с PI-HLD.

Представлен алгоритм взаимодействия предложенных регуляторов.

В данной главе выполнен расчёт настроек ПИД-регулятора, который показывает полностью оправданное применение данного типа регулятора и удовлетворение поставленным задачам управления температурным режимом реактора полиэтерификации.

Также, создан программно-технический комплекс на базе микропроцессорного контроллера Simatic S7-400, приведена структура подсистем программного обеспечения с подключением промышленного хроматографического комплекса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результатом работы, изложенной в диссертации, стал синтез системы управления реактором полиэтерификации, который был выполнен в следующем порядке:

1. Проведен анализ особенностей процесса полиэтерификации с постадийной постановкой задач эффективного управления с оптимизацией.

2. На основе анализа различных критериев качества управления предложено использовать в качестве комбинированного критерия оптимизации обобщённую функцию желательности.

3. Обоснована необходимость адаптивной системы управления для стабилизации оптимальных значений технологических параметров.

4. Разработан алгоритм постановки технической задачи оптимизации системы и сформулирован общий подход оптимизации системы управления реактором полиэтерификации.

5. Решена задача оптимального управления переходным процессом изменения температуры в реакторе полиэтерификации как основного параметра установки на основе анализа дифференциальных уравнений, характеризующих динамику процесса, и уравнений статики, учитывающие особенности процесса производства алкидных смол.

6. Определены регуляторы (программный продукт) для решения поставленных задач эффективного управления и разработан алгоритм их взаимосвязанной работы.

7. Составлен общий алгоритм управления стадиями процесса.

8. Разработан программно-технический комплекс и предложен алгоритм взаимодействия программного обеспечения микропроцессорного контроллера, станции оператора и аналитического блока.

9. Полученные результаты диссертационной работы переданы на кафедру «Автоматизация и информационные системы» и на их основе создаются методические указания для студентов. Проектные решения и программное обеспечение передано на ООО "Корунд" для практического использования (см. приложение Е).

1. Слинько М.Г. Моделирование и оптимизация каталитических процессов. — Новосибирск: Наука, 1980, — 268с.

2. Волин Ю.Л., Островский Г.М. Оптимизация технологических процессов в условиях недостаточной экспериментальной информации на этапе функционирования// Автоматика и телемеханика, 2005, №8 с. 3-21.

3. Лившиц М.Л. Технический анализ и контроль производства лаков и красок. М.: Высшая школа, 1980.

4. Паттон Т.К. Технология алкидных смол. Составление рецептур и расчеты. -М.: Химия, 1970.

5. Пэйн Г.Ф. Технология органических покрытий. М.: Химия, 1986, — 378с.

6. Горловский И.А., Козулин Н.А. Оборудование заводов лакокрасочной промышленности. СПб.: Химия, 1992. - 360 с.

7. Кочнова З.А., Фомилева Т.Н. Аппаратурно-технологические схемы производства пленкообразующих веществ. М.: Химия, 1978. - 920с.

8. Манусов Е.Б. Контроль и регулирование технологических процессов лакокрасочных производств. М.: Химия, 1977. - 116с.

9. Маркова Е.В., Лисенков А.Н. Комбинаторные планы в задачах многофакторного эксперимента. М.: Наука, 1979.

10. Rosenbrock Н.Н. Computer-aided control system design / H.H. Rosenbrock. -London, 1974.

11. Андриевский Б.Р., Фрадков А. Л. Избранные главы теории автоматического управления с примерами на языке MATLAB. Спб.: Наука, 2000. - 475 с.

12. Алкидные и насыщенные полиэфирные смолы и лакокрасочные материалы на их основе. Обзорная информация. Серия: Лакокрасочная промышленность. М., НИИТЭХИМ, 1975.

13. Верхоланцев B.B. Водные краски на основе синтетических полимеров.- Л.: Химия, 1968. 200 с.

14. Энциклопедия полимеров. М.: Химия, 1972. С. 71-86.

15. Сорокин М.Ф., Шодэ Л.Г. Химия и технология пленкообразующих веществ. М.:Химия, 1981.

16. Теплофизические свойства веществ. Справочник. М.: Госэнергоиздат, 1956.-708 с.

17. Сажин С.Г., Панюшкина М.С. Анализ системы управления получения алкидных смол // Сборник тезисов. Международная научная конференция «Фундаментальные и прикладные исследования», Бразилия, Рио-де-Жанейро, 2009.

18. Самарский A.A., Михайлов А.П. Математическое моделирование. — М.: Физматгиз, 1997, 320с.

19. Лурье К.А. Оптимальное управление в задачах математической физики. -М.: Наука, 1975,-478 с.

20. Слинько М.Г. Моделирование химических реакторов. Новосибирск: Наука, 1968,-265с.

21. Васильков Ю.В. Компьютерные технологии вычислений в математическом моделировании. М.: Финансы и статистика, 1999, - 256 с.

22. Моисеев H.H. Численные методы в теории оптимальных систем. — М.: Наука, 1971,-424 с.

23. Понтрягин Л.С., Болтянский В.Г. Математическая теория оптимальных процессов. М.: Физматгиз, 1961, - 382с.

24. Марчук Г. И. Математическое моделирование химических реакторов. — Новосибирск: Наука, 1984,- 168 с.

25. Соломон Д.Г. Химия органических пленкообразователей. М.: Химия, 1971. С.81-128.

26. Справочник инженера-химика (Справочник Перри) / под ред. Р. Перри.- СПб.: Химия, 1983.-100 с.

27. Лакокрасочные материалы. Теория и практика. Под ред. Р. Ламбурна. -М.: Наука, 1991

28. Арис Р. Анализ процессов в химических реакторах. Л: Химия, 1976, -328с.

29. Островский Г.М., Волин Ю.М. Методы оптимизации химических реакторов. М.: Химия, 1967, - 248с.

30. Быков Б.И. Моделирование критических явлений в химической кинетике. М.: Наука, 1988, - 264с.

31. Быков Б.И., Журавлев Б.М. Моделирование и оптимизация химико-технологических процессов. Красноярск: ИПЦ ГКТУ, 2002, - 298с.

32. Арис Р. Оптимальное проектирование химических реакторов. — М: Иностр. лит., 1963, 238с.i

33. Бояринов А.И., Кафаров В.В. Методы оптимизации в химической технологии. — М.: Химия, 1975, — 575с.

34. Бутковский А.Р. Теория оптимального управления системами сраспределенными параметрами. — М.: Наука, 1965, 380с. , 35. Шаманский Б.Е. Методы численного решения краевых задач. — Киев:1. АН УССР, 1963,-126с.

35. Bykov V.L., Kytmanov A.M., Lazman M.Z. Elimination methods in polynomial computer algebra. Kluwer Academic Publishers, The Netherlends. -1998. -252p.

36. Егоров А.И. Оптимальное управление тепловыми и диффузионными процессами. — М.: Наука, 1978, — 463с.

37. Кафаров В.В., Глебов М.В. Математическое моделирование основныхvпроцессов химических производств. — М.: Высш. шк., 1991, 400с.

38. Вержбицкий В.М. Основы численных методов. М.: Высш. шк., 2002, - 840с.

39. Кахапер Д., Моулер К. Численные методы и программное обеспечение. -М.: Мир, 1998,-575с.

40. Панюшкина М.С. Разработка системы управления реактором полиэтерификации с диагностическим контролем параметров процесса // Тезисы докладов VIII Международной конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности», Москва, 2009.

41. Сажин С.Г., Панюшкина М.С. Анализ информационной системы управления процесса получения алкидных смол // Тезисы докладов XV Международной научно-технической конференции «Информационные системы и технологии 2009» (ИСТ-2009), Нижний Новгород, 2009.

42. Методы современной теории автоматического управления / под ред. проф. Н.Д. Егорова. М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2004.

43. Сажин С.Г., Панюшкина М.С. Анализ реактора полиэтерификации периодического действия как объекта управления // Сборник тезисов. Международная научная конференция «Фундаментальные и прикладные исследования», Испания, Тенерифе, 2010.

44. Пухов Г.Е., Хатиашвили Ц.С. Критерии и методы идентификации объектов. Киев: Наукова Думка, 1979.

45. Лбов Г.С. Методы обработки разнотипных экспериментальных данных. Новосибирск: Наука, 1981.

46. Эйккофф П. Основы идентификации систем управления. Оценивание параметров и состояния / П. Эйккофф; под ред. Н.С.Райбмана. М.: Физматгиздат, 1975.

47. Джонсон Г. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы обработки данных / Г. Джонсон, Ф. Лион. — М.: Наука, 1980.

48. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976.

49. Андерсон Т. Введение в многомерный статистический анализ. — М.: Физматгиздат, 1963.

50. Петрович M.JI. Регрессионный анализ и его математическое обеспечение на ЕС ЭВМ: практическое руководство. М.: Финансы и статистика, 1982.

51. Болыпев JI.H., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. -М.: Наука, 1965.

52. Михалевич B.C. Вычислительные методы исследования и проектирования сложных систем / B.C. Михалевич, В.А. Волкович. М.: Физматгиздат, 1982.

53. Зедгинидзе И.Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем. -М.: Наука, 1976.

54. Закс JI. Статистическое оценивание. М.: Статистика, 1976.

55. Построение математических моделей технологических объектов / под ред. В.Б. Яковлева. JL, 1986.

56. Дудников Е.Г., Балакирев B.C. Построение математических моделей химико-технологических объектов. JL: Химия, 1970, - 314с.

57. Калман Р. Очерки по математической теории систем / Р. Калман, П. Фалб, М. Арбиб. -М.: Наука, 1971.

58. Балакирев B.C. Математическое описание объектов управления в химической промышленности. М.: Московский институт химического машиностроения, 1973.

59. Имитационное моделирование производственных систем / под ред. А. А. Вавилова. М., 1983.

60. Фрэнке Р. Математическое моделирование в химической технологии. -М.: Химия, 1971,-272с.

61. Литовка Ю.В. Моделирование и оптимизация технологических объектов в САПР. Тамбов: ТГТУ, 1996.

62. Тарасик В.П. Математическое моделирование технических систем. -Мн.: ДизайнПРО, 2004.

63. Ли Т.Г., Адаме Г.Э. и др. Управление процессами с помощью вычислительных машин. Моделирование и оптимизация. М.:Сов.радио, 1972.

64. Химическая энциклопедия / под ред. И.Л. Кнунянца М.: Большая Российская энциклопедия, 1992.

65. Казин А.Д. Промышленное применение алкидных лакокрасочных материалов. — М.: Наука, 1998.

66. Бояринов А.И., Кафаров В.В. Методы оптимизации в химической технологии. — М.: Химия, 1969, 348с.

67. Кафаров В.В. Системный анализ процессов химической технологии / В.В. Кафаров, И.Н. Дорохов. -М., 1979.

68. Ахназарова СЛ., Кафаров В.В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. М.: Высшая школа, 1985.

69. Балакирев B.C., Цирлин A.M., Володин В.М. Оптимальное управление процессами химической технологии. М.: Химия, 1978.

70. Кругов В.И. Основы теории автоматического регулирования /

71. B.И. Кругов, И.П. Спорыш, В.Д. Юношев. М.: Машиностроение, 1969. -359 с.

72. Основы теории автоматического регулирования: Учебник для машиностроительных специальностей вузов / В.И. Крутов, Ф.М. Данилов, П.К. Кузьмик и др.; под ред. В.И. Крутова М.: Машиностроение, 1984. -368 с.

73. Борисов В.И. Векторная оптимизация систем / В.И. Борисов // Исследование операций. -М.: Наука, 1979.

74. Singh N.G. Systems: Decomposition, optimization and control / N.G. Singh, H. Titli.-Oxford, 1978.

75. Панюшкина M.C., Сажин С.Г. Постановка задач оптимизации периодического реактора полиэтерификации // Тезисы докладов XXIII Международной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-23», Белгород, 2010.

76. Панюшкина М.С., Сажин С.Г. Оптимизация периодического реактораполиэтерификации // Тезисы докладов IX Международной молодежной„научно-технической конференции «Будущее технической науки»/ Нижний Новгород, 2010.

77. Комиссарчик В.Ф. Методы оптимизации и оптимального управления. — Тверь: ТГТУ, 2000. 144с.

78. Фельдбаум А.А. Основы теории оптимальных автоматических систем. -М.: Наука, 1986.

79. Автоматизация процессов машиностроения: Учеб. Пособие для машиностроительных специальностей вузов / Я.Буда, Б.Головки,

80. C.Вихманидр. М.: Высшая школа, 1991. - 480 с.

81. Основы автоматического управления / под ред. B.C. Пугачёва. — М.: Наука, 1974.

82. Теория автоматического управления / под ред. Ю.М. Соломенцева. — М.: Высшая школа, 2000. 268 с.

83. Штоиер Р. Многокритериальная оптимизация. М.: Радио и связь, 1992.

84. Евланов Л.Г. Теория и практика решений / Л.Г. Евланов. М.: Наука, 1984.

85. Бабиченко А.К. Промышленные особенности автоматизации. НТЦ. / А.К. Бабиченко, Р.И. Топлигский, B.C. Михайлов и др. Харьков: ХПИ, 2001.-470 с.

86. Bernardo F.P. Integration and computational issues in stochastic design and planning optimization problems// Ind. Eng. Chem. 1999. V. 38. P. 3056.

87. Петров Ю.П. Очерки истории автоматического управления / Ю.П. Петров. СПб.: НИИХ СПб ГТУ, 2004.

88. Острейковский В.А. Теория систем / В.А. Острейковский. М.: Высшая школа, 1997.-240 с.

89. Клаасен К.Б. Основы измерений. Электронные методы и приборы в измерительной технике / К.Б. Клаасен. М.: Постмаркет, 2000.

90. Сажин С.Г., Панюшкина М.С. Оптимизация и эффективное управление работой реактора полиэтерификации периодического действия // Сборник тезисов. Международная научная конференция «Фундаментальные и прикладные исследования», Испания, Тенерифе, 2010.

91. Гиссин В.И.Управление качеством. — М.:ИКЦ «МарТ», 2003.

92. Беллман Р. Процессы управления с адаптацией. М.: Наука, 1964.

93. Макаров Р.И. Управление качеством листового стекла (флоат-способ): учебное пособие для вузов. М.: Ассоциация строительных вузов, 2004. — 152 с.

94. Леонов Г.А. Введение в теорию управления / Г.А. Леонов. СПб.: С.-Петербургский университет, 2004.

95. Макаров Р.И. Методы и модели информационного менеджмента. — М.: Финансы и статистика, 2007. 336 с.

96. Воронов A.A. Введение в динамику сложных управляемых систем / A.A. Воронов. -М.: Наука, 1985.

97. Чаки Ф. Современная теория управления. М.: Мир, 1975 - 423 с.

98. Сажин С.Г., Панюшкина М.С. Автоматизация процесса получения алкидных смол и эффективное управление реактором полиэтерификации // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2010. № 10. С. 1924.

99. SIEMENS. SIMATIC S7-400 контроллер. Каталог ST30N. V. 2007.

100. Сажин С.Г., Панюшкина М.С. Информационное обеспечение систем управления процессом полиэтерификации // Тезисы докладов XVI Международной научно-технической конференции «Информационные системы и технологии 2010» (ИСТ-2010), Нижний Новгород, 2010.

101. Панюшкина М.С. Программно-технический комплекс управления процессом полиэтерификации // Тезисы докладов XVII Международной научно-технической конференции «Информационные системы и технологии 2011» (ИСТ-2011), Нижний Новгород, 2011.

102. Солодовников В.В. Теория автоматического управления техническими системами /В.В. Солодовников, В.Н. Плотников, Я.В. Яковлев. М,: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1993. - 492 с.

103. Цыпкин Я.З. Адаптация и обучение в автоматических системах. — М.: Наука, 1968.

104. Салихов З.Г., Арунянц Г.Г., Рутковский А.Л. Системы оптимального управления сложными технологическими объектами. М.: Теплоэнергетик, 2004. 495 с.

105. Клюев A.C. Автоматическое регулирование / A.C. Клюев. М.: Высшая школа, 1986. - 351 с.

106. Гальперин М.В. Автоматическое управление / М.В. Гальперин. М.: ФОРУМ-ИНФА, 2004. - 224 с.

107. Осипов В.Н. Оптимизация процесса получения нефтеполимерных смол с адаптивным поддержанием температурного режима: Дис. канд. техн. наук. Нижний Новгород, 2004.