автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Оптимальное управление замкнутым водооборотом гальванической линии

/

На правах рукописи

ЛОСКУТОВ Вячеслав Иванович

ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЗАМКНУТЫМ ВОДООБОРОТОМ ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ ЛИНИИ

Специальность 05 13 06 - «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами» (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тамбов 2008

003167734

Работа выполнена на кафедре «Системы автоматизированного проектирования» ГОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Литовка Юрий Владимирович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Муромцев Юрий Леонидович

кандидат технических наук Голубев Евгений Борисович

Ведущая организация ГОУ ВПО «Астраханский государственный

технический университет», г Астрахань

Защита диссертации состоится 15 мая 2008 г в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212 260 01 Тамбовского государственного технического университета по адресу г Тамбов, ул Советская, 106, Большой зал

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, скрепленные гербовой печатью, просим направлять по адресу 392000, г Тамбов, ул Советская, 106, ТГТУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212 260 01

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тамбовского государственного технического университета и на сайте www tstii ru

Автореферат разослан « J? » апреля 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета

А.А. Чуриков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Процессы нанесения гальванических покрытий находят самое широкое применение в современной промышленности Гальваническое производство тесно связано с потреблением воды в качестве технологического сырья Ежегодно гальванотехника в России потребляет не менее 2 109м3 воды высокой степени очистки Физико-химические показатели качества воды, используемой в гальванических линиях, определяются ГОСТ 9 314-90

Основным критерием качества промывки являются предельно допустимые значения концентрации веществ, выносимых на поверхности детали Несоблюдение требованиям по максимальному значению концентраций отмываемых компонентов в промывных ваннах негативно сказывается на работоспособности технологической ванны вследствие изменения ионного состава, а порой приводит к потере работоспособности технологических растворов

Отмываемые вещества накапливаются в ванне промывки, снижая качество процесса растворения загрязнения в промывной воде Для снижения концентрации отмываемых компонентов промывную воду разбавляют чистой водой Согласно требованиям ГОСТ 9 314-90, объем ванны промывки должен обновляться б раз в течение часа Это приводит к образованию сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов и токсичные соединения в концентрациях, многократно превышающих ПДК для сточных вод

Современные технологии позволяют очистить сбрасываемые сточные воды. При этом в ряде случаев возможен возврат как выделенных из сточных вод компонентов, так и очищенной воды назад в гальваническую линию, т е организация замкнутой системы водооборота

Таким образом, промывные ванны потребляют значительное количество воды высокой степени очистки, сбрасывают большое количество сточных вод и при этом влияют на качество гальванического покрытия, получаемого в основных процессах Следовательно, существует необходимость в учете изменения концентрации отмываемых веществ в промывных ваннах с помощью автоматического управления системой замкнутого водооборота, обеспечивающей требуемое качество промывки при минимальном потреблении водных ресурсов

В разработке принципов автоматического управления гальваническими линиями достигнуты значительные результаты. Известен ряд работ, в которых решаются задачи управления транспортными системами гальванической линии, задачи оптимального управления гальваническими процессами При этом задачи оптимального управления не только водо-оборотом, но и операциями промывки, на сегодняшний день не сформулированы и не решены Решение подобных задач позволит снизить потребление воды в гальваническом производстве, повысить качество промывки изделий, улучшить качество наносимого покрытия

Вследствие этого, задача оптимального управления замкнутым водо-оборотом в гальванических линиях является актуальной научной и прикладной задачей

Диссертационная работа выполнена в соответствии с научно-исследовательской программой Федерального агентства по образованию РФ «Разработка теории САПР гальванических роботизированных производств»

Целью работы является разработка оптимальной, по критерию потребления ресурсов, автоматической системы управления замкнутым во-дооборотом гальванической линии

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи

1) исследование процессов промывки в гальванотехнике и систем очистки сточных вод как объектов управления,

2) постановка задачи оптимального управления системой водообо-рота и системой очистки сточных вод,

3) теоретическое исследование объектов управления, построение их математических моделей,

4) анализ методов решения поставленных задач оптимального управления,

5) экспериментальное исследование поведения объектов при полученных оптимальных управлениях и при их отсутствии,

6) синтез системы управления, реализующей оптимальное управление системой замкнутого водооборота

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы математического моделирования, методы оптимизации, численные методы решения дифференциальных уравнений, а также численные методы нелинейного и динамического программирования, методы решения вариационных задач

Научная новизна работы:

- система замкнутого водооборота рассмотрена как объект управления, поставлена задача оптимального управления системой замкнутого водооборота, состоящей из системы водооборота и системы очистки сточных вод реагентным методом, по критерию минимального потребления ресурсов при обеспечении заданного качества и производительности,

- построена математическая модель процесса промывки в ванне, учитывающая режим работы промывной ванны и протекание процесса промывки во времени,

- построена математическая модель процесса многоступенчатой промывки, учитывающая схему распределения водных ресурсов между ваннами,

- построена математическая модель системы водооборота, учитывающая процесс перераспределения водных ресурсов между ступенями промывки,

- предложен алгоритм решения задачи оптимального управления системой водооборота гальванической линии,

- предложен алгоритм решения задачи управления реагекгной очисткой сточных вод,

- предложен алгоритм решения задачи управления замкнутым водо-оборотом

Практическая ценность работы:

- разработаны алгоритм и программа решения системы уравнений математической модели процесса замкнутого водооборота, а также алгоритм и программа поиска решения задач оптимального управления процессами промывки и замкнутого водооборота,

- разработана система оптимального управления замкнутым водо-оборотом гальванической линии

Реализация результатов работы. Результаты работы использованы на предприятии ОАО «Орбита» (г Саранск) в 2006 г для управления промывными операциями на линии цинкования и на предприятии ОАО «Сибирский лифт» (г Омск) в 2007 г для управления системой замкнутого водооборота автоматической гальванической линии цинкования и форматирования

Апробация работы Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались в рамках конференций IX научная конференция ТГТУ (г Тамбов, 2005 г ), X научная конференция ТГТУ (г Тамбов, 2006 г), «Покрытия и обработка поверхности» (Москва, 2006 г), «Технологии автоматизации XXI века» (г Тамбов, 2006 г ), международного научно-практического совещания «Гальваническое оборудование перспективы развития» (г Тамбов, 2005 г), международного научно-практического совещания «Гальваническое оборудование перспективы развития» (г Тамбов, 2006 г )

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ в научных журналах и сборниках, из которых 2 статьи в периодических изданиях по списку ВАК

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 180 страницах и состоит из введения, четырех глав, выводов по работе, списка использованных источников и 3 приложений

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы исследования, показаны новизна и практическая ценность работы, дана ее общая характеристика Изложены положения, выносимые автором на защиту

В первой главе проведен анализ технологии нанесения гальванического покрытия и применения воды в гальванических линиях Показано влияние качества промывки на качество покрытия Приведено описание процесса растворения отмываемых веществ с поверхности, а также про-

цессов очистки сточных вод Показана необходимость очистки сточных вод и возврата очищенной воды назад на гальваническую линию Рассмотрены основные схемы промывки и методы очистки сточных вод, документы и стандарты, регламентирующие работы промывных операций, а также оборудование для реализации промывных операций и очистки сточных вод

Проведен обзор работ по автоматизации и управлению в гальванических линиях Отмечено отсутствие работ по расчету режимов работы и оптимальному управлению замкнутым водооборотом гальванической линии и промывными операциями Тем самым обоснована новизна данной работы

Определены входные, выходные и управляющие воздействия и переменные состояния Осуществлен выбор критериев управления замкнутым водооборотом и сформулирована задача оптимального управления

Векторы входных и выходных координат позволяют сформировать критерии управления потребление ресурсов гальванической линией и качество промывки

Произведена декомпозиция исходной задачи оптимального управления системой замкнутого водооборота на две более простые задачи

• Задача 1 оптимальное управление системой водооборота.

• Задача 2 оптимальное управление системой очистки сточных вод

Структура исходного объекта управления представлена на рис 1

Детом на пром.

Операции промывка -

Ч*

г-»■ • • • -1__г-»1/Г

^..р-цгЛ-

-X

^ ^ * *

Промывные воды

Я

4«

реагентная очистка

аст(т)

(«таю с пром.

Сточные еоды Ост(т)

Рис. 1 Система замкнутого водооборота

Математическая постановка задач

Задача 1 Найти функции расхода чистой воды Свод(т), л/с, потребляемой гальванической линией на разбавление промывных растворов, функцию перераспределения промывных вод между операциями промывки М{Спр(т)}, л/с и функцию расхода сточной воды Ссбр(т), л/с, сбрасываемой с гальванической линии за промежуток времени [г"34, при которых затраты ресурсов на промывку будут минимальными

'к

/= |сЕ0Д(т)Л^гшп (1)

<н

Задача 2 Найти объем при котором будет выполняться

хшп ДК(т) = Квод(т) - Гчищ(т), (2)

где А¥ - целевой критерий, У*°\х) - объем чистой воды, потребляемый гальванической линией, Рочиш(т) - объем очищенных сточных вод

Произведен анализ поставленных задач При этом введены в рассмотрение два важных частных случая в задаче 1

1) оптимальное управление одноступенчатой промывкой,

2) оптимальное управление многоступенчатой промывкой

Показано, что наиболее целесообразно начинать решение задачи 1

с наиболее простого частного случая с последующим переходом к более сложным

Для оценки воздействия управляющих координат на выходные и переменные состояния требуется разработка математической модели объекта, методов ее расчета и идентификации

Во второй главе построены математические модели процесса растворения отмываемых компонентов в промывной ванне, процесса одноступенчатой промывки, многоступенчатой промывки, системы водооборо-та и системы очистки сточных вод реагентным методом Доказано, что рассмотрение исходной задачи в виде двух более простых задач имеет место, а исходный критерий потребления ресурсов может быть представлен в виде суммы критериев задач, полученных в результате разбиения Рассмотрены методы численного решения полученных математических моделей Выполнена проверка точности полученных моделей соответствующих объектов управления

При построении модели растворения и моделей одноступенчатой и многоступенчатой промывок, а также системы водооборота использовались следующие допущения

1 Во всех точках любой промывной ванны температура постоянна

2 За время простоя ванны (время, в течение которого в ванне нет промываемых деталей) концентрация отмываемых веществ выравнивается по всему объему ванны

3 Концентрация загрязнений на поверхности детали при переносе из ванны в ванну одинакова по всей поверхности детали

Для описания процесса растворения отмываемых компонентов в объеме промывной ванны используется система уравнений

дС (т) &г

---- -ил о —-,

схс «с

а2С'т(*,л',г>т) 52Спп(^7>2,т) д2с'т(х,у,г,1)

— +-5-+ -

дх*

дуг

(3)

(4)

При начальных и граничных условиях

Сх(х,у,г,0) = С'ш, С\х,у, г, 0) = Ст\х,у, 2,0) = С С'(.тв,д,гв,0) = д, а>0, С(.*, V,2,т) |5 = 0, С(х,у,г,т)(&=0,

-А

диф"

дп

= 0, -Д

диф "

8С'т(х,у,г, т)

5л

= 0,

где С^(х,у,2,0) - значение концентрации на поверхности детали в начальный момент времени, Ст'(х, у, г, 0) - концентрация во внутреннем слое, Снар(х, у, г, 0) - концентрация во внешнем слое, С' (хв,ул,гв,0) - значение концентрации в начальный момент времени в любой точке объема ванны, 5В - площадь поверхности ванны

Математическая модель ванны промывки имеет вид

л

т>т (т)(т) - «;ои1 (т) - Л/;™ м ;

л

Vой1 М\ £)Ш/Г

с;™4 (т)--^с; (т) ч— + с;т оо,

к 1 V 1 V V ]

г} г ) г ] Ч

(5)

(6)

и

= +

в™ (т)+^ £)™ (т)=(т)+£>;ш (т),

где К°"1(т) - объем промывной воды, вьшивающейся из ванны, Гт(т) -объем промывной воды, поступающей в ванну, 1)ои'(т) - объем раствора промывной ванны, выносимый на единице поверхности детали, £>ш(т) -объем отмываемого раствора, поступающего в ванну на единице поверхности детали, ^ - площадь загрузки, С"(т) - концентрация отмываемых компонентов в промывной ванне, V - объем промывной ванны, С т(т) -6

концентрация отмываемых компонентов, поступающих в промывную ванну на поверхности детали, С'оиЛ(х) - концентрация отмываемых компонентов, выносимых из промывной ванны на поверхности детали

Для описания работы многоступенчатой промывки используется система уравнений (в матричном виде)

= + , (7)

(к

где

ах

¿С (т) _(¿С,(т) (1Си(т)Л'Г

V <к <к у

- вектор, описывающии новое значе-

ние концентрации, С^С^х), , Сд/(х))7 - вектор, описывающий текущее значение концентрации, Сш = (С,'т(т), , (х))г - вектор концентрации отмываемых компонентов в растворе, приносимом на поверхности детали, М = (МХ, . ,Мм)т - вектор, описывающий суммарное поступление

м

промывных вод, А = с1тц<0]

0ОШ + дОШ

1 К

4=1 I ¥\

--—-———— > - матрица, описывающая уменьшение концен-

^м \

трации в ванне при выносе промывного раствора из ванны и поступлении

чистой воды, В - , , —-1 - матрица, содержащая значения, об-

I Ум)

Уи

ратные объему ванны, О = сйа§-{—1 , , —————^ - матрица, опиУм I

сывающая увеличение концентрации в ванне вследствие поступления загрязнений на поверхности обрабатываемых изделий

Система водооборота описывается следующей системой уравнений

'к

/= |сВ0Д(х)Л, (8)

<н

Сод(т) = ¿О^'Сх), Ост(х) = ¿С^ '(т), г=1 /=1

м

СПР0М(Х) = £СМ(Т)) д. = 1> гМг 1 = и >Ьг

~ = АС + В М + в С , (9)

ах

¿с (¿с, ¿с;')"

где — = —-, , —— - вектор, описывающии изменение концентра-ск у ск А )

ции, С = , С ¿У - вектор, описывающий текущее значение концентрации, Сй = [^С] , ,С^^ - вектор концентращш отмываемых компонентов в растворе, приносимом на поверхности детали, М - . , МЛ]Г - вектор, описывающий суммарное поступление промывных вод, Л = Ла§{л11, , Аь } - матрица, описывающая уменьшение концентрации

на промывке при выносе, В - ..., Вг }, (7 = ^аё^С^ , Ст, ] - мат-

рица, описывающая изменение концентрации в ванне вследствие поступления промывной и чистой воды

Математическая модель процесса очистки реагентным методом

Гч„с=£глссбр(т))5 (10)

п

Сис= }есбр(х)Л, П = \, ,лг,

'я-1

ах

Е

КТ

где ^очис - объем сточных вод в реакторе, - функция расхода сточ-

ных вод с системы водооборота, - изменение концентрации /-го ком-

йх

понента в реакторе, С, - концентрация /-го вещества, участвующего в химической реакции, к - константа скорости реакции, Т- абсолютная температура, а, - порядок реакции по /-му веществу, - стехиометрический коэффициент для г-го вещества, А - предэкспоненциадьный множитель, Е - энергия активации, К - универсальная газовая постоянная, Т- температура, К

На основе проведенного анализа методов решения систем уравнений предложено численное решение уравнения (4) методом верхней релаксации, решение остальных систем дифференциальных уравнений - методом Рунге-Кутта

Оценка точности математических моделей производилась по экспериментальным данным, полученным на промышленном оборудовании Определялось значение средней квадратичной относительной погрешности по формуле

Д = .

1 "

/сэ(о-ср(оЛ

сэ( О

100 %

(И)

Исследовалась промывка после электролитов никелирования (четырехступенчатая) и цинкования (двухступенчатая) Для каждого электролита проводилось две серии опытов В первой детали погружались не более чем на 1 сек, во второй на 100 сек Экспериментальные данные и данные, полученные в результате решения математической модели промывки после цинкования, показаны на рис 2 Точками показаны соответствующие экспериментальные данные Дтя цинкования в первой серии точность, вычисляемая по формуле (11), составила 10,841 %, во второй 10,216 %

Для четырехступенчатой промывки после никелирования значения средней квадратичной относительной погрешности 10,056 % и 10,893 %

Процесс растворения отмываемых компонентов исследовался на операции промывки после никелирования в кислом электролите Значение среднеквадратичного отклонения, вычисляемого по формуле (11), составило 12,429 %

Точность математической модели очистки сточных вод проверялась на процессе осаждения шестивалентного хрома солями натрия Точность модели, оцениваемая по формуле (11), составила 12,167 %

В результате установлено, что различие между данными, рассчитанными по моделям, и измеренными на объекте значениями выходной координаты оказалось соизмеримым с погрешностью измерений выходной координаты Полученные результаты позволяют сделать вывод о достаточной точности математической модели

Третья глава посвящена решению задач оптимального управления системой водооборота и очистки сточных вод реа-гентным методом

Первоначально рассмотрено решение задачи 1 оптимального управления системой водооборота Решение задачи 1 начиналось с рассмотрения частного случая управления системой водооборота, со- Рис. 2. Зависимость

стоящей го одной одноступенчатой про- концентрации от количества мывки промытых деталей

АС, г/л

Рассматриваемая задача является вариационной Анализ полученных в главе 2 экспериментальных результатов показал, что отмываемые компоненты очень быстро накапливаются в промывной ванне Это приводит к снижению качества и производительности промывки Сделан вывод о том, что неучет изменения концентрации отмываемых компонентов в ванне при определении режима промывки может привести к значительным негативным последствиям, таким, как ухудшение качества промывки, перенос загрязнений в технологическую ванну

Приведен анализ методов решения задачи 1 для рассматриваемого частного случая Показано, что ввиду сложности функционала (1), наилучшими методами решения задачи будут прямые Поскольку управляющие воздействия реализуются в виде набора уставок, то необходимо управления искать в дискретном виде Это приводит к идее использования конеч-норазностного метода Эйлера

Предложен следующий алгоритм решения задачи 1: внешний цикл -поиск общего вида функции Свол(т). Для расчета распределения концентрации в объеме промывной ванны идем с шагом Дт по отрезку [г"ач, /к°н]

Во внутреннем цикле для каждого момента времени Дт

1) определяются значение управляющего воздействия,

2) производится расчет концентрационного поля в ванне, находятся значения концентраций в каждой точке (х, у, г) объема, который будет перенесен на поверхности детали (с помощью метода верхней релаксации)

При выполнении условия качества промывки определяется количество отмываемого компонента, вынесенного из ванны, и рассчитывается новое состояние объекта

Приведены решения задачи при различных режимах (непроточный и прямоточный) промывки после хромирования в саморегулирующемся электролите Лимеда-ХБ1 (рис 3 и 4) Приведен сравнительный анализ поведения объекта при управляющих воздействиях, полученных конечно-разностным методом Эйлера и методом Ритца для полиномов различной степени На основе анализа полученного решения задачи оптимального управления одноступенчатой промывкой сделаны следующие выводы

1 Эффективность промывки зависит от предшествующего состояния ванны С^ф^д

2 При Свод(т) = 0 увеличение длительности промывки не приводит к существенному повышению качества промывки

3 Увеличение степени полинома, описывающего функцию <Зш(т), оказывает значительное влияние на целевой критерий /, при этом из характера функции, полученной по методу Эйлера, следует, что в течение промывки одной детали изменения расхода воды не происходит

АС, г/л

100 200 300 400

Рис. 3. Функции изменения концентрации при одноступенчатой прямоточной промывке после хромирования при различных расходах воды

03 025 02 015 01 005

Т?

С'а, л/с

Г

X, с

Б00 1 200 1600

Рис. 4. Функция расхода воды (7ш(т), /= 302 при одноступенчатой прямоточной промывке после хромирования

Далее рассмотрено решение более сложного частного случая - задачи оптимального управления операцией многоступенчатой промывки Отличием от одноступенчатой промывки является наличие перераспределения промывных вод внутри одной операции промывки Задача представляет собой многоступенчатый последовательный процесс Исходя из физической структуры объекта, задача решается методом динамического программирования Алгоритм поиска оптимального решения задачи основывается на многошаговом разложении исходного критерия I на временном отрезке [Г\ Гн]

1 Исходный временной интервал разбивается с шагом соответствующим времени промывки каждой детали

2 Первый из полученных временных отрезков разбивается с шагом Ас

3 В каждой из полученных точек, начиная с //он и двигаясь к 13тч, определяются оптимальные управления (У(С°ол(т), {О,гр0:''(т)}) для промывки текущей детали

4 Далее п 2 и 3 выполнялись для каждого временного отрезка, полученного в п 1 Вычисления продолжаются до достижения последнего отрезка

Шаг Л? определяется длительностью за которое исполнительное устройство переходит из одного режима в другой Исходя из анализа полученных решений Д? - 100 г

Приведены результаты решения данной задачи для четырех схем промывки после трех процессов хромирование в саморегулирующемся электролите, никелирование и кислое цинкование Рассматривались двух-и трехступенчатые промывки при разрешении перераспределения промывных вод между ступенями и при запрете перераспределения промывных вод (прямоточный режим)

Результаты решения сведены в табл 1, в которой представлены результаты, полученные при решении задачи (оптимальные), и результаты для критерия I, полученные при организации промывки согласно рекомендациям ГОСТ 9 314 (неоптимальные)

Таким образом, для прямоточной двухступенчатой промывки критерий улучшился на 32 %, для прямоточной трехступенчатой промывки на 29 %, для противоточной двухступенчатой промывки на 30 %, а для про-тивоточной трехступенчатой на 48 %

Далее решалась задача оптимального управления системой водообо-рота Данная задача решалась методом динамического программирования Алгоритм поиска оптимального решения задачи, так же как и в случае управления многоступенчатой промывкой, основывается на многошаговом разложении исходного критерия I на временном отрезке [г™4, г"011]

1. Результаты решения задачи 1 при многоступенчатой промывке

Концентрация отмываемого компонента, г/л Значение критерия I (неопт/оптим)

Наименование технического процесса Прямоточная Противоточная

Со Сзад 2-ступенчатая Я 13 § с & < 2-ступенчатая 3-ступенчатая

Хромирование 230 0,02 48,8/32,4 19,6/14,1 26,1/18,2 15,1/8,1

Никелирование 52 0,01 27,3/19,1 14/10,1 15,9/12,4 11,8/6,5

Цинкование 50 0,01 26,5/18,1 12,9/9,2 15,8/11,2 11,8/6,2

1 Исходный временной интервал разбивается с шагом (¡, соответствующим перемещению детали между технологическими операциями

2 Первый из полученных временных отрезков разбивается с шагом А?

3 В каждой из полученных точек, начиная с г/он и двигаясь к определяются оптимальные управления ¿У(Овоя(т), (Оп?(т)}) для каждой операции промывки

4 Далее п. 2 и 3 выполнялись для каждого временного отрезка, полученного в п 1 Вычисления продолжались до достижения последнего отрезка

Приведено решение задачи для системы водооборота, содержащей четыре одноступенчатые промывки после операций обезжиривания и двухступенчатую промывку после операции нанесения покрытия Значение целевого критерия составило 1 - 1516 л, при исходной организации системы согласно ГОСТ 9 314-90 /=3648 л

Далее решалась задача 2 оптимального управления реагентной очисткой сточных вод В задаче необходимо определить количество объемов п, которые последовательно подвергаются очистке для достижения минимума (2) Рассматриваемая задача является конечномерной На значение п сверху наложены технологические ограничения

Алгоритм решения задачи следующий

I. Временной интервал [("ач, !кт], на котором определена функция Осхэч(т), являющаяся решением одной из задач 1-3, последовательно разбивается на отрезки п = 1,2,3, .

2 Поочередно, для каждого из отрезков решается система уравнений математической модели

3 Процесс завершается, если между текущим и предыдущим значением разница в значении критерия (2) составит менее 20 % (требование к замкнутым системам водооборота)

Приведено решение задачи очистки сточных вод с промывной операцией после хромирования Входными данными являлись результаты решения задачи 1 для двухступенчатой промывки после операции хромирования Было получено оптимальное значение п = 3, при котором возврат сточных вод на рассматриваемом интервале составил 84 % Рассматривалось решение задачи 2 для наиболее общего случая, полученного при решении задачи 1. Было получено оптимальное значение п = 3, при котором возврат сточных вод на рассматриваемом интервале составил 87 %

Четвертая глава посвящена выбору структуры системы управления, выбору технических средств системы управления, приведены основные данные о внедрении систем управления

Анализ технологических процессов промывки деталей, процессов очистки, разработок в области автоматизации гальванических процессов, а также структура разработанных алгоритмов показали, что система управления должна иметь двухуровневую, частично децентрализованную структуру (рис 5)

зем

Мфжгпрспщг

I 2 3 4 5 6 7 ! } 10 И12 13 Ы 15

Рис. 5. Функциональная схема двухуровневой системы управления

Показано, что для удовлетворения предъявленным требованиям на верхнем уровне целесообразно применять ЭВМ, на нижнем уровне - промышленный микроконтроллер Проведен расчет вычислительных ресурсов с последующим выбором технических средств

Внедрение системы производилось на предприятии ОАО «Орбита» г Саранск в 2006 г. Управление осуществлялось системой промывки после операций химического обезжиривания, электрохимического обезжиривания, активирования и защитного цинкования в сернокислом электролите на действующем объекте Производственная программа состоит из широкой номенклатуры изделий Система управления построена на ПЭВМ на базе процессора РепШип IV и микроконтроллера Ас1ат5000 Программы управления рассчитывались на этапе проектирования с последующей записью в память системы Сокращение потребления ресурсов составило 53 % В 2007 г внедрение системы производилось на создаваемом пред-

приятии ОАО «Сибирский лифт», г Омск Объект управления гальваническая линия АЛГ-033 защитного цинкования, фосфатирования и промас-ливания с системой очистки сточных вод реагентным методом Система управления выполнена на серийно впускаемой ПЭВМ на базе процессора Pentium IV и микроконтроллера Shnider Electric. Программы управления рассчитывались на этапе проектирования с последующей записью в память системы

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Сформированы критерии оптимального управления системой замкнутого водооборота, учитывающие потребление ресурсов системами промывки и качество промывки Поставлена задача оптимального управления системой замкнутого водооборота по критерию минимального потребления ресурсов при обеспечении заданного качества и производительности

2 Разработана математическая модель процесса промывки в ванне, учитывающая режим работы промывной ванны и протекание процесса промывки во времени

3. Разработана математическая модель процесса многоступенчатой промывки, учитывающая схему распределения водных ресурсов между ваннами и математическая модель системы водооборота, учитывающая процесс перераспределения водных ресурсов между промывными операциями

4 Проведена идентификация математических моделей и установлена их адекватность исследуемым объекгам

5 На основе исследования методов динамического программирования и решения вариационных задач предложен эффективный метод решения задачи оптимального управления многоступенчатой промывки, системой водооборота гальванической линии и реагентной очисткой сточных вод

6 Выбраны технические средства системы управления системой замкнутого водооборота, разработано программное обеспечение, реализующее алгоритмы оптимального управления

7 Созданы системы управления на базе промышленного кошроллера и ПЭВМ

8 Проведено промышленное внедрение разработанных систем управления замкнутым водооборотом гальванических линий, подтвердившее их работоспособносгь и эффективность Потребление ресурсов сократилось на 84 %

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1 Милованов, ИВ Управление очисткой сточных вод гальванического производства от шестивалентного хрома / ИВ Милованов, В И Лоскутов // Приборы и Системы Управление, контроль, диагностика -2007 -№ 10.-С 8-11

2 Милованов, И В Математическое моделирование процессов промывки в технологиях нанесения гальванических покрытий / ИВ Милованов, В И Лоскутов // Химическая промышленность сегодня - 2008 - № 3 -С. 38-41

3 Касьянов, АН К вопросу о построении математической модели сточных вод реагентным методом /АН Касьянов, В И Лоскутов // Тез докладов IX научной конференции ТГТУ -Тамбов, 2004 -С 90-91

4. Касьянов, А Н Покрытие мелких стальных деталей гальваническим способом /АН Касьянов, В И Лоскутов, И В Милованов // Тез. докладов IX научной конференции ТГТУ - Тамбов, 2004. - С 91 - 92.

5 Лоскутов, В И Оптимальное управление вспомогательными процессами в гальванотехнике / В И Лоскутов // Современное оборудование гальванических производств тез докл 4-й научно-практ конф - Тамбов,

2005 -С 23-25

6 Лоскутов, В И Оптимальное управление промывными операциями гальванических линий / В И Лоскутов // Современное оборудование гальванических производств тез докл 5-й научно-практ конф - Тамбов,

2006 - С 14-17

7 Лоскутов, В.И Постановка задачи оптимального управления процессом многоступенчатой промывки / В И Лоскутов // Составляющие научно-технического прогресса тез докл 2-й междунар конф - Тамбов, 2006 -С 86-88

Подписано в печать 31 03 08 Формат 60 х 84/16 0,93 уел печ ч Тираж 100 экз Заказ № 151

Издательско-полиграфический центр ТГТУ 392000, Тамбов, Советская, 106, к 14

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ГАЛЬВАНОТЕХНИКЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Краткое описание процессов при нанесении гальванических покрытий.

1.2 Водооборот на гальванических линиях.

1.3 Базовые схемы очистки сточных вод.

1.4 Обзор работ по автоматизации и управлению в гальванических линиях.

1.5 Выбор критериев качества и постановка задач оптимального управления.

1.6 Постановки задач диссертационного исследования.

Выводы по первой главе.

ГЛАВА И. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ.

2.1 Построение математической модели системы водооборота.

2.1.1 Математическая модель одноступенчатой промывки.

2.1.2 Математическая модель многоступенчатой промывки.

2.2.3 Математическая модель системы водооборота.

2.2 Математическая модель процесса реагентной очистки.

2.3 Поиск решения систем уравнений математических моделей.

2.4 Проверка точности математических моделей.

Выводы по второй главе.

ГЛАВА III. ПОИСК ОПТИМАЛЬНЫХ УПРАВЛЕНИЙ.

3.1 Математическая постановка задач оптимального управления.

3.2 Оптимальное управление системой водооборота.

3.2.1 Одноступенчатая промывка.

3.2.2 Многоступенчатая промывка.

3.4 Оптимальное управление системой водооборота.

3.3. Оптимальное управление системой реагентной очистки.

Выводы по третьей главе.

ГЛАВА IV. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ С УЧЕТОМ ИЗМНЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ КОМПОНЕНТОВ ЭЛЕКТРОЛИТА.,.

4.1 Выбор структуры системы управления водооборотом гальванической линии.

4.2 Техническое обеспечение системы управления гальваническими процессами.

ВЫВОДЫ ПО ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ.

ВЫВОДЫ.

Процессы нанесения гальванических покрытий находят самое широкое применение в современной промышленности. Гальваническое производство тесно связано с потреблением воды в качестве технологического сырья. Еже

9 3 годно гальванотехника в России потребляет не менее 2*10 м воды высокой степени очистки. Физико-химические показатели качества воды, используемой в гальванических линиях, должны соответствовать ГОСТ 9.314-90, который устанавливает три категории качества воды: первая, низшая по качеству, соответствует питьевой воде, третья категория соответствует дистиллированной воде. Качество воды, поступающей из городских сетей водоснабжения, в лучшем случае соответствует 1 категории по ГОСТ 9.314-90. При этом потребность в воде 2 и 3 категорий составляет порядка 70% от всего потребления воды гальванической линией.

При перемещении деталей между технологическими операциями на гальванической- линии на их поверхности переносятся растворы из ванн. В результате, растворы из одних ванн, накапливаются в других ваннах, что приводит к нарушению ионного состава в технологических ваннах. Результатом изменения состава является нарушение технологического режима, появление брака в покрытии и возможно полная потеря работоспособности электролита. При промывке, вынесенный поверхностью детали технологический раствор разбавляется промывной водой, что приводит к снижению концентрации веществ, содержащихся в выносимом растворе. Оставшиеся на поверхности детали после промывки вещества переносятся в следующую технологическую ванну. Поэтому основным критерием качества являются предельно допустимые концентрации веществ, выносимых на поверхности детали.'Отмываемые вещества накапливаются в ванне промывки, снижая качество процесса растворения загрязнения в промывной воде. Для снижения концентрации отмываемых компонентов промывную воду разбавляют чистой водой.

В гальваническом производстве вода расходуется на различные цели. Однако, основным потребителем воды в гальванике являются промывочные операции. Согласно требований ГОСТ 9.314-90, объем ванны промывки должен обновляться 6 раз в течение часа. Это приводит к образованию сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов и токсичные соединения в концентрациях, многократно превышающих ПДК для сточных вод.

Современные технологии позволяют очистить сбрасываемые сточные воды. При этом в ряде случаев возможен возврат как выделенных из сточных вод компонентов, так и очищенной воды назад в гальваническую линию, т.е. организация замкнутой системы водооборота.

Таким образом, промывные ванны потребляют значительное количество воды высокой степени очистки, сбрасывают большое количество сточных вод и при этом влияют на качество гальванического покрытия, получаемого в основных ваннах, и обеспечивают работоспособность технологических растворов. Следовательно, существует необходимость в учете изменения концентрации отмываемых веществ в промывной ванне, с помощью автоматического управления системой замкнутого водооборота, обеспечивающей требуемое качество промывки при минимальном потреблении водных ресурсов. Автоматизация и механизация процессов промывки гальванических производствах позволяет повысить производительность труда и улучшить качество покрытий, а также устранить малоквалифицированный ручной труд, особенно в тяжелых и вредных для человека производственных условиях.

В разработке принципов автоматического управления гальваническими линиями достигнуты значительные результаты. Известен ряд работ, в которых решаются задачи управления транспортными системами гальванической линии, регулирования температуры и уровня электролита в электрохимической ванне, задачи оптимального управления гальваническими процессами, осуществляемыми с использованием многоанодных гальванических ванн, ванн, питаемых реверсивным током, а также задачи оптимального управления гальваническими процессами, учитывающие изменение переменных состояния гальванической ванны. При этом задачи оптимального управления водооборотом на сегодняшний день не сформулированы и не решены. Решение подобных задач позволит снизить потребление воды в гальваническом производстве, повысить качество промывки изделий, улучшить качества наносимого покрытия [1].

Вследствие этого, задача оптимального управления замкнутым водо-оборотом в гальванических линиях является актуальной научной и прикладной задачей.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с научно-исследовательской программой Федерального агентства по образованию РФ «Разработка теории САПР гальванических роботизированных производств».

Объектом исследования является система замкнутого водооборота гальванических производств.

Предметом исследования являются методы оптимального управления замкнутым водооборотом, учитывающие изменение концентрации отмываемых компонентов в промывных ваннах и обеспечивающие максимальный возврат воды на гальваническую линию.

Целью работы является разработка оптимальной, по критерию потребления ресурсов, автоматической системы управления замкнутым водооборотом гальванической линии. Научная проблема, соответствующая данной цели, заключается в разработке математических моделей промывных операций, систем водооборота и очистки сточных вод, учитывающих изменение концентрации отмываемых компонентов при промывке, а также в оптимальном управлении процессами промывки и очистки сточных вод в соответствии с выбранным критерием.

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:

1) исследование процессов промывки в гальванотехнике и систем очистки сточных вод как объектов управления;

2) постановка задачи оптимального управления системой водооборота и системой очистки сточных всзд;

3) теоретическое исследование объектов управления, построение их математических моделей;

4) анализ методов решения поставленных задач оптимального управления;

5)экспериментальное исследование поведения объектов при полученных оптимальных управлениях и при их отсутствии;

6) синтез системы управления, реализующей оптимальное управление системой замкнутого водооборота.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы математического моделирования, методы оптимизации, численные методы решения дифференциальных уравнений, а также численные методы нелинейного и динамического программирования, методы оптимизации вариационных задач.

Научная новизна работы:

- система замкнутого водооборота рассмотрена как объект управления; поставлена задача оптимального управления системой замкнутого водооборота, состоящей из системы водооборота и системы очистки сточных вод реагентным методом, по критерию минимального потребления ресурсов при обеспечении заданного качества и производительности;

- построена математическая модель процесса промывки в ванне, учитывающая режим работы промывной ванны и протекание процесса промывки во времени;

- построена математическая модель процесса многоступенчатой промывки, учитывающая схему распределения водных ресурсов между ваннами;

- построена математическая модель системы водооборота, учитывающая процесс перераспределения водных ресурсов между ступенями промывки;

- предложен алгоритм решения задачи оптимального управления системой водооборота гальванической линии;

- предложен алгоритм решения задачи управления реагентной очисткой сточных вод;

- предложен алгоритм решения задачи управления замкнутым водооборо-том.

Практическая ценность работы:

-разработан алгоритмы и программы решения систем уравнений математических моделей процесса замкнутого водооборота, а также алгоритмы и программы поиска решения задач оптимального управления процессами промывки и замкнутого водооборота;

- разработана система оптимального управления замкнутым водооборо-том гальванической линии.

Реализация результатов работы. Результаты работы использованы на предприятии ОАО «Орбита» г.Саранск в 2006г для управления промывными операциями на линии цинкования и на предприятии ОАО«Сибирский лифт» г.Омск в 2007г для управления системой замкнутого водооборота автоматической гальванической линии цинкования и фосфатирования

Апробация работы Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались в рамках конференций: IX научная конференция ТГТУ (Тамбов 2005г), X научная конференция ТГТУ (Тамбов 2006г), международное научно-практическое совещание «Гальваническое оборудование: перспективы развития» (Тамбов 2005г), международное научно-практическое совещание «Гальваническое оборудование: перспективы развития» Тамбов (2006г), «Покрытия и обработка поверхности» (г. Москва, 2006 г.), «Технологии автоматизации XXI века» (г. Тамбов, 2006 г.).

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано в 7 печатных работ в научных журналах и сборниках, из которых 2 статьи в периодических изданиях по списку ВАК

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 177 страницах и состоит из введения, четырех глав, выводов по работе, списка использованных источников и четырех приложений.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В

РАБОТАХ

1. Милованов, И.В. Управление очисткой сточных вод гальванического производства от шестивалентного хрома / И.В. Милованов, В.И. Лоскутов // Приборы и Системы. Управление, контроль, диагностика. -2007.-№ 10.-С. 8- 11

2. Милованов, И.В. Математическое моделирование процессов промывки в технологиях нанесения гальванических покрытий / И.В. Милованов,

B.И. Лоскутов // Химическая промышленность сегодня. - 2008— № 3. —

C. 38-41.

3. Касьянов, А.Н. К вопросу о построении математической модели сточных вод реагентным методом / А.Н. Касьянов, В.И. Лоскутов // Тез. докладов IX научной конференции ТГТУ. - Тамбов, 2004. - С. 90 - 91.

4. Касьянов, А.Н. Покрытие мелких стальных деталей гальваническим способом / А.Н. Касьянов, В.И. Лоскутов, И.В. Милованов // Тез. докладов IX научной конференции ТГТУ. - Тамбов, 2004. - С. 91 - 92.

5. Лоскутов, В.И. Оптимальное управление вспомогательными процессами в гальванотехнике / В.И. Лоскутов // Современное оборудование гальванических производств : тез. докл. 4-й научно-практ. конф. - Тамбов, 2005. - С. 23 -25.

6. Лоскутов, В.И. Оптимальное управление промывными операциями гальванических линий / В.И. Лоскутов // Современное оборудование гальванических производств : тез. докл. 5-й научно-практ. конф. - Тамбов, 2006. - С. 14 — 17.

7. Лоскутов, В.И. Постановка задачи оптимального управления процессом многоступенчатой промывки / В.И. Лоскутов // Составляющие научно-технического прогресса : тез. докл. 2-й междунар. конф. - Тамбов, 2006. -С. 86-88.

1. Гальванические покрытия в машиностроении Справочник. В 2-х томах // Под ред. М.А.Шлугера. - М.: Машиностроение, 1985. - Т.1. 1985. -240 с.

2. Кудрявцев Н.Т. Электрохимические покрытия металлами М.: Химия.-1979

3. Защита от коррозии, старения и биоповреждений машин, оборудования и сооружений: Справочник: В 2-х т. Т. 1 / Под ред. А.А.Герасименко. -М.: Машиностроение, 1987. 688 с

4. Шлугер М.А., Ажогин Ф.Ф., Ефимов Е.А. Коррозия и защита металлов. -М.: Металлургия, 1981216 с.

5. Кудрявцев В.Н. Тезисы доклада 5 международной научно-практической конференции Гранит-М, Тамбов 2006г

6. Мельников Л.С. Справочник по гальванопокрытиям в машиностроении. -М.: Машиностроение, 1991. 384с

7. Виноградов С.С. Экологически безопасное гальваническое производство. М.: Глобус 1998г., 302с

8. Виноградов С.С. Организация гальванического производства. М.: Глобус. 2002г.

9. Грилекс С.Я. Подготовка поверхности изделий перед гальваническим покрытием М.-Л. Машгиз-1961

10. Ю.Стринг С. Очистка поверхности металлов.- М.-Л. Мир.-1966

11. Лайнер В.И. Защитные покрытия металлов М.: Металлургия. 1974

12. Каталог Гальванические процессы13.0бЪрудование цехов электрохимических покрытий: Справочник/В. М. Александров, Б. В. Антонов, Б. И. Гендлер и др.: Под ред. П. М. Вячесла-вова. — Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987. — 309 с.

13. М.Алексеев А.Н. Повышение эффективности технологических операций и функционирования оборудования гальванохимической обработки в условиях автоматизированного гальванического производства. М.- Пенза:

14. Новые промышленные технологии, 1997.- 189 с

15. Защита от коррозии, старения и биоповреждений машин, оборудования и сооружений: Справочник: В 2-х т. Т. 1 / Под ред. А.А.Герасименко. -М.: Машиностроение, 1987. 688 с16.ГОСТ 9.314

16. Петров Ю.Н. Гальванические покрытия при восстановлении деталей. -М.: Колос, 1965. 135 с

17. Вячесловов П.М., Шмелева Н.М. Методы испытаний электохимических покрытий, JL: Машиностроение, 1997. 88с

18. Гальванотехника благородных и редких металлов / П.М.Вячеславов, С.Я.Грилихес, Г.К.Буркат и др. Л.: Машиностроение, 1970. - 248с

19. Гибкие автоматизированные гальванические линии: Справочник / В.Л.Зубчепко, В.И.Захаров, В.М.Рогов и др. М.: Машиностроение, 1989. - 672с.

20. Кудрявцев Н.Т. Электрохимическое цинкование М.:Металлургиздат.-1944

21. Вайнер В.Я., Дасоян М.А. Технология электрохимических покрытий. Л.: Машиностроение 1972-464с

22. Бахвалов Г.Т. Новая технология электроосаждения металлов М.: Металлургия, 1966- 160с

23. Гинберг А. Повышение антикоррозионных свойств металлических покрытий. -М.: Металлургия, 1984г., 168с

24. Каданер Л.И. Равномерность гальванических покрытий. Харьков: изд-во ХарькГУ, 1960, 414с

25. Ваграмян А.Т., Ильина-Кунцева Т.Б. Распределение тока поверхности электродов при электроосаждении металлов.- М.: Металлугриздат, 1956г. 135с

26. Батурова М.Д., Веденяпин A.A. Моделирование промывки деталей в гальваническом производстве. Гальванотехника и обработка поверхности Том 6 №2 М.: 1998г. с.54-57

27. Алферова JI.A. Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов. М.: Стройиздат, 1984.31 .Браславский И.И. и др. Проектирование бессточных систем промышленного водоснабжения. Киев, 1977г

28. С.А. Смирнов, М.М. Запарий. Оборотное водопользование гальванического участка "Экология и промышленность России" №2, 2002

29. Д.Н.Смирнов, В.Е.Генкин, "Очистка сточных вод в процессах обработки металлов", М:Металлургия, 1989

30. Туровский И.С. Обработка осадков сточных вод М.: Стройиздат 1984

31. Справочное пособие к СНиП. Проектирование сооружений для очистки сточных вод. М. "Стройиздат", 1990

32. Бабенков Е.Д. Очистка воды коагулянтами. М.: Наука, 1977, 355с37."Удаление металлов из сточных вод" под ред. Дж.К.Кушни,1. M : Металлургия, 1987 1

33. Жуков А.И. Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод М.: Стройизда

34. Справочник по свойствам, методам анализа и очистки воды. Т. 1,2. Под общ. ред. Пилипенко А.Т. Киев, "Наукова думка", 1980

35. Яковлев C.B. Очистка производственных сточных вод. М.: Стройиздат, 1979

36. Костюк В.Н. Очистка сточных вод машиностроительных предприятий. Л.: Химия, 1990

37. Бучило Э. Очистка сточных вод травильных и гальванических отделений. М.: Энергия, 1977

38. Волоцков Ф.П. Очистка и использование сточных вод гальванических производств. М.:Химия, 1983

39. Совершенствование системы очистки хромсодержащих сточных вод. Кулиева Г.А., с-т Научный рук-ль: Снежко Е.И. Таганрогский радиотехнический университет. www. mis. г su .г u/con Г/2000а

40. Когановский A.M. Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении. М.: Химия, 1983

41. Лаврухина А.К., Юкина JT.B. Аналитическая химия хрома. М.: Наука, 1979.

42. Живописцев В.П., Селезнева Е.А. Аналитическая химия цинка. М.:Наука, 1975.

43. Фелленберг Г. Загрязнение природной среды. Под ред. Заборенко К.Б., пер. с нем. Очкина A.B., М.:МИР 1997.

44. Плохов C.B., Ивашкин Е.Г., Михаленко М.Г. Математическое прогнозирование в решении экологических проблем гальванических производств// Депонировано в ВИНИТИ 20.11.00, №2946-ВОО, 11стр.

45. Плохов C.B., Харитонова И.Ю., Матасова И.Г. Дискретные и непрерывные составляющие математической модели гальванических и промывных ванн в электрохимических процессах // Депонировано в ВИНИТИ 26.02.01, рег.№493-В2001, 18с.

46. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. М.: Химия, 1989, 464с

47. Запольский А.К., Баран A.A. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды. Л.: Химия, 1987, 205с53. "Удаление металлов из сточных вод" под ред. Дж.К.Кушни, М:Металлургия, 1987

48. Евилович А.З. Утилизация осадков сточных вод М.: Стройиздат 1989

49. Жуков А.И. Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. Методы очистки производственных сточных вод М.: Стройиздат

50. Методы охраны внутренних вод от загрязнения и истощения Под- редакцией И.К. Гавич М.: Агропромиздат 1985

51. Охрана производственных сточных вод и утилизация осадков Под редакцией В.Н. Соколова М.: Стройиздат 1992

52. Справочник по свойствам, методам анализа и очистки воды. Т. 1,2. Под общ. ред. Пилипенко А.Т. Киев, "Наукова думка", 1980

53. Яковлев С.В. Очистка производственных сточных вод. М.: Стройиздат, 1979

54. Иванова Г.И. Взаимодействие хрома (VI) с катионными ПАВ в водных растворах II Химия и технология воды, 1993, т. 15, N9, с.674-677

55. Очистка сточных вод гальванического производства "Изобретатель и рационализатор". М.: 2002г., № 12.

56. Design of a switchable water allocation network based on process dynamics Q.Zhou, H.H. Lou, Y.L. Huang// Chemistry eng/ 2001, №22, P40-47

57. Synthesis of an optimal wastewater reuse network Y.H. Yang, H.H. Lou, Y.L. Huang//Waste management, 2000, №20, P/l 1 -19

58. Grossman I.E. Galan B. Optimal design of distributed wastewater treatment networks// Chemistry eng/ 1998.10

59. Шишкина C.B., Хранилов Ю.П., Мамаев В.И., Карасев В.О. Балансовые расчеты движения токсичных металлов в гальванохимических производ-ствах//Гальванотехника и обработка поверхности. 1999,Т7, №1, С.40-46

60. Виноградов С.С. Вторичное использование в гальваническом производстве (рекуперация) гальванических растворов//Гальванотехника и обработка поверхности. 1997, Т.5, №3, С.34-42

61. Виноградов С.С. Организация работы ванны улавливания// Гальванотехника и обработка поверхности. 2001, Т.9, №1, С.47-49

62. Виноградов С.С. Применение непроточного режима работы промывных ванн как способ нормирования водопотребления// Гальванотехника и обработка поверхности. 2001, Т.9, №2, С.51-56.

63. Виноградов С.С. Сокращение водопотребления в действующем гальваническом цехе без его реконструкции// Гальванотехника и обработка поверхности. 1998, Т.6 №1, С.42-47

64. Виноградов С.С. Способы использования ванн улавливания для снижения экологической опасности гальванического производства// Гальванотехника и обработка поверхности. 2003, Т.9 №3, С.50-56

65. Шалкаус М.И., Климантавичюте М.А. Химическая промывка: возможно- -*сти и проблемы применения// Гальванотехника и обработка поверхности. 1997, Т.5, №2, С.58-65

66. Виноградов С.С. Экологический критерий выбора растворов и электролитов, объема водопотребления и организации системы очистки сточных вод// Гальванотехника и обработка поверхности. 1997, Т.5, №4, С.41-47

67. Дьяков И.А. Управление выпрямительным агрегатами электрохимических ванн. // Тез. док. конференции «Ресурсосбегающие технологии в гальванотехнике» Севастополь, 1992. - С. 34

68. Литовка Ю.В., Дьяков И.А. Алгоритм оптимального управления процессом гальванопокрытия по векторному критерию. // Тез. док. IX всероссийской конф. «Математические методы в химии и химической технологии» (ММХ -9)-Тверь, 1995. -с. 63-64.

69. Дьяков И. А. Автоматизация управления технологическими параметрам электрохимических процессов: Дисс. . к.т.н. Тамбов: ТГТУ, 1995. -150 с.

70. Литовка Ю.В., Романёнко A.B., Афанасьев A.B. Моделирование оптимизация процесса нанесения гальванических покрытий в условиях реверсирования тока. // Теор. основы хим. технол. 1998. - Т.32, №3. - С.301-304.

71. Литовка Ю.В. Оптимальное управление гальванической ванной с учетом двупериодичности процесса // Математические методы в химии и технологиях: Тез. докл. 11 Междунар.конф. Владимир, 1998. - T.l. - С.74 -76

72. Литовка Ю.В. Управление нестационарными объектами по векторным критериям // Проектирование систем управления. Тверь, 1995. - С.85-90.

73. Литовка Ю.В. Субоптимальное управление технологическими объектами // Приборы и системы управления.- 1998. -№ 1. С. 13 - 14.

74. Литовка, Ю.В. Система оптимального управления гальваническим процессом хромирования / Ю.В. Литовка, А.М. Елизаров // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2003. — № 5. - С. 10 - 13

75. Милованов И.В. Моделирование асинхронных параллельных процессов// Вестник ТГТУ. 2001 -Т.7 №3, С.373-377

76. Милованов И.В. Строение алгоритмов оптимизации и управления параллельных систем// Вестник ТГТУ 2001 - Т.7 - №4 -С.554-558

77. A.c. № 1444406 СССР, МКИ4 С 25 D 21/12.' Устройство для автоматического контроля и регулирования состава ванны химического меднения / А.М. Дуванов, В.В. Лазарев, А.Н. Лысенко, Н.Г. Проценко, В.П. Сергеев. 1988. -Бюл. №46.

78. A.c. № 717158 СССР, МКИ2 С 25 D 21/12. Способ автоматического регулирования состава электролита и устройство для осуществления этого способа / Н В. Засько, В.И. Захаров. 1980. - Бюл. № 7

79. A.c. № 1196422 СССР, МКИ4 С 25 D 21/12. Установка для нанесения гальванопокрытий / Э.И.Ошмянский, А.А.Карманцев, Л.Б. Сабашйиков и др. 1985. Бюл. №45

80. Сорокин Е.В., Вакарев В.Е. Эрлифты на гальванических линиях// Гальванотехника и обработка поверхности. 1997, Т.5, №1, С.61-62

81. J.M. Culotta, W.F. Swanton Controls for plating waste recovery system/ZPlating, 1971, №8, P783-785

82. Сомин B.A., Левченко А.А.Шнейдер Л.В. Исследования по очистке промывных вод гальванических производств с помощью обратного осмоса

83. Варенцов В.К. Обезвреживание хромосодержащих промывных растворов гальванических производств электролизом на углеродных волокнистых электродах // Гальванотехника и обработка поверхности, Т X № 1 2002. с. 29-33

84. Манукян А.Б. Оптимальное управление объектами одного класса с распределенными параметрами при смешанных краевых условиях: Дисс. к/г.н.-М.: МЭИ, 1983. 145с

85. Тихонов А.Н. Самарский A.A. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1972.- 735 с.

86. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. -М.: Наука, 1987

87. Самарский A.A. Теория разностных схем. -М.: Наука, 1989. 626 с.

88. Самарский A.A., Николаев Е.С. Методы решения сеточных уравнений. -М.: Наука, 1978. 591 с.

89. Самарский A.A., Гулин A.B. Численные методы. М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит., 1989. - 432 с

90. Вазов В., Форсайт Дж. Разностные методы решения дифференциальных уравнений в частных производных. М.: ИЛ, 1963. - 534 с.

91. Годунов С.К., Рябенький B.C. Разностные схемы (введение в теорию). М.: Наука, 1977.102 1 Годунов С.К., Рябенький B.C. Введение в теорию разностных схем. -М.: Физматгиз, 1962.

92. ЮЗ Самарский A.A., Карамзин Ю.М. Разностные уравнения. -М.:3нание, 1978.

93. B.C. Рябенький. Введение в вычислительную математику. М.: Физматлит, 1994. - 336 с.

94. Каханер Д., Моулер К., Нэш С. Численные методы и математическое обеспечение. -М.: Мир, 1998. 575 с.

95. Иванов В.Т. Численные расчеты электрических полей в электролита^ на основе метода квазилинеаризации // Электрохимия. I972. - Т. VIII, вып.П. - С.1654-1657.

96. Беллман Р. Динамическое программирование и уравнения в частных производных. Пер. с англ. С.П. Чеботаева. М.Мир, 1974

97. Беллман Р., Дрейфус С. Прикладные задачи динамического программирования. Пер. с англ. Н.М. Митрофановой, A.A. Первозванского, А.П. Хусу, О.В. Шалаевского. М.:Наука, 1965, 460 стр.

98. Балагин В.В. Теоретические основы автоматизаированного управления: Учеб.пособие для вузов / В. В. Балагин. Минск: Вьтшэйш.шк., 1991. - 252с.: ил

99. Бек Р.Ю., Замятин А.П. Компьютерная диагностика свойств и комплексный анализ состава технологических растворов при оптимизации процессов гальванических производств

100. Сольницев Р.И. Автоматизация проектирования систем автоматического управления Москва, Высшая школа. 1991. 334с

101. СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

102. В приведенном списке обозначения расположены в соответствии со следующим порядком: 1) латинские обозначения по алфавиту, 2) греческие обозначения" по алфавиту, 3) обозначения с использованием кириллицы по алфавиту.

103. А предэкспоненциальный множитель,

104. С'(г)- концентрация 1-го отмываемого компонента в промывной ваннепри одноступенчатой промывке,

105. С""(г)- концентрация ¡-го отмываемого компонента, в растворе на поверхности детали при поступлении в промывную ванну,

106. С"""\т)- концентрация 1-го отмываемого компонента, в растворе на поверхности детали при выносе из промывной ванны,

107. С. (г) концентрация ьго отмываемого компонента в ]-й промывной ванне,

108. С вектор, описывающий значение концентрации в многоступенчатой промывке,

109. С' "'(т)- концентрация ьго отмываемого компонента, поступающего впромывную ванну на поверхности детали,

110. С'/""\т)- концентрация 1-го отмываемого компонента, выносимого из ^йпромывной ванны на поверхности детали,

111. О"'(г) объем отмываемого раствора, поступающего в >й ванну на-единице поверхности детали, с(т' (г)-— изменение массы 1-го вещества в ванне1. От

112. Е энергия активации; Б - площадь загрузки,

113. Ош(т) расход чистой воды, поступающей в ванну одноступенчатой промывки,

114. О) (г) объемный расход промывной воды, поступающий из к ванны в .ванну,

115. С"к (г) расход чистой воды в .-ю ванну

116. С""''1 расход чистой воды на операцию промывки с номером /,- расход сточных вод с операции промывки с номером /,

117. С?*;," функция расхода промывной воды из к ванны // операции в / ваннуоперации I.к константа скорости реакции 1= 1,. .,Ь — номер операции промывки

118. Ь количество операций промывки на гальванической линии, т1 т(т) - масса ьго сухого вещества, поступающего в ванну на поверхности детали,ш1 ои1(т)- масса {-го вещества, выносимого из ванны на поверхности дета-чли,

119. М1 ои1(т)- масса 1-го сухого вещества, выносимого из ванны сточными водами,

120. М.1- количество 1-го сухого вещества, поступающее во входном потоке промывных вод в ]-ю ваннуч

121. У""'(т)~ объем промывной воды, выливающейся из ванны на рассматриваемой интервале времени 1нач,1К0П.,

122. V"(г) объем пр111ачДК0Н.У- объем промывной ванны,

123. У""'(т)- объем промывной воды, выливающейся из .-й ванны, на рассматриваемом интервале времени ^нач,1К0"], V)- объем ]-й промывной ванны,

124. Vе'"'(г)- объем чистой воды, потребляемой гальванической линией для разбавления промывных растворов, на рассматриваемом интервале времени1. Г4,Г".,

125. V0'"""(г)- производительность очистных сооружений

126. X вектор входных координат,х,у,г пространственные координатыа.- порядок реакции по ьму веществу;

127. А средняя квадратичная относительная погрешность,

128. Ат продолжительность процесса промывки детали,е заданная погрешность,1. Ф форма детали,т время,

129. О — массив координат-узловых точек, однозначно определяющий.расположение детали в пространстве промывной ванны \/ вектор состояния.