автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Оптимизационные задачи управления макродинамическими процессами

Министерство электротехнической промышленности и приборостроения СССР

АКАДЕМИЯ НАУК СССР

Институт проблем управления (автоматики м телемеханики)

АН СССР

Па правах рукописи

МАЛЫХ ВЛАДИМИР ЛЕОНИДОВИЧ

УДК 02—505:530.7

ОПТИМИЗАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ УПРАВЛЕНИЯ МАКРОДИНАМИЧЕСК.ИМИ ПРОЦЕССАМИ

05.13.01. — Управление в технических системах

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

/ л л

Москва — 1990

Работа выполнена в ордена Легаша Институте проблем управления (автоматики и телемеханики) АН СССР.

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор Розоноэр Л. И.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Кротов В. Ф,, доктор технических наук, профессор Цирлин А. М.

Ведущая организация: Государственный институт азотной промышленности (ГИАП).

на заседании специализированного совета № 1 (Д002.68.02) Института проблем управления АН СССР по адресу: Москва, Профсоюзная ул., 65. Телефон совета 334-93-29.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института проблем управления АН СССР.

Автореферат разослан «23 » аДч-уъп^ 1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор технических наук,

Защита состоится « ^ »

1990 г. в //час.

профессор

Е. С. СОГОМОНЯН

а и it

.. HitiU

,.), ;1гтв | ;тдел

:арТЛЦИЙ

ощ-'л шжтпраста ршш •

; Летуашгозть rcrj. Бодае» число ПРОЦЕССОВ 8 тИЧВСКОЙ " cosnojiomi, гпзспзрэркбзтшзоглза и нснргохжггтэ^ксЦ ; > . • :; арагалонЕосга, п биология, .зкошешко и окологвя опкс^ь-гто.^,'. п тэрг.стазс к^кропал:0® (тсгтаратур, давлонкл, концов icntcnr; • ксшсезптов, «клсощюста пощчшцва,; запаса рзсуЬсоя к т.д. >;•;„•, ?етго процессанагисаотса.ШфоданЕхггчцсвт®...'..-.. ....• •••'.'.',;•'

упразяаежо процзсsi к&ядт-ся.' одщ^-« vii ОСЕОЕП2Е5 КЯЗССЗЗ ПроЦЗСССП. SCBTpOflfiM : .

оатекзец« торздв^сяосюх процоссоз уделяется-а воолэдЕов cpoffflt аог!Г2зазоо гюрьуп о<гэрздь ото Ьгязшо.'е Ц' '

1\сс\бзг.ь!2"1Л ctcosdrsnaciccst вробязигял, псториз привода''с?. _ гГ'гйСго/ТЛ'.зсш «лаэяокпош к ^¿жпашсго ргс:;а",з с:?эргк: и

ь тскгз> с psanhtsssi Ш'П, которая доже-? газкогжгл • создав» тохзаяогй*. ' :••■,'.■'

ISosrtp сыязлтда» дза харектзркях ткпа овтезиацкошк?'.»■ апдзч зпрзашзгч торгсйлпизимасгаазт.прошсосга:- • .

. I) задала оатавыюго упрааланкя прецаепем; ' Л,.;. 2) задача оцояаи продолышх возгяежноотэй прсцззеэ»-: В Kateстш оотплузерузгааг (оцвштоогадс) Фрнкцдонвлов когут кютупать тарма/гтисгачоекга покпззтолп Еф^зктглзласт!! (работа, гад,, дпссипацяя апарптт, степень загрязнения ср-зда допной тзхнолопсеи). Для росошя пэрвоЯ задачи нужно екзть подробно -ps&jjwffloro о югзатш» процесса. Вторая задача характерна для уо" стадкл ксслэдовакия процесса. ког'да пет полюй квфор^вцш •о лкнажш». Зязкка продэлышя боимокпостэй позволяет решать . стрэтогшаскнз задачи развития скстсгл» (выбор тэхнологпл, ' зоэягч Ск^сфзр:»» обосяговшпе IMP п'ОКР).

Для решения задач ептпшльпого-упрввления разработает п ' продолжает разрабатываться чпеленжш метода. КаадаЛ кз в тих катодов рассчитан на розашто определенного1 клвсса ■ задач. Зкачйтольно резгв удается получить mi точное решение. ' Для решения задач оценки прэдалышх возмонностой 'эта задачи кожно эг,9 рассматривать, как оптимизации процесса в.. условиях неопределенности) применяют различию ' формализованные и зврястичэскиэ' метода.В частности, л '/<: классическая терэдшамлкз пепла ушезреалышй пагод оценка

зорус^нш.гячеспагл Бшшза?еда& процесса. Бало сокезшо, что

• ыгссдошвду» герлдинашчосу?» гф$зктгаао<т> каега? обраташэ ■ тер^одаоажявсхш проц&ссн, ксторыз г:рз?сп;ш? О-зз'уЕзяшэгаш

впт^ощи сиотеш н ео окрукэики. Ka прукшвд обретагио срсцеооа кспольэовъйи б}«?ь so штучт, тех koî: ошз хфстазкая? басйэнотао ¿IOJTO » « сроагни» ьроааюдаолжоегь (ксцзэс«&, сгаросш. "roïuo- s: «;ас«1ГЕ$р?д ass).pasae ауле, ibom^y ацгмлл

охазшзйй'гся щяшцвшюдшэ кодоотйжчша а о-оа^шс^а и:.казизди7 гтр&ягао ьосьуй 'jïjuâo, }

пл v,z:s.o рассча-маггь töittfpcoiüju» ;<кшэрослао5*о «етодй ро,:,ок:я аадич дерг&'одзл J ¿usa:«

Фуш-садпаялоз процаасоз, Одд&ю.до; процоосоз ояраднзинва ysisspc&stiosTA "поводу, гйашхпз, • : Сааааао BÎO СО ocseefwiotsrsMs-^jpa^^^mre

процессов," «Jiro 'яезиолязг ргтшрхззть сСгз»! вопроса •упрваданая отаа -арсц^ссои н цшод оСс:о-«ото,чЗ us pssaisua.

• В хюапддаво вреда ртл веярем» сатэакгет« ш;'Чй*ягсл я ^йинвх поеого подхода, к(юар»Ш ии рубаззд .гшуетя .)1&.&Ш9 "íítcracqyíCTiíca ta finit s tiBS"». и у secsííígtjv3^ -спмилгйрцшшсв даршавишидо . Я- »loa .подедэ •Siîôjcâîîi дана строгал йорхадазецкя аадьад ¿да широкого клаоса тер-лдаасАачссэдх- аровдеоог?* и&ям ?очшэ Хлшэнгя ряда ооиказавдоша* задач» {¿э1сда.<я^5Шзадй>«шоа

услал» «¿жгошцтлаь: .е^даошш .'

в0СОрб«У01ШО-<К0Сор{5Ш1023253: ПрЦ gSCSiUJTppSKI 1

таршдгщЕДОшсап огпзиаашд *енлооб:«Ешя;а, о^одэлэюа , . ярололышх ьоааоаюстеа.п^адвоо» .ршзчздх

кадов tsspiMa (солнэч«й2»хп?шос:«зП) а «ахшаязок»^ . (»яэдири«оску»). В {кщщлодгйжзачзояаоз таррэдкаш»»: quia^aßSKTCi} ноша до^раавыка штодя опжшзедад/тщэияа. е^лудйвуоа'щ wi$pjgsiw&4BCKZx управляема npwaccoa;

EojuüiiacTsoпо опиизаационной терщеивуукз.-•эдезядэцо чивк^тедуеашш процоссвы KpoTSiifizspwieos:. Macacr»poiiocö..i?3.;tg»U3ccoB связанная с шссопэрэвсссад, : sajada пррцассы раодэлаизя «юсащ оая. сироко

ропростршега^а.жжчаокоа тошьвогиа, аде примешается-до»-'

сзрзшбспет изфтя, огГбсссштаткя годд, очистки продуктов от ' прпхзс0й,к ул.' В ггрждадзггтосга ?ягогкэ процесса рпздалочпя характеризуйте;» больпой тгтекпгшкосгы:) и игсокоЯ опэргоеккостьо. Сценка прзделысяс возгошэзтеЯ г га?, тгрсщрссс-: штатам пропездг'.тг.п изтолп.' 1сласс!РгесксП тегэдштг^екг/ 1!Чй*;й 'глз: провесов ;т гззкэхпэсг-чП -упрорлсети:..

К:»гяг> сдо^агь шьад, кто ел.?дусзг' олпппгь ногегх . . тооротэтэсгшх тчьу.гьтгтои к практического 'сф^к/п .от :

оигэт^нгего*: трплэд'-'^Е^ЖГ: :гг^цгапст рсз;-'."."'-'^'". • .

.' ••;:' :•..•./• ¡¿ост;: гоо^о-—

с-з'т'^т^г/ггтзсг^' сцсесж, "•л-ьг :,с»гг;:гй:'г":ч: • '

1) пру.ужужз тои^агпг'гусг-'у г,;:.-

^оптлггтеги г. сят;г-л.«п«?:п ппессе^'нкп. гтроЦ'Эсозп;. ?,) даяьнзГгсс ;*огл.\г:.г--;.чегоо глзнтг.:-* шпа-хзигтапго"' ■

псг-шгпл. к пгг.г'п кпутжлл результате.} иоп:о

отгпге?;;: ' . • • . ■

I. Разрабсгегс ¡тгротТапШ кзгод ецэтая продолькйх,

гозгяягссгзе г. ооютзодол пп0ц5сссй ¿»ааявлоюю.

Я. ПЪегопл-лгз к рз£е<>з задача спгякзльвог'о управления дал класса югссооФяши кроцеосов с яшвйчоЯ ижвтансЯ шпсссяорэнозз, Нвйдскк зекэш одгкиашюге уараБлеш!;. щюцвееем кзде^зякого ртгдояэгаш с'инвсгс-.' екзек, процессом обратного осмоса. '' _

3. Продлопйв кспяй пожол к а!щвчо оцеиа? прддельдах

ВОПМОГЯЮСТвй ПРОЦ-ЭСОО рШПГфККЕЦКИ, И дане рвВЭШв Я8Д8Ч1» Д)ТЙ

случая бшгорнзЗ рэктИ'Зккаш'л.

4. Предлокен к исслодовай кетод оцейкя предельных созмо5оюот9Й управляемого процзссЕ без детального учета ого кинетики.

Теоретическая зиачжость. Прздлосэй новый ушторсалып;^ метод оптимизации и оценки предельных возможностей термодинамических. управляемых процессов. Мэтод ойноеш нн переход« к эквивалентной оптимизационной задача, в потерей

' оцтавгькруеиым язится средаяя асаросзь • •

ва кроцосеа., Исяаяьзоваайэ спвцафщ®

• ц опзсшззя козьожэт упроокть.'

а вряд» сяэчевв праводз« к'хрраго езевокмч' •ääayaoBÄbt авдачад'«лзашыотгэ управяоазя. Paorawaipoasjia ' •

• щади "яаядотоя ярэдмящкм азтода сщвщш цродгаьадс ■ ' '•• ;• ;^'^идазо-мй,. вродушашого и ''

'сопэтоэ® в ctKfe ушиороаакярои» влаосзчэоаого тжада с „:.. ;

oißtusaxaa. &5$япяш>з?& пощада ' ¿зодийрздавмя ^ахкхакжа его для ошЕаязацжз :Í aaas-isa •. ■/ » ïïîçshото яядзоа мьесоойющса тчл;рсзэз„ В paöoxo -, •

''jyprospcaïaaoa» EU оавиойзйя-о^С^з^зкгпго урадоанзд . ''■ ' ; саяоядая,' крэдо^ьдзя йр.тшаа ousjas юзддоэспхЗ ssojara ' • ; . . "для щхздэЬоа раздаются о ¿язэ&оз знзогогод аабсоязро/эчя. ' • . .swf роаужл-зг егзэстгэшго уготают ге&эогцуэ КОД ааошл ';; '*•

• ^awü'í'y РЗЕ^лоигд^ гиш^опэсйуи сюда?. , I ' у

^ярдагшгэеказ tjssac&gb. ЗЪгкягаш кэгодзка прялЗйажш ' ; ' i4 •? .оотиетоадаожюг тораэдцвачака к jipoisocccy раздэдйхая ctaotö» ,

• кэтод кого? ссйгм прсшазкдз. в ссаркгшзх C¿B?. •.яз««со-гэ1йояэт®ска1 процзосоа ей гючадыюЗ втадяд • ' ? '¡ирс^ктаррвкшя (.-для ородсарггзаьаоа сцзшга ^радеткааюфжй

./fôpmùssoviz прсц&оаа)^ а »¿та ooçtpcsjsu сздгош ; ' :,-;:<?»çReiS5b'nor<j ифаашши-'. •.-■ ■ ; , f

• ' 7;Г..Рвзяажиз» рзву^'^-ев.В pado*a гошаш» '; ; врзаэаэяцэ ширагог&ого »агодз для' ■ • !•

v иаззрсшзшщ' $озд©$юв«оред rapofojiscjsax- эадгкшэддаГг *'»

ycvsnoaou дая дааодэрацас адрсю. • jpepacSTÄia 'р

■ ; иопольцонашд в ирозкта. Вйшшдаоуо ' •

•л--.-" -¡бация ро$о»з. Рвзухьшгц дешгз&ж&еь sa Г'?* j; ' мслодах ущ&я' Eäoaaxytjjjf^üssai jaipeaaeä^'..'

;. (j^a |9Э4.) кошурсэ душх psöa? üEßfSffse.-npoaasa ' ' п'д- '! 5яфавл01ш lS8S),Ka ааздаяяксЛ эдхншш u. î-'.y ;

еетбматагаятрващопэ''проактароваюш ио^штота кистяту?о ••; ; . asüTíscKoro MQíEíHOcrpoóaas (яшзьрь Ig3ü)«,B Казеншсоу НПО л •''^фтопромавтоматако'' (ййль IS3S), ка.Едасогкзноы оеианароЧ' Í-

чджтяяса калшбйиых процессоа (сантяорь 1987;', ' <

' . ва lî~cu Всасозааном содо^авш во пройкагоа утфсвлшшя : ' (сентябрь 1989), Ооноввоэ содорхениэ рахата изложено в 7-мя

ПубЛШШЦЛЯХ.

СЗъет рзботп. Диссертация излопэня на I5U страницах шшнописного такста, состоит из нбод0ш»я, четырех, г л та, выводов и пршюпэшй.вюпвчает 22 рисунков и 5 таблк:... Список •' цитируемой латарагуры пкличаат 82 нш?,?эиов0ния работ . , оточаствапп"х и зару.бешшх авторов. Список лктаратуры излокан. па 8 ,з прялогякм па б страгащдх. • -, '

С0ДШ?П£!ШЗ РАБОШ . ' _

В перге:: раздала, даио онисашэ опгрспгйггого па тс да анализа управлявших тэркояяакичвекях прецоссов. -Этот метод прэтондуот па роль универсального катода аня.таза пробельных .. возможностей и оптЕг-ззаиги торкоигаагдагеских -процессов. Его . еяля заклотазтея л использовании специфики рассматриваемого . класса процэссоз.

В работ© изучается спэцпальт» класе-управляашх ».. динамических систем - управляемы» терглодингкичвегае. система. Урсзнэнпя дгеж.'зпк систем разнообразны - это обшагованнко дггХфэрэпцивльше урапаогитп ¿ипх урпвн-зшш в чзетшх праизподп;; для парзгагапк состояния» в роли которых гасгупаст зпстзясйенмз п интэисившге тармодинашчаскш пзремэтру (томюратурз,даплгпыо, объем, химические гатзнщгалк п тд.). Сбг-оз у осох ■гэрпояшш-шческих систем то, что дасЕасо дэбаг (п той числе п упвавлшйых) систем-удозлэтворязт опрздэленнкм урпвноннг*'. балансов. Эти ■ балансовые ссстноизгшя штокапт пз законов сохраяенпл ' £аг,эстза и шзргкги и пз второго начала .термодинамики, Закснн сохранения попоства п опэргии изолированной системы. являются следствием наличия у этой системы 'интегралов движения. Второй закон ториодкнаквни говорит, что функция состояния систем« -энтропия являатся функцией Ляпу попа ел стеки. Энтропия неравновесной термодинамической система монотонно возрастает и достигает максимума в точке термодинютческого равг-чзесия (точке покоя система"). Скорость роста энтропии изолированной системы играет исключительное значение. Оказывается, что термодинамнчоскиа критерии эффективности монотонно евлзаш со ервдавй скорость» производства антропии. Это позволяет л<сбуп

' задачу овтшцаеада: шл оцэахп' <йлшдаонала (гормоданклуоского ' Kpasepsa) акшизЕл&атео парефорираровать кек оэдачу . hMíiuzéis&ima шеи оценка снизу сродаей скордаги праазсадоггз •

онтроша. 'Этот гывод оправаджп» и дхл отпратсй ; 'ааркоданваичАской Еда одеи*; сшщг^цзексоЛ

: осойбняостьэ терэдихдогодоз: «sœi'sa явлодгоя каста) • ^рэвшйш! сзяэй шздсг сзокшйя c^cva^í. тмъ

эдоу о торлодкиааэтзсяш. уроввзшаг состсжш. Ojyzzi ш • . . , &&ûK-nuaua'- иэто^вэ оцзътз: c:ícc¿? tço!.3EC£o<E:a изгрза^. ß&sfi-swa озлеШшало оггг^узгцзо^зл иадлз; zs. wy¿ ■ оубрасыашЕШ ураваошсй состояли;.. • •..' . ¡'.й'юдауа аркиэаоняя озпрапалюго котодв сскяз-здува и ••• сд&дуедэы. l^jiicyiiajreoji.j'-cari'.sija« ütÄUöO'ö сгхогзгл». ' ¡

ov,;>UTüií ристала яостаустою об^го багшезэ '

'jt онории^ьй^стйэ и ватродйя «о^г^км сбргкш •

■■ •' * ч ;__: -ъ

!К(С,)"К(0)1 /X » Т ъ + fç.'-Ô

' <-• * J' I ' -

______ . ï,7

- чзрта/овзхча' япвечзм? сшрз&э sqpwssssríe iv¡ iO,t„h " •

---; Г'-V ' '

■tit) * -r J utm , , • ■ : ■

* о ■ -

- -ча/pó " ncsesKicsuas CSOÍ^XU} гл -«и&ю ддосяокза^и

уходов ошлгесц: h в -яцэльзда эаткьию, axœsocsa. , ;;.

í-го m'flsoauœa-a удлаьаая тшрошя, соочшючщ^ю •

лваагюкжаззакя ; qtt, а® -дассшшзшш погоня .

'«'ьшргда а «гйо-иазижгшгй, ссютатаздзгдеэ «-ку ддосага^шшому

. .''дазду; ц"^, 1,в,-згаг2}5<й«3.-погв1щаел з-го шжзззш-а к

лдашаразсура.«reo>кядаоп» штока; y^s w« - шграча

^'.снгэзшшотрачесЕах- коэййзззэитов s скорость j-oh шзгачгсиаз '

Ч.раькщш.. ,

''i''', Ол^дстие».cassucouátypaBiiojbifí, гаянзсзшг

■ / '' ^ :■

прпшиштельпо к конкрэтпоЯ термодинамической система, ■ является фугспдгональнзя связь P(tj,o) «заду показателей пффзптгшпОсги процесса t] п орэднэй скоростьп протаяодства ; ептрошш а. Из otoíI футсцкоппльпой связи с учетом ¿г.'-узпй па процзсс штвксэт огшпзздептпость критериев оптвиальпоотя т},« пах ОС пin. В рябого приведено (Годазоа .«пело прцузроз, подтсзрясахцях ого? пргпгеэт. Записгёш вплапс!' дл;; -иргши и . обрзтпих тэпло-гзхйнпчзсгск к йфйгзпояяо-.'.'йд&кдасгаз;-цпяхоз, я/л прокзссоо t^r.-típanHoro раёде^енгы ензеей';, . : сбсор5цт:оппо-дзссрЗ'г".оя:с'?. ц^гхдов, ronr-naismcsoro' злэгггттп • дгпгатолл гггутраттага сроатязЛу протес. :'рз;с-гфтптя.

ÍSrctt, задача гхастрсэшгл отгаглыюго управлении ' •гог'одапегжэскпгд процессе:,', сводится к зада-;? о- функционалом • . o.^tsííí' .'Задало одаипп предэльпнд позкоптоотей процэсоа т^, сводится г; аэдачэ патопдеггл оцзкеп снизу 5 , для •

Vi

гЙ1п:цг:зпала'е. В ото:? случсэ тц^, определяется аз ураендшш

свш! ?(-ít___,0 € )«0. Пароход к вквпвашгпплл.задачек с

'Йгпнцпопздсм а позеоляет лугло использовать споцкфпсу задачи, п тоггеегдгд упродаот роязягэ. По гакнпо автора,, inmo ецдохзгь ссэдуйзгэ прэш.туг/зотва указанного- подхода: I) Оу:а:цгго;гэл характеризуется интегралом по (¿лзическому ' . пространству cncTBKí от скалярного произведения вектора соиргпгзшшх термодинамических сил па вэктор потоков. Это позволяет при paramal задачи пренебрегать потока:>:л, вносяйими ^жгЭ'шслад в функционал, переходить п рассмотрению системн в жзда -вовоиупиоста термодинамических равновесных подсистом <(прт втом пренебрегает производством эитропж в подсистемах)-. *йцдитпвпость приводят к возможности выделения в системе '"подсистем, в которых производство энтропии вэлико. Решение чпптдах гсдач оптикязпцчи выделенных подсистем влечет повшение. аЯфоктквности системы в целом. *.) В общем случае термодинамические ппрзмятрн систем на являются независимыми ;управляешш перемешшми, так; кш< они связаны уравнениям! состояния. Если уравнения состояния отбросить и пргаять зэ .управление непосредственно интенсивнее термодинамические ■иирамотрь* подсистем, то им получим онтимкзацио^о задачу

; . ; -в-

рдеющего типа 1'0(и(с)) рЛя , Г{(и<£)) = | <5,-х{)» 1=77«,'

р

\цЦ, .в которой функционал и кянетичаскоь ураавзнзэ загасят •'кш-ко от управления щО и да оандсят о? хшрэивншг.

" Зада-;» втого типа называются усрэдизшгнш» она хорошо изучены, часто удаотся получагь г_ч точной реаение. Шапке вздачи оптз^вциевиой чгармодеп сш сводятся к угрздкошш.) в ¡'х точной дастсиовао. 3) В отдолашх задачах крвтэрка сФЗзктиености «окно выразить как от некотора

Функционалов вроцосса г^-ца ,г,(4...„г }. Баленсоааэ урагнэнял нвкладовоот на однкционвли процоссе ряд огрэдшешй

I«ТТь, {¡>0(Г,,12.....*п>«2 -Спредзлгл

оцогшу свнзу производства евтровш на продгссз ,;:з епстремйльлс^ задачи . .

■с

. шаю боз пришючаша дэтаяыйа урзвкожй давахаш свстек!

ЫЗйТИ оценку во пивдольнвх В03ЙХЙЙХ0СТЭ2. .

Кожрэтнсо примешаю» укаэашшх катодов ошзовио юса. ' . 3 дараам раздела привадзш иообюфжю саэдешя из корта >сродаэщшх задач, «оторве ь::сс.чо кйтюяьзаьаны в работе. Раздел зашравется шалязоа состошшя прэд?.мта всслодрвзыШ..

.Парвць результат о яредодькия значениях пмшаотелгеЯ . £ф$зктишюоти йаха получюш классической торждаяеишсоа» которая вокваьлр, что прэдэяьнуп бздевтшаюсть иузэ? обрмкигл» процессы. К извэстаии рззультатау классического . подхода моано отнэсти опрадэлекиэ код Карло в вэдачиш работы рэздодэаая гаэск в шотермачасяом изоОэрачаскоа процесса. Сладу ада« тагом явилось использование. оалеясовнл урвьвэда»! ' вэхоадаязя вксзргвтической вф^актавуоста. При «той

■ расскотрэша ыювь ограничивалось только лазь обратив:.:)! процессами. В 7СЗ-еОгг за рубезом^возвяк кошА водаод к оценвэ продольной бффзкишиоста •гармодаиеашчвскил процассов. Основной идеей нового подхода бил пароход к рвссуотрэшаа .

■ эффективности ив классе кэоОратшхл. процзссов. Из первом отава рвсоиатряизэлась достаточно простев (шдзльшз) териодлиакичвсхмо процессы, наврзшр извзстнаИ ц<1од Карио.

Это позволило получать томило решения рядя тооретичоски пгдтшх оятггли&зипсшгля задач, способствовало лучаому' пошйлййпзэ отояяих тегсшчоских зддоч, и стачуллрогаяо развитие ! ¡отелов репэшм. В настоящее» ВСвМЯ БЫЗДЯ Ч'ГИ сЯзррз (к> •Гпяпш!!, СССР, Катао) иосвлдэпныо' еятгмизещялшоЯ

статьм саперного характер:! зишли-та такта и Характерно"! чертой атеслазацкошиэй теруедкЕМ/икл ¡пзлдотся тевдвпцад я пароходу от рзосштро»зш 'проста*", ПрО*П1УПОСТ2ЭШЮ чисто теплсвдх процессов, к рассмотрен»» нрст.оссоз, к- реалиат процессам из

рг.".т,:ч1:пх страслей технологии.

Во шггропиЯша мэтод ираодион для

гтоицгп и сцз;Е-21 продали«?. всзглогкссгцй :.:ембрап;ш& прея;зсссз раэдздзиая.

В рзЗстэ ззучгятся прсстья «сд'эдъ «очОропного гмдодэдкя, и которой г.-з рзсскатротазтся гадрсушвмчка процесса, атшчптельяо услочшвдзя задачу. Рассмотрение ка'гаиг»и?ея с рспаггля содачя оггаятьного уиразл?имя процессом рзд-мялш кгэса дэух комидогатоо (СкнорпоЗ;, с:«.. р«с.

л + в в л. г.

У ••» сс??;эГ

В срэднеЯ части скствгш ыаходятся смесь г.ащоств л и в. •5ззап ?ж.:брана прснизд-эмя только для л, ь грсвпя только для В. Потеки ясгдюшштоа ?:эгдиг частяна систегдц пр-эгголагаотся

."ГЛЮ.ЙШт 0Т!ЮСЯТ6ЛЬИ0 гцР.ШЧОСКЛХ ПОТ61ЩИОЛОВ КО.ЧШОНОНТОВ.

И

здэ I? Ир количество коютонвнтв А и в в лэвой л правой частях системы соответственно; р.^, ц®- химические потонциг.дц Еещэства д чистого и в смеси; химические потенциалы

г.е:г,оствз В чистого и в смеси. Тоотература постоялка и роняя Т. Задача зикл>\ г< том, чтобы спроделить виною] изменения

. V . -ю- _

объемов частей снстеш V, (t) и \'3(t) при которых аа фиксированный прошкуток времени tp осуществится раздзлзнпз веществ с шнимальпой затратой работы. Козф&щг.енты массопервноса 7пк 7b предполагаются фшссировашшиг. Влдно.ч: ' поставленная задача ткет аналог в iuiaocu4ocj;oil* термодинехглкв, известий кап задача о разделении с по:.:зцга подуногцюшцаекк: перегородок Вапт-Го^фз.

; Прзменяй внтропййнаВ кзтод, шгжо пржэстп тзташ;зпку;з . задачу к усредненной аадаче оптпйального упроалопая : •

Ъ- ;V *>'b Р ' г ' ■ ■

II*!? И'Т

■ар 'Ьр

где ujj^^-n^; Кд, вачальш» калачаезд» ессзств

а и в в смеси. Удалось• показать, что для лайз£ &:глчзс:п: корректной завнсшости хикаческкх тотанцивяоз вэцзств о? объемов и концентраций, uß п u.b шпа принять в качестьз независимых управляемая перокэшшх. Решение постазло^Шл задачи изноет вид . •

. N¡1' Ißt

Минимальная необратимая работа разделения процесса с линейной кинетикой а постоянными кожЗфщкентами шссоперенос равна ' .

'¿ff ■

W . = А? + Sf-V- + ,

»tn Tut

'ар 'b р

где АР- обратимая работэ разделения. Минимальная работа , состоит из двух частей, первая из которых не зависит от ведония процесса, а вторая.определяется временем процесса проницаемостью мзмбран та и 7Ь и количеством разделенного вещества Kg. При стремлении арсмени t к бесконечности приходи,., в пределе к обратимому процессу разделения. Если уравнение состояния разделяемых вещестЕ известно, то можно определить оптимальные законы изменения управляемых

t

г

УА(t) и Vg'(t). В'рзСотэ о\го проделано да? V-': уаг.жп. гкзсз. Отгдогс:*, что щизяэтески яе*, пуши'в ОПрЭ&ЧГККЗ СШКЗШЛЬПОГО улроплзшш ХЬЯ Прогрел'Я, ТГЛС K33V с.*го сгсгл-гся к поддор'-г-ягаэ настоящих' потоков геялхокадтсп

"«-.ip'pj, а сто ергакяогать СЛУ с'сйргтпсЗ с":"'!:*.'» Г^ссгз^кз сЗс!г;о;п!я vn^^'-i^oü аодячч:

срс::осс с »ve^Jpana.:*. Иолучсгзюо ргхпрося-'-^яо^сл :: па .угп случпп. îîcotar^nii^ v. pr,;r""*„4r:r..","7;:i-07f2r:.:2íb5toro р^здэлззпя d:trap"on сшеа з "гг^го-'рссэ. 0?лг:'!хт;э р:.ес.готрз:;о пллвиа зцгягл

pntfovu раз.'лло^"'.:) »йчи'кя^.ядаадтю;! .

• ""с1"! с гс:.;'■'•'у c/tjca г'стл'зоцзпс'/нйп «-"■;uh? ссолзоь íí

г.-.-•*.>ггг) с- .vn'iiîïp-o.KpiîCÂ": :'cju£=-2Ern Лэлучеип

' 'ч» '»Ч; (% ■ ,

V :-v .i,-;'.-,';;'? -п. г

рауду?««}»! i?prjoi»o«:i :n;:..v«ï cu пуоц^е.) озр'лкого осмоса.

y-v i:cxwovо аЪеу;: '^/л-.'^ок'ч í.-^av ^i.:;/?;; hvs г.у.'г/'ад t(¡nr;vnc.ro ccncon

•с \ ./".v.r. .¡.'"ллуг'.-.^нг^;:;!. П psc.yjíb-íarfj нзЛдг.ц

. .:. Г "..'г:,.: !.■:»;•;>_;. 'Ii. .:Pí»íí кг/,оль КПСПЗСйЗ ко

гr-T^ft^fí;» .с-"?^?- е;'-";».m •í.vfзй»^?«. «ra .позза: аот.г-иерить о

ЙСлПЗГ/.ПП -ТгУЯЯ» -РАГ-Згал C70C0i1C.Tf.jy?;'? ■ •

'у-'ХГГЦ г^-лчасзггг-т^лет^ ЯЕЛЯЛТОН ÇfîiJ

^-rç'asj^n-i ». n»oi«,soc делу.-эя •

• ' ¿чгэзрклея ! |»ссг.«тр«пгв$ яраэвзшш нэтоив

етзтзп аозкхягоотеЯг тар^дян&'тесксй cnnveatu без

оэ- процессов раздельная,

'ïvnzrpx. иртстчесгсяа.- шалош^Вэводагреншэ а примерах сцэрочкю Р5?стре!мль2ыо зеда^ свсдахся к поиску экстремума жадс^з-Сушисш" не Effinrauxîïî.-ïsosHecTno

Трота} раздал работы посвящен рассмотрении потоковых процессов разделения. Под потоковым в работе понимается процесс разделения, в котором тепло- и кассоперокос осуществляется мавд потоками движущихся друг относительно друга физичосккк фая. В кнчэстьэ примеров привести

ироцессц В'Нроточнюс теплообменниках', ректификация, пбоорбционно-десорОщюншо цикла. ГидродешыспсП течения фаз в работе не рассматривалась.

В раздела показано вргаанзшгэ балансов для покогдоша " фуккциояельной сЕЯЗИ'шхаду производство;,: энтропия г. поквзнталом эфЗвктависсгя для оотоковкх процессов о двумя тепловши резервуарами. Эиг результаты прш,;аняш'ся для определения величины продельных обретших. тепловик затрат процесса рактвфмквщш. Этот результат имеет скораз - ' "торуодиняипэ екоэ" чем "управленческое" значэш:а, из сл взкрн потому, что до сю: пор теоретически строгого и методически простого решения этой 'задачи дано на било. •

Во втором подразделе рассмотрен оптимальный процесс тепло- и массопэреноса с онсэгеровской юшетшсой. Кинетическая модель Онсагера" описывает потоки внерппх а взцвства в неравновесной термодонаигеаекой (я:стоь;э близкой и состояний равновесия. Задача о продольной аф^актиеностн процесса с онсагероБСКой кинэтитикой сводится к усредненной задача оптимального управления

•г

п ,

"й

Л 1ЦГ

где А- матрица Оисагора, являющаяся ма&этричноЯ к строго , положительно определенной; п- вектор потоков -компонентов между взаимодействующими фазами; ч-полный поток, анергии кевду фазами; вектор N и величина 0 определяется из условий • требуемого разделения. Решение поставленной задачи применяется для теоретической оценки термодинамической вф^ективности процесса ректификации. В общем случае фазы в процессе ректификации могут быть далеки от равновесии. Насколько автору известно, вопрос о применимости модпли Онсагера для описания кинетики ректификации своего окончательного решения не получил.■ Можно утверждать, что

модель Опоягзра подхода? для ояаеаная рбктвфвкоциа 1 ..'.,>, йкааасашсвса мюсоа, няпрлгмр бдизйок$(шаих углэподородов.

Б цвлоп та аолучэкяон сцоит спрозздгкш» для ¿злого грсц^ооа о суссгсрепсжжЗ кяяотакой, что гшгсдод* надраться по только па тзорэточосксл, ко а на пргкетпчэокоэ апачвнил >. . похгя'ляк гозудь'-гатов.

• з одадуттрм подрмдахо рзесгготтш др'да-Л дамод к с-цепкг* • грододаках жсясззестоа процзсса рзктейпгащгз. Дач кратки*!,

ттгсгедскх! йпзстз спво^йухтдк методов сцмпш пЗ^ейгшшста прсурсво Раеоярспа пастагсвха «здатл оцо«<я .

скирзг тахлч до цпоцуса ртз-вг^еадя, учатагчазад дупиетияу г^лгсса./{таэгахз угагсгаэтся озабз^кко. ¿ля колучаизя ..• сцягга гопяжюсст устозяйккя пропвссаз нскусстъэядо' /" '

таг«, чсо гп ущзталлстл» . сряккмааявя , •

^"¿гсгтролстг^пло з»*ф5вд»!л>з ?:«ссог»ср:юсз. Б результате , , ' урайзпппа з/эдугдап оцэпсчная задача сптяазлыюго уяравязкш»»,

' . , 'V ' •

X П, (ядовц .. и4 (а)йа^ . •. , ■ ..

"¡р ■

гло Ь, V-г^зоснэ сарзгиескзо, «дасяю <|кэячоао'Л слил ••

потека ззда&д а газообразнойк.' у ачк^ору ястямяреврЯ :жшо«з:!гоз а зздк&Я и гвасойрпзнеа £ози . , . С^СиуНюсоогскэ харектеразуащэ ,'

с:?*'! :?оссшэрзсоса;ц- упрашшгаэ. Мфаошхе условия », таотрзцатвяья&стп, наклзддаазкиа но '

, О ТОЖТО СГГ/даШ? .В ОФВДМ СЯуЧОв ДЙЯ ' гС^Шг-ЪЯФФУ3* ОЛ9ДУ&У прязяэчь-чнешткэ метода. Ко для

рвйз:5?яхтщз с окшаолярчоЗ ааота терэдачьЯ -допуске»? аэчэстБвшшй ачояаз п позволяв? ^.^"й^даЯ^Э, о^щш» еб числэикого рекрния. Анализ

от роосмотрагшя управляемой система к движения некоторой неуправляемой '■■ВПЩ^О- о,1Щ5а«йшвгг нв область иэшшния аргумента • фвзешх .•л^ВЩннн*!. .Доказан ряд утверждений о необходима и • • •. ; •. ¿¡щщор®^ уолошш сущэствоввния рвшшя.

в равдоло оценки топловше затрат ...1

многокомпонентного обратимого к бинарного нообрзтжого процессов ректификации могут быть использовали на прс:*,тас£ для анализа эффективности реальных процессов. . i В четвертой раздела работы приведены прнмэрй практического нспользопагаш иетодоь оптакз8цг.окиом геркоденоиикн. Получснгша в 3-еи раздела тйоретмчэ'екпе результата оялвстрпруотся расчетом еффактквцосте тух ■ процессов иянерной ректкфжецки. В пврпзг.: пркызро рассмотрено рекги^тжация сиэс»'«З&зззл-тояуод. Двш&ь дл« рзечзтй дптерйтурц» Геззчптз::'.: О» ¿'плслту:::-:^-: ох'Л-^ж) 'тутак нг абрюгло'л процесса . a^owioo

колонне неограниченно:! дл::;;л C.-2.I5C . п.^гртл предлоги иг зш п работа петодоа с. «3„6£{ »

Во пторкл пр;:;лэро рг.ео:.;лрй:гй poKs.i^ccüiiui-L;«;..^ г<®такол-шда в" тарельчатой г.олопяе ненрарцзи-ого irxi

аткосфараом давлено. Рьсчат ¡к»так£еа со&'&стсз сэ спецаалпстзо Казанского ШО "Шфтбщкз^гтс^гат^сй". Oäk определена аналогичны* величии*: Q,.; Qa- 1.523, Qt «2.194 . Как и следовало ожидать, оценки продолького рззпода тепла 0; оказались точнее акалзгп'ших оцзнок Q к QMI, полученных без учета ккноткки процесса. Sr-o соказавсэг, что ввхропийше ыэтод дзот болэо точниэ оцвиж показателе е^фоктивности иэобратаишх процессов.

Во втором подразделе «оказало прпкешшэ оптшгпзаюскЕоГ. термодинамики дат. оценки оффэкткштоотк и упразязвкг, прзц-зссоы конденсации пара из парогазовой смеси. Этот подраздел непязан по материалам совместной работа выполненной со сшцйцлкотймИ Московского проектного ногитута '"ПП1р0ПЕДвпрЖ!~Зв. Результата работы использованы в проекта теплообкошгаго оборудования установок для дезодорации жиров Вшшцкого Мйслоккрового комбината. В работе подробно описана используеззая модель процесса. Иа-уравнения балансов процесса набдекз функциональные связи мекду техническими показа телят зф^ктивности и производством энтропии. Рассчитана зависимость водяного эквивалента охлакдвнаего потока воды от производства »нтропия. Дана содержательная оценка снизу и сверху степени необратимости процесса. Поставлена звдвча оптимального управления процессом. В качестве минимизируемого

1*'/п;с!:;ю:1пла шступазт Ерсизгодство знтрошз, что кашиштом ;.г~1т,г:г;зйсп1 количества охлпздагцэй води при «вдаиной степени лптдэпсацда пора парогазовой сггэсп. 13 :г.;>чзстпо уир »нлоэтгя pscc:;.icr.-;s23.i6cb галхаратурз огизалнто;'«. Еипз шлуче-na задаче c.Tr:!:;a,Jt::oro о концом

•п,.л>:с'с;:кя. "с,:-;:!*;« тлед^кго. Отделе» (лгппиш.ьчиЛ

z.r.-VA а&Ж'Г:хха »дазоу а х:лгдягз.чя. :<г:р«;<тер ролу'ешога рзг.-^а ronso.xu сделать :>ш:>од о мгкоъюсти йроводзпяа г,стг-:г«1К<сгэ прсцяссэ з дауд «с.&алаг.г'&юса ьпясрстпх. .

СКЙИТЛ яз&лю&ч У ьо Р.У:Ч>Л?

1. в £2СС?ДКр*«£ }f9£!i3 ПОДХОД сцв<а<о ..v„;' iv:r.::\:oc.\: ы ;; гор-г^лг'^ссой. подгода и слзду^оа. Н цачсста ггоезяюрдожго фдоаожаади EiiCs-paovcn втоглпь :;ссерз??£«з«?:1 ярсц&осз - х^онзьодатзо знтргавд. Дтл йзяоядэвая соазч срогаеодотоа олтроЕ'л о др^гима показателя»»

:.Цг>-эиглв:«сеги асяол»,зу»гсл салансори*» сдаэтясяокая »рюдайпизки г^обратот зтрошзссоз.

2. 8 рг-Лсто постеадова я psireaa подача оатакизаиии ярм;зссп «зздздюмп 6уй8{Я5сЗ скеса при лвдоЗнси закоиа ;<:*<сссяэрэ;;гчз. КяЗгзко зяачекйд югиздахыш затрат работа

чг'о го проасс&а. Пояучзгагав рэзульъ-аты ляляая-ся утшерсалышма ссд-^иг.пшскм лаа«с;лв8 ?as uekm аазиск? от ссстогаил разделяв.'« :ж{«яа. Удазааз ?.иэ?:о:аюсть усгсфтзгзигоп рэа&ятш спгамадыюго уврвзлзшя при кхылЪгкси «гразгкмш еосгедазя.

3. В жгооявр рваадошо елодоге ярЬцасса с лмюйиш сжегсм ггсссодорэяосз рассаограп процесс обратного осмоса. Поставлена а р:ккт эоздча опгсчэяьного управления э.ям

Шлузгх'У® роаудьта?« иогут Суть полезны для егкзпзацзд ирежадэюшх установок осзсооливвцая вода.

U Продажен ыэтод оценки а^ктаькоотм упрегляемше Т9р;ходинс?гйчэсккх процессов без детального учета кинетики, ^»тодоснсвеина построении конечномерной оценочной задачи.

• В. Эязро'ШЗкиЗ мзтод применен к потоновим процессам ррздолэния. Дано решаниа задачи о предельной еф$вктивноети Глрцоссов с олсагеропсхой канотикой.

V . . -Ю- ; '',.. , -, . '-.;... ■

6. Поставлена и реотана задача оцею® эффективности бинарного процесса ректи£жЕцш-1. " :'■'.'.

V В роботе, шказено практаческое. применение 'энтропийного катоде для оптишзацкк процесса ковденсацпп пер: йз парогазовой сшсн. " .

• :...; 8. Рессштрэнлн£ катод прэдетеаляет большой ¿птерве да: .■ Научнш: раОотнядов п ШЕданероэ, звшкакшхея вопросами ' аналжза и опгихкэоцез уЪрбшщзгж тер^одкнашческш: процесса ' п хпмачеокой, 'ивдееой,' виоязпщтоИ, кэдацаншюй'в кругах .техко¿огках. &1{тод шрепзктивзз-для использования d . природоохранной деятельности.

Ocaoeaos содэраагахэ работа отрашно в сяэдущзх . 'пуояккаааях: • '

1. Кашпс В.Л. Штшалышй тзр,:ода1й'йпчес1;гЛ процесс разделений сив си двух газов. - В кк. : itetom ошшлза цей йлсвашх систем.- и.: Наука,3S87, с. 40-50.

2. Малых В.Л., Орлов В.К., Розоаозр Л.iî. Методу оца12:к аффэктиБНости управления тераодшамач&еккш процессами. -Тезисы докл., Всесоюзный сехззжр Дгшаккко кэлшейныг процессов управления. - Таяла, IS87,u. I62-JS3.

3. Малых В.Я. Метод оценки еффэкттзкостя упрввляоках тэрдадинвмических. процессов. - И., 1937. -Деп. в ВИНИТИ, Я 8595-В 87, 15 с.

4. {¿алых В.Л. Термодинамические ограничения и еФ|октшдаэсть изотермических процессов разделения. - М., IS87. - деп. в втт, л голо - в в?, 12 с.

5. Ашещсий C.B., Малых. В.Л., Фольдкэн И.Н. Предельней оф$эктивяость и управление процессом конденсации пара из парогазовой смеси. I!.. 1238. - Деп. в АгроНИИТЭШШ, £ 1946, ?.Т с.

6. Малкх В.Л. Термодинамическая эффективность раздолегап в процессе ректификпции.-ТОХТ, 1989, т. 23, J3 б, с. 723-730.

7. Миронове В.д., Малых B.JÎ. Оптимальное управление к оценка -эффективности процессов разделения с использованием аппарата оптимизационной термодинамики. - Тезисы докл., 11-е Всесоюзное совещание попроблемам управления. - M., 1939, с. 5G-57, ^¿¿^