автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Рациональное управление переходным режимом химико-технологического объекта по приближенной модели (на примере процесса биосинтеза)

•■>9 39 91'

Агадензя arajn СССР

ОРДЕНА ЛЕНИНА ИВИЮТТ ПРОБЛЕМ УПРАВЛЕНИЯ

ЦШЬКШ ВадеряЗ Алаясяндрашгч

РАЦИОПАЛЫЮБ УПРАВЯШЕ ПЕРЕХОДНШ РЕВШШ . ШИК0-ТЕХН010ГИЧВСК0Г0 ОБЪЕКТА

ПО ЕРЯБШЕНН08 ИОДШ (на пршюрв процесса биосяэтеза)

оатаральность 05.13.01 - управяеввв в

&ВТО PB SB PIT

ДЁОсзртадаа sa oosesass» зпгзо® с тсс ели гевявдата твхввчвсюа says

Ва правах руксагся

теззпгессгшс слстеиах .

йсагк» « 1991

Работа зшсднена во Воесовзном паучно-иссдвдоватаяъском в проектном инстатуте евтогщтазировааашс сястви управления напрерншшгя технологическими процессада (г.Грозяый) в Институте проблем управления.

РаучннЗ руководитель -

доктор ^ехнгчаскшс наук, профессор А.Юетроьски!.

Офкс^шапае оппоненты:

доктор тахЕяческиг наук, отар-гаг научный сотрудник А.Я..Агщшвяко, кандада? техгачеша науи, старше наусшй сощяэак И.Ф.Куоов.

Бедудая сргаин задал -

Всессеаяи£ научно-зсследоватежьский в проекгно-аояструятсрсняй внетатут биоаоггческоа технлхв (ВНШИнотехвжа).

Заагата состоятся * ' г. в_чао .

на ааоеданив Спеца агазгрсгслгого совета 5 I СД.002.68.02) йастятута проблей узразлев-аа:

117606, Москва, Профсошная уз. ,65, телефон: 334-93-29.

С дассертасрев ксашо оааакшшъся в библиотеке йяогнту-та пройдеа управления.

Автореферат рааосдаа "_" • ■ 1991 г.

Учений секретарь ся ецвакнаированЕого совета В.К-Акивфжев

«.т.н.

* '"К. -.11« сертаций

КГАЯ Х'РА'СПгиСПКА РАБОТЫ

Актуальность проблеья. Одкпм чз важяейяих факторов яптек-СЕфггкацин производства является совершенствование нетодов управления тохналогячесюгкз процесса®. Задала рационального уя-рамекия переходам реззгасм хтаако-технологического с-бъегтта наиболее естественно возтаиеет при управлении техяологячоска-на процесса;® периодического я полунепрерывного действия.Технологические процесса периодического действия обладеэт ряяои недостатков по сравнения с непрерывные (сложность в управлении, большое количество вспомогательных операций), однако,по раз;-«« причинам в промышленности суцеотвует большое количество тагах процессов. ПериодочесяиЯ характер технология применяется в производствах стали, чутуна, антибиотиков, некоторых хг-шчесяих веществ и пицевдх продуктов.

Теоретической базой решения вопросов аффективного управления дяпакячесншш объекта1® является яироко известная иатомз-тическая теория оптимального управления. Сдерхиващим фая тором непосредственного использования результатов атой теория а ирвлогениях является отсутствие априорно известных ыатеиати-ческих гзделсЗ. идентичных реальны« объектам.

Отсутствие адекватных мь.статических иодедей слсзянх объектов предопределило постановку и репеннв задача управления з условиях неопределенности, а широкий разы ах прикладных работ по автоьйтизнцив различных динамических объектов шдвакуд проблему в ряд актуальных.

Пель работа ссотон? 2 создлянв аффективного способа управления перэходныы ретамоа хпзэтко-?зхвологзческого объекта натачав прибянхенкоЗ кодела.

Вазяейаиа задачи исследования зтоЗ проблеш следугциа:

- разработка пргнцигшажьных.полоаенкй предложенного способа управления 2 вшгвдеяпе' его сгок^лчсскнх особенностей;

- создание кошлскса адхорятагав по реаянзацлг слетели уп-. разделив с использованием составной нодшпг; .

' - гсследоватае процесса биосинтеза оясзтетрацшишна как объекта управления и аштащш рзЗатй систем управления, реализующей предложенный способ«

Метода дсоледованля. В работе кспадьзозалЕоь дохода теории управления, э тои числе фори&аязк /декретного данамячеоко-го программирования, а также матеиатачеокнй аппарат Параметрической чуествктолье&ст;!.

Реализация комплекса алгоритмов основана па ешояьвовшпщ поискового (управление) и беспоискового {кдоятафияация,озльт-- рацня) методов ресеет* эистремальннх задач.

При .выполнении сзстрзмалькых ребот применяется ыатеиати-ческое моделирование иссиедуешх объектов на ЭВМ.

Научная новизна. ЦрвдагоЕвн новый подход к управления по конечному состоянии Еестациояаршш объектом, состоялщй в специально организованной использовании в процессе управления £3-раорной и апостериорной информация. Разработка данного подхода позволила получить еледущие результата:

основным менеятоа пост&яовйз задачи рационального управления, использующего априорнуз и апостериорную ияфорглацЕз,является требование по- обеспеченна результата лучшего шаг, в крайнем случае, не худааго по сравяеяиэ с априорнш управлави-ен, вейденвш по исходной приближенной шдели;.

- предлагаемый способ рационального управления в условиях неопределенности содержат иахагшзи получения гарантированного результата коррекции априорного управления;

- получена в исследовано процедура поррокцзз шриорнох«

упразз'яля з л ^зэтсрзсч случаях п з сяу^ав дейстезя

. - г'оде-^фсгатгте угравлгмня процессом бэоепнтеза oscimapa- , п^гапл нсдазгло г^яхзззоо» управления лсткм oössstci до 'ссотагясД *:с"5лл.

Прзютпссгад даяясзсъ. Разработан ксшлехс алгоратя» ра-цпшалзного зирззлсгня, которая norte? бита яспользозаа прз разработке енота?; зяу.гпедая s 5а?атБЗСГ.~дгеп прпбжденисЗ ¡гещадз.

Результата работ:! .роэ.-язогаяяпэ з ccsíqbs ACT ГО отдедепвя <§зртаятгщп ярсзазодстаа сдс^тз^ашгзлнна э bsiso подсгстека рационального упрааязззя, :*ory? ^сггсльзсгзя»! пря разработав АСУ TÎI апглоглтг::" зреятеояотз.

Раарабсташ л ясредеая в ГСС ¿Ш, а тадгв в СО ФАН ййсгсяо-ГО ШЗ ЛС7 одпо^мег-нпя алгорз'плпосязШ я програхг.зяй додудя ТЗ-ЗИГ\ предяазЕЗпэян'-з для реалляапзз яоррепаая управления по ссзтагнсЛ •■одатл. ~'эду.г! предяазкачена для кярезого вс-

жгазозаяпя з хяъхо-5ар?!ацелгге0сяоЗ аро?-н1иеяяоста.

Реалззмпя 2 гзодргпяз результатов зееяедоваазя. Результата яссзедогаззя дчеесртагрс:шо5 работа зкодренн яра проентяровезяз проязеооз баоегдазза в производствах охептэароцж-.така.яоязстглгпп.л'^п'гпгша и зратрогацгна.

Орогтаггтг? ТьЭГЛ" гладрея во ЕНЙШТ "Прсиавтюз-

■кпа" п ягчеатзз идс-гпу: кятальяого средстса разработка гатегз--Ticc^cro о-Зоеяечегния eneren тяразлеязя.

"'¡тс-тка разработка рацяояажьяого управления йспатьзоса— sa ярд соадп-тга глгерлтг.'а уяргзлвяяя предсссоа явряодз'гесгоа ^"тстагетгаврз в зротэродзтве овсататрацахляна.

С."— ч. сдс-зс" ъЩ^тъ ст взедреетя результатов

ессг'гллет 48,4 тпз. ру&Г'/Д.

Аггг.'-^гя'.'г P3ÍCT4. Ссяс^^чч аодозаная дасввртадасазоЗ ргбо-

ты локвадавадись н обсугда.тась на пгдснк ер-шарах лгборатории 38 КнстЕтута проблем уврадшшг, на ©вшозауио но бзотех-ноеогйе и бкокнЕзнорин (Рига, 1978 р.), ва II БсёсовзноЙ ксжфэ-' - ренют "Моделирование слоение ХЕШяо^охнодогачесжах систем" (Новомосковск, 1979 г.), на Всесовзяш совещаний "Проблема создания а 01гат внедрения ¿СУ ТЯ пронзБодстаа лзкаретвояннх препаратов и витаминов" (Гровянй, 1981 г.), па 1У ЬооссэзноЗ конференции по комплексной мехшшвецжв и автош?;:;^.?;! процессов в гнтаяо-фврлацвБтачеслой яроьзщелностЕ (Белгород, 1981 г.). на Всасоазном йаучно-техничзскогл совецаяка "Состояние в перспектива разящий рьбот в области автоматического управления на базе _ использования Еычййкзтелыюй техника а цедасргаской арршшлоя-носта* (Белгород, 1983 г.), на Втором Всесоюзном совещании-семинаре молодых учение "Мах-ода кибернетики в химии и химической - технологии" СГрозшгй, 1984 г.). На Воессээнси совещания "Создание и внедрение малоотходной технеяогзк прововодства аятхгбзота-коб" (Москва, 1984 г.)в

Нублвкырга. По результатам ЕСоледоваяЕЙ опубязаовсяо 8 ра- ■ бот а получено одно авторское свздательстго ка звзобрзтеяйе.

Структура к объём работы. Лиссзртсцпя состоят зз введения,

четырех глав, заключения, списка использованных источников а прилоаензй. Изяоявна на 110 страницах игшнопасного галета, включая 14 рисунков в 9 теЗдгц.

• СОДБРНШЕ РАБОТЫ

Первая глава посвящена исследуемой проблема в целоа. В ней рассмотрен круг задач и условая использования создаваемых нето-доэ и содержится критический анваио есстоошл вопросов управления технолохтазенши объектшег по гопечко:^ ссетоянет в услова-

?

£К йошрэдахешозта, Hs ocjsosg вниоямянох-о ннажива яеиечепя иузгя рзшзгая вопросов аа Hosca уровне,

Хннш?о-тогаалогэтес1шо процесса периоди^язекого в яояуяеп-рераввогэ дйствзя отаоеяуоя я классу яннгатескнх объектов в " хярсятарзгузтез постоявши ягшгаеу переходного рознив прз про» Увдаашг процесса. В ггадуиепрорз/отсу прососе» в от.&гзяе от поря» одического допадагаояьяо в padc^ro sony по коду процэсса sechs?-оя каверзодьпкЗ поток.

Управлять данеянчеокяш apotra осей мошга лгбо anioaeasca начальна* условий, либо воздействием на переходный рэнзм. Пов-яо;шгу собстденве регдаионтнзж яо^юльках условий сбесгта*шшет-

i

ся габороа источников сырья н соответстаугалм оформлением тах-' нояокга,' к}'наиболее плодотворной вогвохяостьа по вспра-то ко-теищаяьяшг резервоа данаиэтгесяого обьогха яаяяотся аоэдейот-вяо яа персюдинй режш.

Известяне иетода управления гехвояогяпескша обьеятема по хоиошяф состоянии с ораептадзе2 ва пралошшая подучошз в реалах стохастического а агрового подходов. Стогссппгэсяш! теорая ' расшатрнвает стадаонарняо (кваззстетатарные) лзигггз'тзс.тзо . объентя а сдуюйноЗ среда е нзвсстгайш статпспргсскид харая-тернстянемз я яовструктпвность ее осяовшается аз ггорреяциз управления по переменным состояния. Ограниченность данного г^гэгода определяется стацаонарносты» объекта, поскольку а о асе объекта ыохут удовлетворять зтоцу требовшпга. 3. т со рот дофференда-аяьних игр неопределенность сястеиы объясняется нестацлонор-яосгьо объекта я основным прзодоа решения задача служат оряоя-тецая результата ка ааихудааа уолювля. Однако, тазоЗ подход враеалеы только для отвакяг-л: ?'< ¿gestos.

Конструктивность разрабйтэтйаи^го иетода управления а ус-лова« вяряорпой неопределенности иоад? бвть основана на раа-

■ - -.......В •

лизации потенциальной возшзшоота по корректагюшге нропгоаяру-». ющей модели объекта с аспсошвованивм шосгеряораой дафоркацин, поступающей с объекта»

Особенность задачи управления яо конечному состоянию состоит в том, что качество програынного управлензе (ваг результат решения задачи) зависит от точного знания свойств объекта на всем периоде протекания процесса. Эта особенность динамическое системы не позволяет механически перенести методику адаптивного управления .используемую для равновесных (статических) нестационарных объектов, на системы управления по конечному состояние. Ери адаптивном управлении модель нестационарного статического объекта корректируется по данный текущих измерений (т.е. уточняются текущие свойства объекта) и скорректированная модель затей иснользуетсу'дия" определения управлявших воздействий. Эффективность коррекции (адаптации) достигается тем, что цель управления системой не терминальная.

Поскольку коррекция априорного програшшого управления ди-вамаческим объектом по конечному состоянию лрадаолагает реализация) в реальном времени» то основной задачей в тенздаЛ ыомант времени является определение текущей составдящей программного управления. Конструктивность коррекции текущей составлявшей программного управления определяется точностью прогноза свойств объекта на текущем и поел едущем интервалах периода протекания процесса.'

В задаче управления прогнозирующая модель не учитывает не' стационарность объекта и на каждой такте управления с последующего интервала процесса мк еще не имеем информации .поэтому будем использовать возмоаность улучшения прогноза только на текущее время управления. Для использования результата локальной коррекции модели объекта в управлении введем определение.

Оз&аягсг?**, г^гететдащоа кодеиз яшнтеезо-

С-ЙЗЗЯТЗ zr.» Ч&ЪЪ'Ж-Ц ЗС.'^ГП; ЗВЗЖЗЯЯ йШ^-5 sasnsnîï. ИЭДЗЛЬ. з soTcpcl псзз'ггггз^м rcs-ys уотаетает-

rrcszrrzz гт-гсп тараезтрсз.

lJc;:rr?!, -го тгъпа: 'гр^гг^тесл модель агегядаснаряаго císcnn л - прсхг'сз^ csoTorrs

гсэтюкяезть ^глг:-::;-?^-"^ дапкэ о свъезтз д зя уто'яо-txt тэтгг:^ oeoísít- ci: гтЛг! п трад-щагегтсЗ егегэ рсзеязя • ют^.сгзяог? • ~'0.-i3rcr.3?& за гаяяса талтэ

ссзтжяу» i>or;— .....тп --г"-.--,гло^гл з aeS сясрреятароЕЗН-

нг^г^'-'-э'соп гг'4. "г:;-.-г: rœspsa.'ra s с^тзгзэ гнгзлч-ятт.гзгроп :гя ясмздтз'тгп гл-чрсзет гцрзорапяя, та результат p-'y;-'-™:'™ er-ío.l еяеррадагарешаязов yapas-

W3. otîi?":»c"T, тагравяявяя* воздеЗстгяа по

vr:~cíl йгззо.'.:.':?? ггяо.-згогзть опраерзуэ я аяойтеряор»

Г/'.^СЕЗГ-ГГЗ.Г^-'Г 'сл, отоа'гярясязоз гя§рр*кзд23

.•CT« л 5Г"стеаая о авряоршт управлавзяи«.

~rc::rí гагара гзпрпоряого упроздазгя арого- • лзхзя т p-i^.-îri • ¡r rvi*í ^г-ттгз.ирячаа.зосзсаьау фазогяо пэ-г^гс-г-гчз'.-зпя для утопаезая аа?а«втроз '-.г'-^т::!,г:-; r-t-î лг'.'-лг-::? —это уяразлвяя.т.резлязацяя квтвйа /л";--.-, -у-?.......^...j лт-->птгг:э тезуеза ^яеятаЗягадая вя-

Т ' ". г'*" ЛЗКЗряеЗК вЯЕЙСОЗ я ссй- ..

„лгтге «rjw\> rtr-ч уцргкиеялл.

"о ггг-г--:- rwr tt?ïs зоррахщз упрааяеягя по

Д-«* oÄcatca яра отсуготзяя ао-

тс^гарп дяй е*аяаряего едЭ'СШ -;irr,r: л îïяодгзеанаа еезуяьтотз рпеадо-

/отранока на яедторшгЯ елучаЭ s es^aS nosimsa оурашгчешйо

! . ' Расширят aaga^ узравазявя дастацкокБраш яешшввагш-

odsentea, опЕсавакст ураваенаек взда

rss Хп - вектор фазознх дергсеща?; v íi/j - упраамЕкцоа Боздейстазг; 2л - варлаэтр, нииюгкдайса всззввегеш • • ; m; F вектор-функция. Допоааазогаяо шшсстш прадега вшзвшш порекз?.

Походная цель упуавлвззл шеаз щд 1 , -

' • mase 0 = тал II f) • (3>

В scxoshoS шдаяя (I) х*:зсто ■ (Зудел ъ&ъемсприкпь поз-тояяшй параметр -2-, яайдвшшй пит раэугьтег апрчерней ешгро"« сеыецнз реального объекта иодеярэ_(1)

. ?п » * - ( 4)

где tr - равенство по определена».

Есяи решзнне задата (1), (3), (4) слезтгуот, то стрятегЕЭ управления ыэзно полушгь, ко олс будет неэдакватла рояльному объекту. Дш реалввашш ро?егшаяьвоЗ восг^ииостл по уауяаввю "ûxoro результата будем Есподьзовать текуцуa пнформацвз с объесть, полокав, что в результате телуцей пдентифякацзз на кедом такте упраменна происходит ^точзолае текущего значения пвра-иеъра •

.-•где Ч - локально ухочнеяяоо saa^ssse парегатра.

Окончательно вада^у редаов&шюгз уираэлзазл сфог^лтр^

и

огодувдга обрвзса: яаЯтя такув совояуиноег/» воздрЯ-

стшгй , назаваемуэ в даяьнейшеи ращоншшшм упрзвлааяек0 аотороо для произвольного Ха обеспечат сдедагцев еоотновеязе

Т(и*)*3°(ир) <«

J о

- значение ярятервя качества, подученное при реализации соответетвувдаго управления:

6/° - прогреика априорного управления, найденная решэна-еа задача (i), (3), (4).

Введен два взда параметрических чувстЕзтедгностей, кото-рае анаит вид

s^dut/dït (?)

(8)

где St,S(. - чувстЕИтольпоста текущей составляло3 оптинаяьясй прогршин управления соответственно к текучему ( ) з посяз-дупаецу ( Zc ) параметра«. Текуций параметр рассаатривавтся яа интервале + . а посдедувдий - [к*l, Mj .

Для условна яоррекциа управления вадхудиая вода чана отклонения поедздряззго параметра от ого априорного зяачепзя определяется шрааэяаез взда

76 ? , если Sign 5^/? С91

/г -гн . вела д?^ г1 JV'0/г

где - Еианев н верхнее граничные значения пареггатра;

a 7> - яапхудвее отклонение псследущвго параметра от граничного его значения.

Используя понятие составной воделв, яаяоаанное в определенна. ж ориентируя pesasse ил чанхудше условия яорревциа,процедуру управления иестадзенаг-^т даяямачесяии объектом сфорку-дзруеа в вида следуемого угва раде кия.

iA

Утвврзксвае» iberas '£) пефд жщют. -ggstcn ^врашшнжя s seosao уошоэ аштаав щщ,gas© вщтвщ* - :■>} ир&ееяя&е^ е непсшьаованаеи coarassofi jg^gesço-s^i^s ssejcs! «акте

ге) cío)

и* : ' -в виде ид « Í4}.<,«••» ; 3) caetera

V) - ejr» лвкеЁашг 4) фушгдет истинной сясяещ? У/íty) сшагэтрвчнне; 5) радасшамоа jnpaaaemra предотаавдэ? собой совозупнув последовательность jjeasssoBüBHUs вебсрсз яекущЕз соа-тавляаднх , щдчзн, еслв ва ïssîs i соблюдается условна iál^iáál, ¿.о

(где i - коэффициент (безравкзравЁ) ,иоршфу2щг£ отЕрЬзнве азе-кевтарнег отвловенвй по уаравлеюш) ,то впбвраатся es еслв нет - прв шбсрэ u¿ - аслозъоуетоя прогргта.псщучекнаа на предыдущей такте.

Тогда ир обесае-щ? шюзнеяне соотноданаа (6).

Наличие ограничений в систем se штоояг прандапвааышг бэ-«езеавй в процедуру ксрреаци sa нсашчепвеи с&учая.когда текущая ооставлявдаа прсграгкзого управяенвя ebxomstcs eu грлпз-це в, следовательно,чувствзтельзсста в такса слугао тершг сшгел. Использование ^увстЕительассгей, опредйлелиж для оно-теин без ограничений позволеоу проаввояать норревцззз s в tases случае.

Процедура верревдаи Dps векторе параметров построена по аналогов о процедарсЭ для csasspnoro параметра в конструктна» яооть ев основывается на адквтишоекг деЁстнвя napasssspm на текущув составлявщую прелраканом управлеша.

Ï3

В обпей сйгуеяо, ирз э^йте нгаваепня аиашз ,эр5ставтаг.^х> -?еЗ на тзвдтад (расшрзанш) я воеяедр^аи щторзааах.процзду-' рз Е0РРЗ?ЩЗВ увраетеЯЕЯ Г;0Д9р23¥ КСетОЯОЯТОЗ BQKtopa

отяяошглй пейяадущого наремегерэ, шрэдеяяеного со-отяоязпзеи зада

эсая Sim Т. Siijt S¡T

(12)

' t

" " 'к 1'- 8CÄ Sign Sjf& 1¡¡¿ si§n S¡r

г®»" ал - яшхудзая зедаэяа отклонений i - го яосдедуезего параметра о учётом взшшенол знаяа яувстватедьяостоа на J -да теяуцса aJ - ои последней стсданторзалвж. Ссотнояеяиа, шродаяящеэ условно кояструктявносга itoppsinçra для обцого случая выеат вяя

¡¿.Л. ' ... ,JL Л -L .

Иг-г- „Г „г^- (ft

ZZLsrJ'

Шаг срвгзровйнзя в левой гдя празоЗ частях соотноээшя (13) по сравяеязз о serci даекретазаяин объекта козвт бгггь уведэтзя а зазггсзгдестз о? частота еяегяг знаяоз соответственно в яла

В трэтьаЗ главе ссзедагя араггачвсаав аспекта рационального унрзажвная. Здесь рассмотрена особенности зспользоваявя кэ-тода раааоаальяого уярааяеяая в усдоваях aoaei, a такие реала-защит такого управления в аздо зсжгекса аагорзтеез: вяеятвйЕ-яздшв, йльтрацяя, коррвггЕД.

Иетользоэйяпй катода .-оррегг^:: ве составной ?«здвлй вртм-еттельно к остсйз о постха^з. ствечадгзе$ 1КГ уедшяяя (даввй-

к

возть 8адотс йЕЗДратачность доза« яауссокюте вшеха)» шее* некоторое огжтва т оравнеажэ е традкцгояпоЕ еадаче® jrrpaaus-нвя с обратной связш. Оно сосесш в~тоыг адо* душ коррекцгв ве~ обходаш. сешестнаа оценка тенррх параыэтроз н перененнах состояния, правей, такая задача оцеаот является веявне&зоа, а рс~ шенве ее-црЕближешо еттшальнш (квазисятзкшьяш) * Лдя сохранения вснструвтианоств (гарантароханноста) коррекции в втаа случае необходаш усилить требование к объекту, используя в соотношениях (Ш, (ХЗ) • , --' - . ' Реализация процедура коррекдан, определенной во второй главе, ограничена усдовгдаш линейности функции 44(^,2f_>, симметричности йуккцяшала реального объекта и далзна.сспровоадаться слознеьш вачзсленняда по определена® значений чусствятельяоо-ТбЗ. Еыш_реалпзуеша алгоритм будем строить яа основе прямей оценки нояструятзшзоста без использования значений козффадаея-тов -чувствйтеяьностей.то сяиыагся ограничение на линейность

^е) ' Соотношение.позвагшхйее осуществить такую оценку, ишет ввд

V р

ЯЯ9 e,Uy, ли* - OTSJtcssnsn тек?щих состаЕлявдях преграяшях управлений соответственно апраорного к рационального отнешталь-но условяо-испшдого. Усяовяо-астиняое управление определяется по составной шдаля» в котороЗ текуцлй параыэтр таэет скорректированное значение, а послодукянй - танхудаае.

Граничное значение последующего параметра .соответствуйте наихудшим условиям коррекции априорного управления ,мояно определить без испольвования аявяоа чувствательностей,опираясь яа тот факт,что текущая составляющая програшетого управления ус-

Х5

яотг.о- 'ло'ттт ебьеатт мо съжятво догага надоя-та to ккщг ввашдаш s ,

J'JOÏ нссзгзотрп^асоет »вотрви^ыгоЗ дероятзрпсгпкн EOSJK>-аш щп переходе а прсдесса одогог коясгруятапсзтп коррекщпт 'от epr^HöiP:; ояшпеяяЯ по ynpinxomai s срзгзсяп» результата управлений, равозэюшгюс /^я соответахзутг управлений, föm-чо, яуляо в процалтра йорраятл» о? есз7яс::?гт<!л (14) персЯтя s

ооотзодоягэ зт'г.з

(15)

где Уд(') ~ зтпоязо определенное рзаяпзооззоЯ уп-

раэлевзЗ соотготам^по а.трперюго п рацяояаянлого на уелегяо-, -яогсзяс?*

' /arsp'ir.T ::срр0здл:з

■ Î) Прпзгося'?о

2) Р0Г5220 О npcrpcyT-àcfS уПрЗВЛСЕПЗ по есзтагяс1 кодвлз о парзкэарпга я Я , Rе~ R я згдлсь па-^лзяисЯ (лярлерзоЯ) nporprr.r.tî гщл/влсязя;

3} рааяпзкрл тпра^гтзяпл ;

4) трйгпвазяо т-гтта управзсяи íl<* ß+i i

5) тезупзя (результат Яд » );

S) рогяпзо carnrt о програгглса упропдояпз по составлен о аарзгэтрпгл Л. "Яд , /?С-Я .(определенав рацзо-гтататого уггрзвлепял) ;

7) елраг.злсппа япэтгттЯ состампэдях йэятора поедвдутярпс П-Гфпмотроз, огв-гг.-тт?: ипйаудгятз усдовлги хорракцгя;

3) страдал erra о г:•.•*.•! "Л .¿мезгоэ для усдсляо—зсткяяого

прп апрлоряси а рац»сгал&воа управяеашзз; 9) срспсргп усдозал

■16 ■

|оояа да, го ХО)'

е<ш я®* - »ааяигедя-.зйрагябащ

преаддудого гсвта, и нершсед не 4) _ 10) реализация % перезшвсь програыгзз апрэорноге уп-равлеввя, в качестве которой используется врограгзга ¡/" %

II) вровзраа условия достагеааа пошшдеаго кк-та яорровщш управления {Л' ) - -

(если да, то гонад,

¿«Ж < % '

(осла нет, то 4) Стоааооть числоеноС реализации расчета воррекази в озвав-яда определяется еяозностьв репеяия "фгщвцзояяой задача враг™" . ргв&його управления. С учетом спеюрфзка алгоритма раозонельяо™-го управления (используется априорное? значение посяедущего параметра) ваийсаее'вййктпгяоЯ схемой сзрвделеязя программного увравлваия-яаляется метод дпяачзчесяого программирования, поо-яазьху в нем содержится функция, яогорал шкет дйть оярэдате-на заранее, что и упрощает получение решения в реальней врат-ни. Однако реализация дакаетчесяого програмизроваязя является сложной задачей, что ваяуянает использовать воясгсвза нагозн, яоторае хотя а давт решение в едва этеп (т.е.исЕлазсят нсеоль-• зевание предварительного ревете), во праятягеспя реазвзуе^й.

, Задача вдеатхфшадая яеегаязезараого объекта оостсн? 2 саз-ра-КЕНОм отеяе&изевив изменения сарамзтроа. Псопольгу цель те-яущей идентификации"локальная, целесообразно аспользоваяне прв-ека куссгяо-динейяой аппраксякадаи, что дает возмоеностъ з ка-"чеетве алгоритма текущей идентифаиацзя использовать янй метод наименьших квадратов.

' - ' В четвертей главе исследована эффегтзгзезть редаоавльяого управления прсцессоп биосинтеза оксжтетрздшшпа в ерп;о

17 .

описание реализация результатов диссертационной работа.

Методов исследования эффективности рационального управления процессом биосинтеза окептэтрец клина состоит в имитации яа ЭВМ различных способов управления (априорного, рационального и истинного) и сравнении результатов от этих опособов. Для оценки вклада а результат рационального управления от норэок-циа телущшс параметров дополнительно производится имитация стратегия типа детерминированного синтеза, яра которой управление корректируется только по переионкш состояния.

При исследовании за реальный объект принята модель процесса биосинтеза с внгкбзрувдиы эффектом вида

: _хЧ'х^х"__иг'

(1в)

хч ох*- сху х'г)

^ _ 7*х'х' их*

?*+хг*гЧх*)г 2* ц

о* х'(0)~х'о; г/; ос\о)*х01;

гдо Х\х\ X3 - концентрации соответственно биоиасся, питательного субстрата, делового продукта (антибиотика), г/л;

С - концентрация субстрата в с сшиты ваш ем погона, г/л (константа);

ЗГ'/ - объём кудатуральнсЗ зада ос та в ферментере, л; и - раат, аг?а г тзиюго субстрата (управление) пояпатнваадего потока, л/ч;

1* -параметра (?*= 2.7,0,8. 0.02, 1*= 0,4, г1» 0,2, 0,06, 30,0);

iiT ~ генущеа в конечноа врсш, 'с -Зс/-*-СГ/- начашше условия. В качестве приблиЕённой модели объекта нснодьЕоваио такде иввестноз уравнение. которое имеет упрощенную» структур взда

¡Г =

• 1

а -

их1

ос*

и(с-х*)___

^ос^ос1 их3

(17)

а*« и

04 сс*(0}=сс!; эсЧо)~сс03-, ^(о)*?^

где V- нестационарный параметр.

" :: Отличие модели (17) от объекта (16) соотоит в том, что параметр модели 1* представлен в уравнении объекта функциональной завношосгьв вида

7ГХЫ* СС'ОГ^ ССС4-

(18)

, Априорная идентификация модели (17) по определенна значения постоянного параметра Zt проводилась по данным (Л^Д?^ ) реализации уравнения (Г6) в десяти точках методом наименьших квадратов (МНЮ. В результате вдаодненнкх вычислений оценка параметра составила 0,0423. При текущей идентификации нестационарный параметр был представлен в мсщади (17) вырааени-ем вида

а +<тс1 (19)

где О, й - параметра, псдлеаащие определенна; - номер шага измерения на объекте.

Результата расчелся по определении паракэтров п корреяцзз упраллягаго: воздействий приведена в таблицах 1.2. В таблиц.» 3. сведши? результата от рационального (обозначение - "4"), *нс-татгого" ("I") я априорного ("2") управлений, а таклз от уяра-влегил кшй "дэтермгяяровалвмЗ синтез" ("3").

ССКОШЫВ РЕЗКГЬТАТН

1. Предлозен я разработан нова!! подход,позволяоцай использовать локальнае результата токуяеЯ идентификация а задаче управления по кснечзо;ду состояппп э условиях неопределенности.

2. Заполнена постсяоэга зрдзлл управления в условиях неси» "ределеяпостя (объект яестапиог'зряай) .предполагающая использование текущей • инфсря-элял с объекта я содержащая требование по об«~ спечопп» результата лупчего ялз, з яраЗнен случае ,яе худаего по сравяеяоэ с результате!.наЯдеияк?! по приближенной модели.

3. Процедура р'Еэяия задатз для некоторого класса снстеяг сфор'^улЕровгла в гяде утверждения.корректность которого доказала.

4. Определен» харахтерпае свойства сястеи»,использование которая позволяет оценить 8$фек?звяость предаазеиной процедура э палдс! конкретней случае.

5. Разрез стел алгоритм рэцясяального управления (процедура для пр«зятк,чес!;ого применения), оряенглроЕаинвЯ на чяслеяну» реатаззщзз з реальном вре?:эвн.

6. Расчетная часть «гтода (коррекяая по параметрам) реаяя-гозкза пз ЭЕЛ а виде програганого падая "Рехам* для исяользо-гсязя в зсслояолзпяэх я свстешх авкяатачвсаого управления (гнзэ. пЬ.-:р 50850000¿50 ГСО-МШ •

7. Рассмотрена сссбспесста й'жгазешгрсваяая снстекэ рацзо-зэхэтого управления в умоваях помет.

8. ?'пг,с.тярогз!Ш9 управлений процессся бяосиятеэп сясят*традр!«

. • ~" ' Ta&sca I

Saa^eHHK ?exymx napawerpoB

ilapaiiotpu ilffrepBam npcaecca s 3Ha^efßiij napauarpos■

30-55 55-80 80-105 105-130 130-180

Ö 0,05 0,042 0,035 '.0,028 • . 0,026 .■

d .0,0 -o.oooai -0,00053 -o.oooss ^0,0000?

TadaEna 2

PesyjiBraTa nfOTaxTOBOö Kappelns®

takth /npaias H e 6

Ui Ut. u3 U« i us Ut

i 401,3 ■ 180,3 131.1 140,4 151,7 130,2

2 - -" 2x£,8 120,3 133,5 140,6 135,3

3 - . - - 106,3 125,0 130,7 134,1

4 - - - .. 112,3 122,4 129,5

5 - . - - - iis, 6 127,6

6 - - - ~ 125,3

• Ttd.T.ma 3

CpasiraTanBrae ps3j.-i,Tory yspaziseiarä

■Blut yrr-•naane-Hm 7npaBÄ0irae or3 TBBHO— otbS

u, US Ui 1 U„ Us U6

I. . 391,4 212.3 102,6 110,1 118,8 126,5 19,4 100,0

2 148,6. 169,3 185,1 200,3 208,1 160,4 12.8 66,0

3 137, S 160. r 182,3 203,8 210,0 154,3 13,1 67,5

4 401,3 211.8 106,3 112,3 119,6 125,3 18,7 96,4

адина яа ЗЕМ показала эффективность рационального управления э сравнении с априорным, что согласуется с оаидаещм результатом рспеязя з» следовательно» не противоречит теоретикасиим по-дозеншш и взводам.

9. Оаногнаэ результата исследований исдользсзаян а внедрена при проектировании упрааляеких процессов биосинтеза а производства ояситетрагржяина » пенициллина, яанашцвяа я эритромицина, a TSKse при разработке АСУ TÏÏ микробиологических производств. Общий годовой элоясетчесхзй эффект от внедрения соста-вия 48,4 Tsc. рублей. На техяичаские решения,разработанные э проггзссо восдадоваяиЗ.получено одно авторское свидетельство.

,П Г Б Л й К А Ц И И

Основное содерзаяие диссертации опубликовано в работах:

I. Лаяеев О.Г., В®шаев Й.Н., Шнкарь В.й..Мояьяин В.А., 1евнн H.H. Системный подход к анализу н синтезу управления пе-раодичесш! процессом феретнтеции.- В сб.: Бзотахнодогия а бно-знзеяерня.- Тезнсв доял.симпозиума. Toa З.Рига.Зинатне, 1978 г. С. 66-67.

а. Лояеев Ю.Г., Вврипаев И.Н., Шинкарь В. И., Монькнн S.A., Левин Я. II. Т^еооггнтя к автеттиэированной системе управления периодачзелгоз процессе* ферглзнтаа^т - В сб. : Биотехнология з бнодаганеряя - Тезиса дол. еяетозвунз. Том 3, Para, Зияатна, 1373 г. С. 51.

3. Мсяшга В. А., Лаяеов Ю.Г. .Сухов В.А., Па-трос im U.M. Модель изменения азташостя ояегтвтрадаютяа при <$ермевтадав.-Вопроса npOinmeHHOt кнбарнэтщя. 1>угш ЛНйХА. i960, вал. 65,

С. 23-24. • .

4. Иояькпяг В.А. .Близтез В.П., Куяебякяиа Л. А. Оптимальное

управление процессо>з биосинтеза аптябиоников,- В сб.: прсбдеик создания к сякт внедрения АСУ тсхнояогкчзсяики крсцбсс-s'it производств лешаротвзших препаратов к витаминов,- ТС-12,ия: Л, ЦНИИТЭИ приборостроения. М., 1381, С. Г9-20.

5. Монькин. В.А., Лакеев Ю.Г. » Близкий В.П., Ефремова Е.В. Нехоторне результата исследования на модели процесса биосинтеза окСЕтетрацик.тана.- В сб.: Тезиси докладов 1У Всеоошиой кон-ференцип по комплексной иеханизацки s авго^тизвдан процессов

3 *шико-4ариацевтаческой прогзкиояностп.- Ы., ЩШИаедпрон, 1981. С. 135-136.

6, Моньяин В.А. Рациональное управление периодически! процессом бносянтеэа антибиотиков в условиях неопределенности.- В сб.: Тезиса докл. Всесоюзного научно-технического совещания "Состояние и перспективы развитая работ в области автоматизации управления на база использования вычислительной техники в медицинской проиналенностн.-Ы., ЦБНТКмедпром, 1983, С. 66-67.

?. Ефремова Я,В., Монькмн В.А. Рационаяьное управление периодический процессом биосинтеза антибиотиков с использование« приблнаенной подели.- В сб.: Методы кибернетики в химии v химической технологии.- Тезиса докл. Второго Всессшного совещания-семинара молодя* учеззх. Дознай, 1У04, С. 158.

8. Монькив В.А., Бяязнвк В.П., Ефремова Н.В. Определение оптимального pesnisa управления дазаьаческта объектом.- Информационный бюлетень "Алгоритма в программы". И. , ШТИЦегггр

1986, вып. 2 (71). С. 57.

9. Авторское свидетельство Л 1304837. Способ управления процесс см массовой кристаллизации из растворов. Ханукаев Я.А., Левин H.H., Чернер С.М., Ковькнн В.А.- Опубликовано в БЛ1.

1987, Д 15,

г Грозный, НПС "Проыавтоматкка" эак. тар. ICO экз. 02.07.91