автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Разработка и исследование моделей технологического процесса производства карбонильного никелевого порошка как объекта управления

На прг--------------

005001591

Шевцов Игорь Валерьевич

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА КАРБОНИЛЬНОГО НИКЕЛЕВОГО ПОРОШКА КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ

Специальность: 05. 13.06- Автоматизация и управление

технологическими процессами и производствами (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 О НОЯ 2011

Санкт-Петербург - 2011

005001591

Работа выполнена на кафедре автоматики и процессов управления Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина).

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Шестопалов Михаил Юрьевич Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Шариков Юрий Васильевич кандидат технических наук, доцент Анушина Екатерина Сергеевна

Ведущая организация:

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Защита диссертации состоится » 2011 г. в'!" часов на

заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.238.07 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) по адресу: 197376, г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан

Ученый секретарь

совета по защите докторских и

кандидатских диссертаций Д 212.238.07

кандидат технических наук,

доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современные отрасли промышленности, такие как аккумуляторная, автомобильная, электронная широко применяют в качестве исходного сырья продукты карбонильной технологам рафинирования никеля. Это обусловлено достоинствами карбонил-процесса, среди которых малая энерго- и материалоемкость, высокая чистота продукта, возможность получения никеля в различных состояниях (в виде порошков, дроби и покрытий, а также в виде полуфабрикатов и изделий), изящество аппаратурного оформления и возможность автоматизации.

Исследованием карбонил-процесса, история которого насчитывает более ста лет, занималось большое количество ученых, среди которых L. Mond, С. Langer и R. Nasini, A. Mittasch, W. Manchot, M. Windsor и A. Blanchard, H. Behrens, J. Anderson, H. Reicher, W. Hieber и T. Sotodsaki.

Среди отечественных ученых, внесших значительный вклад в развитие теоретической базы карбонильной технологии, следует отметить академика

A. Н. Несмеянова, сотрудников ГНИИХТЭОС В. Г. Сыркина и

B. Н. Прохорова, сотрудников института «Гипроникель» Н. А. Белозерского, А. Я. Кипниса, А С. Мнухина, JI. В. Бикетову, Е. М. Вигдорчика, А. Е. Рюмшина, а также сотрудников институтов ЛГТИ, ЛГПИ и МИСиС.

В конце 90-х годов XX века в связи с интенсивным развитием аккумуляторной промышленности компании «Норильский никель» потребовалось создание новых типов карбонильных никелевых порошков для производства никель-кадмиевых герметичных щелочных аккумуляторов. Технология, обеспечивающая получение порошка с заданными свойствами и требуемой структурой, была разработана совместно с ОАО «Институт Гипроникель» и реализована в 2001 году на базе цеха карбонильного никеля ОАО «Кольская горно-металлургическая компания», расположенном в г. Мончегорске.

С начала эксплуатации показатель эффективности функционирования автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУТП) производства никелевого порошка, определяемый по качеству выходного продукта, составил около 60 %. Так как изменения конструктивного и технологического характера были внесены на этапе проектирования, возможным направлением повышения эффективности технологического процесса (Ш) явилось применение мер информационно-алгоритмического характера, т. е. совершенствование системы управления.

Среди вопросов, решаемых при разработке АСУ ТП, проблема

построения адекватной математической модели является одной из самых важных и сложных. Однако работ по математическому моделированию непрерывных технологических процессов производства карбонильного никелевого порошка и синтезу на этой основе АСУ ТП до настоящего времени выполнено мало.

Наибольшее развитие исследования карбонильной технологии получили в трудах сотрудников лаборатории газофазной металлургии института «Гипроникель». Однако следует отметить, что целью их исследований являлось выявление свойств микрокинетики процессов, в то время как в промышленной установке разложение тетракарбонила никеля (ТКН) осложнено процессами смешения и нагрева в объеме аппарата, т. е. массо- и теплопередачей.

Результаты исследований ученых под руководством Е. М. Вигдорчика, установивших явление восходящих потоков в рабочем пространстве аппарата разложения ТКН, могут быть использованы в настоящем исследовании в качестве отправной точки для учета взаимовлияния тепловых зон.

Среди исследований следует особо отметить математическую модель А. Е. Рюмшина, описывающую на содержательном уровне влияние технологических переменных на процесс формирования частиц никеля.

Вопросами автоматизации объектов карбонильной технологии уделялось незначительное внимание ввиду ограниченности их распространения. Сотрудниками МИСиС были предложены различные системы управления карбонил-процессом по косвенным переменным, основанные на использовании линейного соотношения между насыпной плотностью, температурой верхней зоны и скоростью подачи ТКН. Невозможность применения разработанных систем управления к ТП производства порошка марки ПНК-С заключается в том, что в предложенных моделях не учитывается распределение температуры по объему аппарата разложения, а также в том, что модель формирования свойств порошка представлена в них апериодическим звеном первого порядка, тогда как уже на уровне содержательной модели наблюдается более сложная зависимость.

Таким образом, несмотря на интенсивное промышленное использование карбонил-процесса, попытки его детального изучения затруднены сложностью и обратимостью процесса термической диссоциации ТКН. С появлением технологии производства новых типов карбонильных никелевых порошков возникает необходимость создания эффективной системы управления этим ТП. На основании вышеизложенного исследование ТП

производства карбонильного никелевого порошка с целью выявления путей повышения эффективности его функционирования является актуальной задачей как с научной, так и с практической точек зрения.

Объектом исследования является установка для получения карбонильного никелевого порошка марки ПНК-С, принадлежащая акционерному обществу «Кольская горно-металлургическая компания» (филиал ОАО «Норильский никель») и расположенная в г. Мончегорске.

Предметом исследования является ТП производства никелевого порошка путем термической диссоциации паров ТКН как объект управления.

Целью работы является разработка и исследование моделей технологического процесса производства карбонильного никелевого порошка марки ПНК-С как объекта управления для выявления путей повышения показателя эффективности функционирования АСУ ТП, определяемого по качеству никелевого порошка, с применением современных средств компьютерного моделирования.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи.

1. На основе системного подхода выполнить декомпозиционный анализ объекта управления по функционально-целевому признаку и разработать концептуальную модель АСУ ТП производства никелевого порошка.

2. Разработать структурные модели подсистем ТП производства никелевого порошка на основе физических законов, которым подчиняются процессы, протекающие в аппаратах установки.

3. Разработать параметрические модели подсистем ТП с использованием ретроспективной идентификации.

4. Разработать нечеткую модель подсистемы формирования физико-технологических свойств никелевого порошка на основе экспертных знаний.

5. Используя компьютерную модель системы управления производством никелевого порошка, определить пути повышения показателя эффективности ее функционирования, определяемого по качеству никелевого порошка.

Методы и средства исследования. Для решения поставленных задач в работе использованы принципы системного подхода, блочный принцип построения моделей химической технологии, методы моделирования

сложных систем, методы теории идентификации, теории управления, методы нечеткой логики и современные компьютерные средства моделирования.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Концептуальная модель АСУ ТП производства никелевого порошка.

2. Структурные модели подсистем ТП производства никелевого порошка.

3. Параметрические модели подсистем ТП производства никелевого порошка.

4. Нечеткая модель подсистемы формирования свойств никелевого порошка, основанная на экспертных знаниях.

5. Рекомендации по повышению показателя эффективности функционирования системы управления процессом, определяемого по качеству никелевого порошка.

Достоверность полученных результатов обеспечивается следованием принципам системного подхода к анализу объекта управления; корректным применением законов, которым подчиняются процессы в аппаратах установки; оцениванием качественной адекватности моделей подсистем в частотной области и количественной адекватности моделей во временной области на контрольных участках; оцениванием адекватности полученной нечеткой модели содержательному описанию и экспериментальным данным; выполнением принципа иерархичности моделей подсистем при разработке путей усовершенствования системы управления.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1. Концептуальная модель АСУТП отличается иерархической трехуровневой структурой и позволяет выявить недостатки и пределы возможного улучшения подсистем управления каждого уровня с учетом целей вышележащих уровней.

2. Структурные модели подсистем ТП отличаются детальным описанием процессов, протекающих в аппаратах установки, на основе фундаментальных физических законов, и позволяют раскрыть внутреннюю структуру взаимосвязей переменных отдельных подсистем.

3. Параметрические модели подсистемы ТП отличаются высокой степенью адекватности экспериментальным данным в частотной и временной областях и позволяют разрабатывать методы и алгоритмы настройки устройств регулирования и управления.

4. Нечеткая модель подсистемы формирования физико-технологических

свойств никелевого порошка, основанная на экспертных знаниях, позволяет интерпретировать взаимосвязь технологических переменных ТП с физико-технологическими свойствами никелевого порошка.

5. Компьютерные модели АСУ ТП производства никелевого порошка отражают динамику поведения ТП в целом и позволяют сформулировать рекомендации по повышению эффективности функционирования системы управления.

Практическая ценность полученных результатов заключается в следующем:

1. Иерархический принцип управления, заложенный в концептуальную модель АСУТП, может стать основой стратегии модернизации системы управления.

2. Структурные модели, описывающие ТП как взаимодействие функциональных подсистем, создает предпосылки для дальнейшего усовершенствования топологии и структуры системы управления.

3. Параметрические модели позволяют настраивать параметры регуляторов в процессе эксплуатации АСУ ТП.

4. Нечеткая модель подсистемы формирования свойств порошка может стать основой для разработки экспертной системы управления ТП производства никелевого порошка марки ПНК-С.

5. Рекомендации, полученные в ходе исследования, могут быть использованы для повышения показателя эффективности АСУ ТП производства никелевого порошка, определяемого по качеству выходного продукта.

Реализация результатов исследования

Работа выполнялась в рамках НИР «Разработка методов анализа нелинейных динамических систем и интеллектуальной обработки информации для моделирования и поддержки задач управления» по заданию Министерства образования и науки Российской федерации в 2011 году.

Результаты работы использовались при подстройке параметров регуляторов действующей АСУ ТП производства карбонильного никелевого порошка, принадлежащей ОАО «Кольская горно-металлургическая компания».

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертации докладывались на X,

s

XI, XII и XIII международных конференциях по мягким вычислениям и измерениям (г. Санкт-Петербург, 2007-2010 гг.), 11-ой международной конференции "Инновации - 2008" (г. Ташкент, 2008 г.), 5-ой научной конференции «Управление и информационные технологии» (г. Санкт-Петербург, 2008 г.), 6-ой научной конференции «Управление и информационные технологии» (г. Санкт-Петербург, 2010 г.), 64-ой научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава СПбГЭТУ (г. Санкт-Петербург, 2011 г.).

Публикации

Основные теоретические и практические результаты диссертации опубликованы в девяти статьях и докладах, из них две публикации в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных в действующем перечне ВАК. Доклады доложены на восьми международных и всероссийских конференциях.

Структура работы

Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов с выводами и заключения, списка литературы, включающего 117 наименований, 11 приложений. Основная часть работы изложена на 186 страницах машинописного текста. Работа содержит 41 рисунок и 5 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении дана общая характеристика исследуемой проблемы, обоснована необходимость и актуальность разработки моделей ТП производства карбонильного никелевого порошка. Сформулированы цель и задачи исследования, определены методы разработки моделей различных подсистем. Приведена краткая характеристика полученных научных результатов. Дана краткая аннотация разделов диссертации.

В первом разделе на основе декомпозиционного анализа АСУ ТП производства никелевого порошка по функционально-целевому признаку разработана концептуальная модель АСУТП, состоящая из трех уровней управления: оперативного, технологического и технико-экономического (рис. 1).

Анализ ТП как объекта управления (ОУ) выявил особенности, снижающие эффективность использования традиционных методов

моделирования и управления: отсутствие математических моделей, адекватно отражающих процессы, происходящие в рабочем пространстве аппарата разложения на макрокинетическом уровне; дискретность обратной связи по качеству продукта, обусловленная сложным аналитическим контролем; нестационарность и стохастичность процессов, происходящих в подсистемах ТП; многомерность и многосвязность ОУ, имеющего большое число прямых сепаратных и обратных перекрестных связей; распределенность параметров ОУ, вызванная пространственной протяженностью аппаратов; нелинейность математического описания, обусловленная сущностью явлений, протекающих в подсистемах ТП; ограниченность применимости методов идентификации многомерного ОУ, охваченного обратными связями.

Рис. 1. Концептуальная модель АСУ ТЛ производства никелевого порошка

С помощью концептуальной модели АСУТП был выявлен основной недостаток системы управления, заключающийся в концентрации технологических и технико-экономических целей управления на одном уровне, на котором функции управляющего устройства выполняет лицо, принимающее решение (ЛПР). Этот недостаток является причиной низкого показателя эффективности АСУ ТП по качеству никелевого порошка, составившего 64 %.

С целью дальнейшего исследования был предложен комбинированный подход к разработке моделей подсистем ТП, включающий аналитический, экспериментальный и экспертный этапы.

Второй раздел посвящен разработке математических моделей подсистем ТП производства никелевого порошка на основе детерминированного подхода к описанию физических процессов, протекающих в аппаратах установки.

В результате декомпозиционного анализа ТП представлен состоящим из подсистемы подготовки паров ТКН, подсистемы подготовки оборотной окиси углерода, подсистемы разложения паров ТКН и подсистемы формирования свойств никелевого порошка.

Подсистема подготовки паров ТКН представлена линеаризованными стационарными моделями с сосредоточенными параметрами, учитывающими взаимосвязь основных переменных ТТТ.

Подсистема подготовки оборотной окиси углерода имеет значительную протяженность газопроводов, поэтому представлена линеаризованными стационарными моделями с распределенными параметрами, которые при помощи дифференциально-разностной аппроксимации приведены к моделям в пространстве состояний, адекватным исходной модели в практически значимом диапазоне частот.

Подсистема разложения паров ТКН конструктивно состоит из двух компонентов: подсистемы нагрева реторты и подсистемы формирования теплового профиля рабочего пространства аппарата разложения. Подсистема нагрева представлена моделью ячеечной структуры. В качестве модели подсистемы формирования теплового профиля выбраны две гипотезы: модель идеального вытеснения и диффузионная модель. Особенностью диффузионной модели (1) является учет восходящего теплового потока, описываемого переменным коэффициентом тепловой диффузии Дэ (2)-

ср.с^р.рРр.с ^ - _ср.с&р.с ^ ^р.рРр.с^х.р^х.р +

^ (*)(©(*,,) - е(*,0)+5р.р А,

(1)

Яр.рРр.с —^-1 = -£р.с —<*р.рРр.с*х.Р ОКМ, 0 < г < 1р.р, где Ср с, рр с - удельная теплоемкость и плотность реакционной смеси соответственно, Дж/(кг-К), кг/м3; 5р р, ¿р р - площадь поперечного сечения и высота реторты аппарата разложения, м2,м; gpc,C(z,t) - массовый расход концентрация паров ТКН реакционной смеси, кг/с, кг/кг; Ад (г) -

переменный по высоте аппарата коэффициент теплопередачи от устройства нагрева к рабочему пространству, Вт/(м-К); ©(г,?), 6(2,?) - температура устройства нагрева и реакционной смеси соответственно, К; Я,х р - удельный

тепловой эффект реакции, Дж/кг; г - пространственная координата, выражающая расстояние вдоль оси аппарата от верха реторты, м.

Константа скорости реакции разложения паров ТКН подчиняется закону

Аррениуса р (9) = е с-1, где £-энергия активации, Дж/моль. Граничные условия по Данквертсу: для верхней границы

На основе структуры разработанных моделей подсистем определена взаимосвязь отдельных переменных ТП, а также оценены границы адекватности в частотной области для всех подсистем с целью последующей статистической идентификации. Для тепловых процессов частотный

Подсистема формирования свойств никелевого порошка представлена содержательной моделью, разработанной на основе имеющихся сведений о макрокинетике процесса формирования частиц никелевого порошка.

Третий раздел посвящен коррекции структуры и оцениванию параметров моделей ТП. Модели статики получены на основе результатов полиномиальной регрессии. Для получения динамических свойств моделей, не охваченных обратными связями, использовались регрессионные модели.

Поиск параметров моделей подсистем в контуре САР произведен в два этапа. Во-первых, по методу трапецеидальных вещественных частотных характеристик (рис. 2) рассчитаны обобщенные переходные процессы по каналам управления, во-вторых, выполнена настройка параметров моделей этих подсистем по методу идентификации с настраиваемой моделью.

Количественной степенью адекватности во временной и частотной областях являлась проверка моделей на контрольных участках (рис. 3).

Е

для нижней границы

диапазон равен От <10 1 рад/с, для гидроаэродинамических <101 рад/с,

-у

для химических процессов < 10 рад/с.

Рис. 2. Аппроксимация вещественной Рис. 3. Сравнение поведения.модели и

частотной характеристики объекта па контрольных участках

Результаты оценки адекватности показали высокую степень близости поведения моделей подсистем экспериментальным данным (87%).

В четвертом разделе разработаны две конкурирующие нечеткие модели подсистемы формирования свойств никелевого порошка на основе экспертной информации. Первая модель построена по результатам опроса операторов-технологов, структура второй модели получена с помощью визуализации трехмерных изоповерхностей реакции с последующей их интерпретацией базами правил нечеткого логического вывода (рис. 4).

Рис. 4. Пример визуализации Рис. 5. Параметры ФП нечеткой

изоповерхности реат(ии переменной ТЗ-У

Изоповерхности получены путем разбиения многомерного пространства

значении технологических переменных на подпространства по методу а -сечения.

Задача определения параметров функций принадлежности (ФП) нечеткой модели (рис. 5) решалась как оптимизационная использованием генетического алгоритма поиска. Для реализации алгоритма искомые параметры были закодированы в один вектор СЬ (хромосомный набор), представляющий собой упорядоченную совокупность параметров ФП (генов):

переменная ТЗ-1

СЬ

ФШ

^Г3-1Н >СТТЗ-1>СТЗ-Ь «Т3-1В . термТЗ-1н терм Т3-1с терм Т3-1В переменная ДР

переменнаяТЗ-У!

переменная ФШ

°ФШ

<2,2

терм ФШ<2 2

'аФШ_2>5'СФШ^2,5 ; терм ФШ„2 5

аФШ

где

нечеткой

ТЗ-1,..., ФШ - лингвистические переменные ТЗ-1^,..., ФШ^ - соответствующие им термы; а^, Ъ^, ст^, с^ - искомые

параметры ФП.

На составляющие вектора СЬ накладывались ограничения, обеспечивающие лингвистическую правильность нечеткой модели. Длина хромосомного набора составила 40 генов, число индивидов популяции 800. Результаты оценивания параметров нечетких моделей позволили принять для дальнейшего исследования нечеткую модель, основанную на визуализации, степень адекватности которой составила 85 %.

В пятом разделе произведена агрегация компьютерных моделей отдельных подсистем в иерархическую модель ТП производства никелевого порошка (рис. 6), имеющую 12 входных управляющих воздействий, 11 оперативных переменных и семь технологических переменных, а также две переменные, описывающие свойства никелевого порошка.

Для дальнейшего исследования модели подсистем ТП были представлены в форме передаточных матриц, при этом эквивалентная передаточная матрица разомкнутой многомерной системы автоматического регулирования (МСАР) преобразована к виду:

\У(.у) =

(Е-ад-^НМ + ЛВД)

Щл),

(4)

u ot

u_vp ■

i ht

£34.

TCN PREPARATION

-»|h_ot -*h_vp -*jt_vp

I I

I и

I v

I VI

|u_gp|—*■

¡_sp

30— -

J*

Ci

T i

fs

bd

QUALITY MODEL

T H

*■ T iii

> T iv

T v

T vi

DECOMPOSITION KETTLE —►fi

t_gp

q_gg

CO PREPARATION

Pue. 6. Компьютерная модель ТП производства никелевого порошка где W(s) - эквивалентная передаточная матрица подсистем; Е - единичная матрица; H(s) - передаточная матрица прямых сепаратных связей; L(s), M(s) - передаточные матрицы прямых и обратных перекрестных связей соответственно, R(.s') - передаточная матрица регуляторов.

Анализ степени связанности каналов, выполненный с помощью матрицы Бристоля, выявил существенное взаимовлияние положений клапанов подачи окиси углерода на расход газа в аппарат разложения, а также взаимовлияние температур первых двух тепловых зон. Оценка устойчивости, выполненная по критерию Найквиста для МСАР, показала, что все подсистемы действующей АСУ ТП устойчивы. Анализ качества управления подсистемами ТП основан на построении переходных процессов,

являющихся реакцией на распространенные в процессе эксплуатации управляющие воздействия. Качество управления, оцениваемое по временным характеристикам переходных процессов исходной СУ (рис. 7) признано неудовлетворительным.

Рис. 7. Сравнительный анализ переходных процессов в АСУ ТП

На основе разработанной концептуальной модели АСУ ТП производства никелевого порошка принят подход к построению подсистем управления, заключающийся в последовательном синтезе (параметрическом, структурном и топологическом) на каждом уровне управления, начиная с оперативного.

В результате моделирования переходных процессов суммарная площадь выбросов разработанной системы управления меньше исходной на 17 %, что свидетельствует о повышении показателя эффективности АСУ ТП до 81 %.

На основе полученных результатов обоснованы рекомендации по усовершенствованию системы управления по уровням управления. На оперативном уровне предложена схема многомерного регулятора, обеспечивающая компенсацию взаимовлияния внутренних перекрестных связей на расход окиси углерода в аппарат разложения, а также алгоритм связного программного управления положениями клапанов рукавных фильтров для снижения влияния волновых процессов на давление в нижней части рабочего пространства аппарата. На технологическом уровне разработана каскадная схема регулирования давлением паров ТКН в испарителе, а также многомерный регулятор для стабилизации значений температуры теплового профиля в рабочем пространстве реторты. Для технико-экономического уровня предложен тепловой профиль рабочего пространства аппарата разложения, оптимальный по качеству порошка при

минимуме суммарной тепловой нагрузки в рамках технологического регламента установки для получения карбонильных никелевых порошков марки ПНК-С.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Технологический процесс производства карбонильного никелевого порошка является сложным объектом, функционирование которого возможно только в составе соответствующим образом организованных систем управления. Исследование его свойств в целях поиска путей совершенствования систем управления представляет существенный интерес для интенсификации производства и повышения качества физико-технологических свойств никелевого порошка.

• Одним из современных способов исследования динамических свойств сложных объектов является компьютерное моделирование и имитация. Разработки и исследования, проведенные в рамках диссертации, вносят существенный вклад в проблематику разработки и исследования моделей ТП производства никелевого порошка, имеющую важное практическое значение.

• Установку для получения никелевого порошка целесообразно рассматривать с позиций системного подхода как иерархию взаимосвязанных подсистем направленного действия, состоящую из трех уровней управления: оперативного, технологического и технико-экономического.

• Математические модели аппаратов установки могут быть разработаны на основе теоретико-экспериментального подхода. На основе материально-энергетических балансов в подсистемах строятся исходные системы нелинейных дифференциальных уравнений с распределенными параметрами, которые после процедуры упрощения позволяют выбрать класс и структуру моделей, а также области адекватности с точностью до значений параметров. Последующая ретроспективная идентификация позволяет получить оценки параметров и тем самым полностью определенные модели.

• Зависимость физико-технологических свойств никелевого порошка от значений технологических переменных целесообразно представить нечеткой моделью, построенной на основе экспертных знаний.

• Существенное повышение эффективности функционирования ТП без внесения изменений технологии и конструкции аппаратов возможно путем применения мер информационно-алгоритмического характера, т. е. усовершенствованием системы управления.

К числу основных научных результатов следует отнести:

1. Модель установки для получения никелевого порошка в форме иерархической структуры, позволяющую выявить системный характер взаимосвязи процессов и аппаратов, образующих сложных объект управления.

2. Концептуальную модель АСУ ТП производства никелевого порошка, выполненную на основе системного подхода, позволяющую выявить недостатки и пределы возможного улучшения подсистем управления каждого уровня с учетом целей вышележащих уровней.

3. Структурные модели подсистем ТП производства никелевого порошка на основе физических законов, которым подчиняются процессы, протекающие в аппаратах установки и позволяющие раскрыть внутреннюю структуру взаимосвязей переменных отдельных подсистем.

4. Параметрические модели подсистемы формирования значений технологических переменных, полученные путем ретроспективной идентификации, отличающиеся высокой степенью адекватности экспериментальным данным, позволяют настраивать параметры регуляторов в процессе эксплуатации АСУ ТП.

5. Нечеткую модель подсистемы формирования физико-технологических свойств никелевого порошка на основе экспертных знаний, позволяющую качественно представить поведение ТП на макрокинетическом уровне и стать основой для разработки экспертной системы управления процессом.

6. Компьютерную модель ТП, дающую возможность проводить эксперименты с целью изучения свойств объекта и усовершенствования АСУТП.

7. Рекомендации по повышению эффективности функционирования системы управления ТП производства никелевого порошка, структурированные по трем уровня управления, позволяют существенно повысить показатель эффективности функционирования АСУ ТП по качеству никелевого порошка.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах.

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК России:

1. Шевцов, И. В. Разработка тепловой модели рабочего пространства разложителя карбонила никеля как объекта управления [Текст] /

И. В. Шевцов // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ» / С. - Петерб. гос. электротехн. ун-т. - СПб., 2010. - Вып. 7. - С. 66 - 70.

2. Шевцов, И. В. Разработка модели движения газа в газопроводе с учетом волновых явлений [Текст] / И. В. Шевцов // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ» / С. - Петерб. гос. электротехн. ун-т. - СПб., 2010. - Вып. 10. -С. 101-107.

Другие статьи и материалы конференций:

1. Шевцов, И. В. Применение метода экспертных оценок для проектирования системы управления ТП разложения паров тетракарбонила никеля [Текст] / И. В. Шевцов, М. Ю. Шестопалов // Сб. докладов Х-ой междунар. конф. по мягким вычислениям и измерениям, г. Санкт-Петербург, 25 - 27 июня 2007 г. - СПб., 2007. - Т.2. - С. 92 - 98.

2. Шевцов, И. В. Моделирование ТП разложения паров тетракарбонила никеля [Текст] / И. В. Шевцов, М. Ю. Шестопалов // Сб. докладов Х1-ой междунар. конф. по мягким вычислениям и измерениям, г. Санкт-Петербург, 25-27 июня 2008 г.-СПб., 2008.-Т. 1.-С. 100-102.

3. Шевцов, И. В. Методы построения математических моделей и систем управления непрерывным ТП на основе интеллектуальных технологий [Текст]/ И. В. Шевцов, М. Ю. Шестопалов // Сб. трудов 11-ой междунар. конф. «Инновации - 2008», г. Ташкент, 24-25 октября 2008 г. - Ташкент, 2008.-С. 191-192.

4. Шевцов, И. В. Разработка и исследование моделей ТП генерации паров ТКН как объектов управления [Текст] / Д. X. Имаев, И. В. Шевцов, М. Ю. Шестопалов И Сб. докладов XII-ой междунар. конф. по мягким вычислениям и измерениям, г. Санкт-Петербург, 25 - 27 июня 2009 г., -СПб., 2009. - Т. 2. - С. 59 - 65.

5. Шевцов, И. В. Концептуальная модель АСУ ТП разложения паров тетракарбонила никеля [Текст] / Д. X. Имаев, И. В. Шевцов // Управление и информационные технологии: сб. докл. 5-ой науч. конф., г. Санкт-Петербург, 14 - 16 октября 2008 г. - СПб., 2008. -Т. 2. - С. 127 - 131.

6. Шевцов, И. В. Применение генетического алгоритма для настройки нечеткой модели ТП разложения паров ТКН [Текст] / И. В. Шевцов, М. Ю. Шестопалов // Сб. докладов XIII-ой междунар. конф. по мягким вычислениям и измерениям, г. Санкт-Петербург, 24 - 26 июня 2010 г. — СПб., 2010.-Т. 1.-С. 61-64.

7. Шевцов, И.В. Идентификация модели секции нагрева реактора разложения карбонила никеля в контуре управления [Текст] / И. В. Шевцов //

Управление и информационные технологии: сб. докл. 6-ой науч. конф., г. Санкт-Петербург, 12 - 14 октября 2010 г. - СПб., 2010. - Т. 2 - С. 224-228.

Подписано в печать 11.10.11. Формат 60*84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 73.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии Издательства СПбГЭТУ "ЛЭТИ"

Издательство СПбГЭТУ "ЛЭТИ" 197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ПРИНЯШБГЕ СОКРАЩЕНИЯ!.

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ ТП ПРОИЗВОДСТВА НИКЕЛЕВОГО ПОРОШКА, КАК

ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ?.

1.1. Установка для производства никелевого ; порошка2 как сложная; химико-технологическая система.

1.2. Разработка концептуальной модели« АСУ ТП производствам никелевого; порошка; и выявление недостатков

1.3. Задачи исследования и методы их решения?.

Выводы по разделу Г- . 48 :

2. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНЫХ; МОДЕЛЕЙ; ПОДСИСТЕМ ТП

ПРОИЗВОДСТВА НИКЕЛЕВОГО ПОРОШКА

2.1. Формализация описания структуры модели ТП производства никелевого порошка.;.:.

2.2. Разработка структурных моделей подсистемы подготовки' паров ТК№.

2.3. Разработка структурных моделей подсистемы подготовки окиси углерода.7 V

2.4. Разработка структурных моделей подсистемы разложения паров ТКЩ.

2.5. Содержательная модель подсистемы формирования- свойств никелевого порошка

Выводы по разделу

3. РАЗРАБОТКА ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПОДСИСТЕМ ТП

ПРОИЗВОДСТВА НИКЕЛЕВОГО ПОРОШКА

3. Г. Оценивание достоверности экспериментальных данных.

3.2. Разработка параметрических; моделей подсистемы подготовки паров ТКН

3.3. Разработка параметрических моделей подсистемы подготовки окиси углерода.

3.4. Разработка параметрических моделей подсистемы разложения паров ТКН

3.5. Разработка модели подсистемы формирования свойств никелевого порошка методами статистической идентификации

Выводы по разделу

4. РАЗРАБОТКА НЕЧЕТКОЙ МОДЕЛИ ПОДСИСТЕМЫ

ФОРМИРОВАНИЯ СВОЙСТВ НИКЕЛЕВОГО ПОРОШКА

4.1. Допущения, принятые при разработке нечеткой модели

4.2. Разработка структурной нечеткой модели на основе экспертных знаний

4.3. Разработка структурной нечеткой модели с помощью визуализации поверхности реакции.

4.4. Параметрическая идентификация разработанных нечетких моделей.

Выводы по разделу

5. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТП ПРОИЗВОДСТВА

НИКЕЛЕВОГО ПОРОШКА И АНАЛИЗ ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ«

ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

5.1. Построение компьютерной модели ТП производства никелевого/ порошка как последовательное агрегирование моделей подсистем

5.2. Исследование АСУ ТП производства никелевого порошка на основе компьютерной модели.

5.3. Разработка подсистем управления ТП производства никелевого порошка.

5.4. Рекомендации, направленные на повышение эффективности функционирования АСУ ТП производства никелевого порошка

Выводы по разделу

Актуальность работы. Современные отрасли промышленности, такие как аккумуляторная, автомобильная, электронная широко применяют в качестве исходного сырья. продукты карбонильной технологии рафинирования никеля. Это обусловлено достоинствами карбонил—процесса, среди которых малая энерго- и материалоемкость, высокая чистота продукта, возможность получения никеля в различных состояниях (в виде порошков, дроби и покрытий, а также в> виде полуфабрикатов, и изделий), изящество аппаратурного оформления и возможность автоматизации.

Исследованием карбонил-процесса, история которого насчитывает более ста лет [1, 8, 46, 57], занималось большое количество ученых, среди которых Л'. Монд (L. Mond), К. Лангер (С. Langer) и Р. Назини (R. Nasini), А. Митташ (А. Mittasch), В. Маншо (W. Manchot), M. Виндзор (M. Windsor) и

A. Бланшар (A. Blanchard), X. Беренс (Н. Behrens), Дж. Андерсон (J. Anderson), X. Рейхер (Н. Reicher), В. Хибер (W. Hieber), Т.' Сотодзаки (T. Sotodsaki).

Среди отечественных ученых, в разное время внесших значительный вклад в развитие теоретической базы карбонильной технологии, следует отметить академика А. Н. Несмеянова; сотрудников', ГНИИХТЭОС

B. Г. Сыркина [42], В: Н. Прохорова, Л. Н. Романову, сотрудников института «Гипроникель» Н. А. Белозерского, А. Я. Кипниса, Н. Ф: Михайлову, Л. А. Померанцеву, А. С. Мнухина, Л. В. Бикетову, Б. Я. Красильщика, М. А. Гробова, Е. М. Вигдорчика, А. Е. Рюмшина, сотрудников Ленинградского горного- института И. Н: Масленицкого и А. М. Вербловского, сотрудника. Ленинградского политехнического института H. Н. Павлова.

В конце 90-х годов XX века в связи с интенсивным- развитием аккумуляторной промышленности компании «Норильский никель» потребовалось создание новых типов карбонильных никелевых порошков для производства никель-кадмиевых герметичных щелочных аккумуляторов [34, 62, 63]. Технология, обеспечивающая получение порошка с заданными свойствами и требуемой структурой, была разработана совместно с ОАО «Институт Гипроникель» и реализована в 2001 году на базе цеха карбонильного никеля ОАО «Кольская горно-металлургическая компания», расположенном в г. Мончегорске.

С начала эксплуатации показатель эффективности функционирования автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУТП) производства никелевого порошка, определенный по качеству выходного продукта, составил около 60 %. Так как изменения конструктивного и технологического характера были внесены на этапе проектирования, возможным направлением повышения эффективности технологического процесса (ТП) явилось применение мер- информационно-алгоритмического характера, т. е. совершенствование системы управления.

Среди вопросов, решаемых при разработке АСУ ТП; проблема построения адекватной математической модели является одной- из самых важных и сложных. Однако работ по математическому моделированию непрерывных технологических процессов производства карбонильного никелевого - порошка и синтезу- на этой* основе АСУТП- до настоящего времени выполнено мало.

Наибольшее развитие исследования карбонильной технологии получили в трудах сотрудников лаборатории' газофазной металлургии института «Гипроникель». Однако следует отметить, что целью их исследований являлось выявление свойств микрокинетики, процессов, в то время7 как в промышленной установке разложение тетракарбонила никеля (ТКН) осложнено процессами смешения и нагрева в объеме аппарата, т. е. массо- и теплопередачей.

Рядом ученых под руководством Е. М. Вигдорчика [3, 43] было-установлено явление восходящих потоков в объеме аппарата разложения. Полученные результаты могут быть использованы в настоящем исследовании в качестве отправной точки для учета влияния температуры и скорости движения реакционной смеси на физико-технологические свойства карбонильного никелевого порошка.

Среди исследований следует отметить математическую модель А. Е. Рюмшина [10, 14], описывающую динамику зарождения и роста частиц никеля в изотермическом элементарном объеме. Применительно к исследуемому ТП А. Е. Рюмшиным описано влияние технологических переменных на процесс формирования частиц никеля, т. е. составлена содержательная модель макрокинетики.

Вопросам автоматизации объектов карбонильной технологии уделялось незначительное внимание ввиду ограниченности их распространения. Так в 60-х годах прошлого века сотрудниками Московского института стали и сплавов. В: А. Ивановым, Д. И. Лисовским, В. В. Стопкевичем, А. П. Долотовым, М. Р. Шапировским были предложены различные системы управления карбонил-процессом по косвенным переменным [2, 29, 36, 108], основанные- на использовании линейного соотношения между насыпной плотностью, температурой верхней зоны и скоростью подачи ТКН. Невозможность применения разработанных систем управления- к ТП производства порошка марки ПНК-С заключается в том, что в предложенных моделях не учитывается распределение температуры по объему аппарата разложения, а также в том, что модель формирования7 свойств порошка представлена в них апериодическим звеном первого порядка, тогда как уже на уровне содержательной моделИ(наблюдается более сложная зависимость.

Таким- образом, несмотря на интенсивное промышленное использование карбонил-процесса, попытки его- детального изучения затруднены-сложностью и обратимостью процесса термической диссоциации ТКН. С появлением технологии производства новых типов карбонильных никелевых порошков возникает необходимость создания эффективной системы управления этим ТП? На основании вышеизложенного исследование^ ТП- производства карбонильного никелевого порошка с целью выявления путей повышения эффективности его функционирования является актуальной задачей как с научной, так и с практической точек зрения.

Объектом исследования< является установка для получения карбонильного никелевого порошка марки. ПНК-С, принадлежащая акционерному обществу «Кольская горно-металлургическая' компания» (филиал ОАО «Норильский никель») и расположенная в г. Мончегорске.

Предметом исследования^ является ТП производства никелевого порошка путем термической диссоциации паров ТКН как объект управления.

Целью работы является разработка и исследование моделей технологического процесса производства карбонильного никелевого порошка марки ПНК-С27 как объекта управления для выявления путей повышения показателя эффективности функционирования АСУ ТП, определенного по качеству никелевого порошка, с применением современных средств компьютерного моделирования.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи.

1. На основе системного подхода выполнить декомпозиционный анализ объекта управления по функционально-целевому признаку и разработать концептуальную модель АСУ ТП производства никелевого порошка.

2. Разработать структурные модели подсистем ТП производства никелевого порошка на основе физических законов, которым подчиняются процессы, протекающие в аппаратах установки.

3. Разработать, параметрические модели подсистем ТП с использованием ретроспективной идентификации.

4. Разработать нечеткую модель подсистемы формирования физико-технологических свойств никелевого порошка на основе экспертных знаний.

5. Используя компьютерную модель системы управления производством никелевого порошка, определить пути повышения показателя эффективности ее функционирования, определеннойшо качеству никелевого-порошка.

Методы и средства исследования. Для решения-поставленных задач в работе использованы принципы системного подхода, блочный принцип построения моделей химической технологии, методы моделирования сложных систем, методы теории идентификации, теории управления, методы, нечеткой логики и современные компьютерные средства моделирования.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Концептуальная модель АСУТП производства никелевого порошка.

2. Структурные модели подсистем ТП производства никелевого порошка.

3. Параметрические модели подсистем ТП производства никелевого порошка.

4. Нечеткая модель подсистемы формирования свойств никелевого порошка, основанная на экспертных знаниях.

5. Рекомендации по повышению показателя эффективности функционирования системы управления- процессом, определенного по качеству никелевого порошка.

Достоверность полученных^ результатов обеспечивается следованием принципам системного подхода к анализу объекта управления; корректным применением законов, которым подчиняются процессы в аппаратах установки;, оцениванием качественной адекватности моделей' подсистем в частотной области и количественной адекватности моделей во временной области на контрольных участках; оцениванием адекватности полученной нечеткой модели содержательному описанию и экспериментальным данным; выполнением принципа иерархичности моделей подсистем при' разработке путей усовершенствования системы управления.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1. Концептуальная модель АСУ ТП отличается- иерархической трехуровневой структурой и позволяет выявить недостатки- и пределы возможного улучшения' подсистем управления каждого уровня с учетом целей вышележащих уровней.

2. Структурные модели подсистем- ТП отличаются* детальным, описанием процессов, протекающих в аппаратах установки, на основе фундаментальных физических законов, и позволяют раскрыть внутреннюю структуру взаимосвязей переменных отдельных подсистем.

3. Параметрические модели подсистемы ТП отличаются высокой степенью адекватности экспериментальным данным в частотной и временной областях и позволяют настраивать параметры регуляторов в процессе эксплуатации АСУ ТП.

4. Нечеткая модель подсистемы формирования физико-технологических свойств никелевого порошка, основанная* на экспертных знаниях, позволяет интерпретировать взаимосвязь технологических переменных ТП с физико-технологическими свойствами никелевого порошка.

5. Компьютерные модели АСУТП производства никелевого порошка отражают динамику поведения ТП в целом и позволяют сформулировать рекомендации по повышению эффективности функционирования системы управления.

Драктическая ценность, полученных результатов заключается в следующем:

1. Иерархический принцип управления, заложенный в концептуальную-модель АСУ ТП, может стать основой стратегии модернизации системы управления:

2. Информационный потенциал, заложенный в структурные модели подсистем ТП производства никелевых порошков, может быть использован для дальнейшего исследования ТП с учетом факторов; которые были редуцированы на этапе идентификации.

3: Параметрические модели могут быть использованы для разработки системы управления ТП производства никелевых порошков других марок.

4. Нечеткая, модель подсистемы формирования, свойств порошка может стать базой для«разработки экспертной системы управления ТП производства никелевого порошка марки ПНК-С.

5. Рекомендации, полученные в ходе исследования, могут быть использованы, для повышения показателя' эффективности АСУ ТП производства никелевого порошка по качеству выходного продукта.

Реализацияфезультатовисследования«

Работа выполнялась в рамках НИР «Разработка методов, анализа нелинейных динамических систем и интеллектуальной обработки информации для моделированиям поддержки задач управления» по заданию Министерства образования и науки Российской федерации в 2011 году.

Результаты работы использовались при подстройке параметров регуляторов действующей АСУ ТП производства карбонильного никелевого порошка, принадлежащей ОАО «Кольская горно-металлургическая компания».

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертации докладывались на X, XI, XII и XIII« международных конференциях по мягким вычислениям и измерениям (г. Санкт-Петербург, 2007-2010 гг.), 11-ой международной конференции "Инновации - 2008" (г. Ташкент, 2008 г.), 5-ой научной конференции «Управление и информационные технологии» (г. Санкт

Петербург, 2008 г.), 6-ой научной конференции «Управление и информационные технологии» (г. Санкт-Петербург, 2010 г.), 64-ой научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава. СПбГЭТУ (г. Санкт-Петербург, 2011 г.).

Публикации

Основные теоретические: и практические результаты диссертации опубликованы в девяти статьях и докладах, из них две публикации в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных в действующем перечне ВАК. Доклады; доложены на восьми международных и всероссийских конференциях.

Структура работы?

Диссертационная работа состоит из введения,, пяти разделов? с выводами и заключения, списка литературы, включающего 117 наименований, 11 приложений; Основная« часть работы: изложена на 186 страницах машинописного текста. Работа; содержит: 41 рисунок и 5 таблиц.

Выводы по разделу 5

1. Современные средства компьютерного моделирования и имитации позволяют создавать многоуровневые модели такого сложного процесса, каким является ТП производства никелевого порошка путем последовательного агрегирования математических моделей подсистем различных классов - линейных и нелинейных, аналоговых и дискретных, разработанных традиционным и экспертными подходами, гибридных моделей в единую систему, позволяющую осуществлять исследования.

2. Для снижения влияния перекрестных связей подсистем ТП эффективным решением является установка компенсирующих устройств.

3. Повышение быстродействия подсистем управления ТП производства никелевого порошка целесообразно осуществить по принципу подчиненного регулирования путем использования дополнительного информационного канала, обладающего меньшей инерцией.

4. Снижение влияния процесса регенерации фильтровальной ткани предложено осуществить путем создания алгоритма связного управления регулирующими органами рукавных фильтров.

5. Целесообразно функции управления технико-экономического уровня оставить за оператором, а функции технологического и оперативного управления передать автоматическим подсистемам.

215

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Технологический процесс производства карбонильного никелевого порошка является сложным объектом, функционирование которого возможно только в составе соответствующим образом организованных систем управления. Исследование его свойств в целях поиска путей совершенствования-систем управления представляет существенный интерес для интенсификации производства и повышения качества показателей никелевого порошка.

Одним из современных способов исследования динамических свойств сложных объектов являются компьютерное моделирование и имитация. Разработки и исследования, проведенные в рамках диссертации; вносят существенный вклад в проблематику разработки и исследования моделей ТИ производства никелевого порошка с применением современных информационных технологий, имеющую важное практическое значение.

Установку для« получения, никелевого порошка целесообразно рассматривать с позиций системного подхода как иерархию взаимосвязанных подсистем направленного действия, состоящую из« трех уровней: оперативного, технологического и технико-экономического.

Математические модели аппаратов установки могут быть разработаны* на основе теоретико-экспериментального подхода. На' основе материально-энергетических балансов в, подсистемах- строятся: исходные системы нелинейных дифференциальных уравнений с распределенными параметрами, которые после процедуры, упрощения позволяют выбрать-класс и структуру моделей, а также области адекватности с точностью до значений параметров. Последующая ретроспективная идентификация позволяет получить оценки параметров и тем самым полностью определенные модели.

Зависимость физико-технологических показателей никелевого порошка от значений технологических переменных целесообразно представить нечеткой моделью, построенной на основе экспертных знаний.

Существенное повышение эффективности функционирования ТП без внесения изменений технологии и конструкции аппаратов- возможно путем применения1 мер информационно-алгоритмического характера, т. е. усовершенствованием системы управления.

К числу основных научных результатов диссертационного исследования относятся следующие.

1. Иерархическая структура установки, позволяющая выявить системный характер взаимосвязи аппаратов.

2. Концептуальная модель АСУ ТП производства никелевого порошка, выполненная на основе системного подхода, позволяющая выявить недостатки и пределы! возможного улучшения подсистем управления каждого уровня с учетом целей вышележащих уровней.

3. Структурные модели подсистем ТП" производства, никелевого порошка на основе физических законов, которым подчиняются, процессы, протекающие в аппаратах установки и позволяющие раскрыть внутреннюю структуру взаимосвязей переменных отдельных подсистем.

4. Уникальная' для каждой подсистемы последовательность, управляющих воздействий, позволяющая проводить активные эксперименты, в режиме запуска из «горячего резерва».

5. Параметрические- модели подсистем? формирования- значений технологических переменных, полученные путем ретроспективной идентификации, отличающиеся высокой степенью адекватности экспериментальным'данным, позволяют настраивать.параметры регуляторов, в процессе эксплуатации АСУ ТП.

6. Программа параметрической^ идентификации, моделей подсистем ТП, замкнутых обратной связью по управлению, позволяющая'производить оценку дрейфа параметров ОУ в режиме нормального функционирования с целью коррекции параметров регуляторов.

7. Нечеткаяг модель подсистемы, формирования физико-технологических свойств никелевого порошка на основе экспертных знаний, позволяющая качественно»представить<поведение ТП на.макрокинетическом уровне, может стать основой для:разработки экспертной системы управления процессом.

8. Компьютерная модель ТП; позволяющая проводить, эксперименты с целью изучения свойств объекта и усовершенствования системы управления.

9. Рекомендации, по повышению эффективности функционирования системы управления ТП производства никелевого порошка, структурированные по трем уровня, управления, позволяют существенно повысить показатель, эффективности функционирования АСУ ТП по качеству никелевого порошка.

Таким образом, задачи исследования'решены полностью, тем самым цель, поставленная в диссертации, достигнута.

Дальнейшие исследования и разработки целесообразно проводить в направлении создания более совершенной системы управления ТП производства никелевого порошка, базирующейся на предложенных новых более адекватных математических моделях подсистем, а именно:

- разработка алгоритмов адаптации на технологическом уровне управления;

- создание экспертной системы на технико-экономическом уровне управления.

218

1. Кипнис, А. Яі Карбонильный способ получения никеля Текст. / А. Я; Кипнис, Н. Ф. Михайлова, Г. Р. Певзнер. - М.: Цветметинформация; 1972.-104 с.

2. Иванов, В'. А. О4 возможности автоматического управления металлургическими объектами с периодическим замером регулируемого ~ параметра Текст. / В. А. Иванов; Д. И. Лисовский, В: В. Стопкевич // Изв. ВУЗов, Цв. Металлургия. 1966. - № 4. - С. 135 - 143.

3. Гейер, В. Г. Гидравлика- и гидропривод Текст.: учеб. для вузов / В! Г. Гейер., В. С. Дулин, А. Н. Заря: — 3-е изд., перераб; и< доп. -М.: Недра, 1991.-331 с.

4. Теория-управления Текст.: учеб.* / А. А. Алексеев.[и др.]. — СПб:: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 1999. -435 с.

5. Советов,' Б. Я. Моделирование систем-Текст.: учебник для-вузов по спец. «Автоматизированные системы управления» / Б: Я. Советов, С. А. Яковлев. М.: Высшая школа,- 1998. - 271 с.

6. Ротач, В. Я. Теория автоматического-управления теплоэнергетическими процессами» Текст.: учебник для вузов / В.' Я. Ротач. — М.: Энергоатомиздат, 1985. 296 с.

7. Белозерский, Н. А. Карбонилы металлов* Текст. / Н. А. Белозерский. — М.: Металлургиздат, 1958. 372 с.

8. Эйкофф, П. Основы идентификации систем управления Текст.: пер. с англ. / П. Эйкофф. М.: Мир, 1975. - 683 с.

9. Льюнг, Л. Идентификация систем. Теория для пользователя Текст.: пер. с англ./ Л. Льюнг; под ред. Я. 3. Цыпкина. М.: Наука. 1991. — 432 с:

10. Лукас, В. А. Теория автоматического управления Текст.: учеб. для вузов/ В'. А. Лукас. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1990. - 416 с.

11. Рюмшин, А. Е. Исследование процесса получения дисперсного никеля из карбонила никеля методами математического моделирования, Текст.: автореф. дис. .канд. тех. наук. / А. Е. Рюмшин: — Л.: ЛГИ, 1981. — 25 с.

12. Рей, У. Методы управления технологическими процессами Текст.: пер. с англ. / У Рей. М.: Мир, 1983.-368 с.

13. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов Текст.': пер. с нем. / К. Хартман [и др.]. М.: Мир, 1977. - 553 с.

14. Власов, К. П. Методы исследований и организация экспериментов Текст. / К. П. Власов, П. К. Власов, А. А. Киселева; под ред.- проф. К. П. Власова. — X.: издательство «Гуманитарный-центр», 2002. — 256 с.

15. Измерение электрических и неэлектрических величин Текст.: учеб. пособие для вузов/ Н. Н: Евтихиев [и др.]; под общ. ред. Н. Н. Евтихиева. — М.: Энергоатомиздат, 1990.' — 352 с.

16. Леоненков, А. В. Нечеткое моделирование в среде МАТЬАВ и ШггуТЕСН' Текст. / А. В; Леоненков. Спб.: БХВ-Петербург, 2003.736 с.

17. Гроп, Д. Методы идентификации систем Текст. : пер: с англ. / Д: Гроп. -М.: Мир, 1979.-304 с.

18. Дьяконов, В. П. МАТЬАВ 6/6.1/6.5 + 81тиПпк 4/5 в математике и моделировании: Полное руководство пользователя Текст. / В. П. Дьяконов. М.: СОЛОН-Пресс, 2003. - 576 с.

19. Михеев, М. А., Михеева И.М. Основы теплопередачи Текст. / М.' А. Михеев, И. М. Михеева. М.: Энергия, 1973. - 320 с.

20. Прикладные нечеткие системы Текст.: пер. с япон: / К. Асаи [и др.]; под ред.Т. Тэрано. М.: Мир, 1993. - 368 с.

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

22. Проскуряков, Р. М. Нечеткая логика и ее применение в автоматическом управлении Текст.: учеб. пособие / Р. М. Проскуряков, В. В. Стальский. СПб.: СПбГГИ, 1998. - 94 с.

23. Лукас, В. А. Введение в Fuzzy-регулирование Текст.: учеб. пособие / В*. А. Лукас. Екатеринбург: изд-во УГГГА, 1997. — 36 с.

24. Иванов, В'. А. Динамические системы автоматического управления металлургическими объектами управления с запаздыванием Текст. / В. А. Иванов, Д. И. Лисовский, М. Р. Шапировский* // Изв. ВУЗов, Цв. Металлургия. 1967. - № 4. - С.34 - 38.

25. Алиев, Р. А. Управление производством при нечеткой исходной информации Текст. / Р. А. Алиев, А. Э: Церковный, Г. А. Мамедова. -М.: Энергоатомиздат, 1991. 240 с.

26. Заде, Л. А. Понятие лингвистической» переменной и его применение к принятию приближенных решений Текст. : пер. с англ. / Л. А. Заде. -М.: Мир, 1976. 165 с.

27. Основы теории и элементы систем автоматического- регулирования-Текст.: учеб: для вузов / Г. М. Глинков [и др.]; под науч. ред. Г. М. Глинкова. М.: Металлургия; 1987. - 270 с.

28. Советов, Б. Я. АСУ. Введение в специальность»Текст.: учеб. для вузов по спец. «Автоматизированные системы обработки информации и управления» / Б. Я. Советов. М.: Высшая школа, 1989. - 128 с.

29. Мнухин, А. С. Развитие карбонильной технологии никеля Текст. /

30. A. С. Мнухин // Цветные металлы. 2003. - № 7. - С. 91 - 95/

31. Салихов, 3. Г. Количественная* оценка качества управления металлургическим агрегатом Текст. / 3. Г. Салихов, А. В. Спесивцев, Д. А. Москвитин // Цветные металлы. 2002: - №10. - С. 88 - 92.

32. Иванов, В. А. Автоматическое управление процессом разложения карбонила никеля Текст. / В. А. Иванов, Д. И. Лисовский,

33. B. В. Стопкевич // Бюллетень. Цветная металлургия. — 1966.— №21. —1. C. 36-38.

34. Miller, G. A. The Magic Number Seven Plus or Minus Two: Some Limits on Our Capacity for Processing Information Текст. // Psychological Review.—1956;-№ 63;- P: 81-97.

35. Ротштейн, А. П. Интеллектуальные технологии идентификации; Текст. / А. П. Ротштейн. Винница; "Универсум-Винница", 1999. — 320 с.

36. Сыркин, В. Г. Карбонилы металлов Текст. / В. Г. Сыркин. М.: Химия, 1983.-200 с.45; Сыркин;. В. Г. Химия? и технология; карбонильных материалов* Текст. / В. Г. Сыркин. -М.: Химия, 1972. -240 с.

37. Органические, синтезы через карбонилы металлов Текст. : пер. с англ. /. М.: Мир, 1970.-376 с.

38. Баев, , А. К. Структура и; энергетика карбонильных металлов: Текст. / А. К1 Баев.-Мн.: Высшая школа, 1986^.-144-с:

39. Технология системного моделирования Текст. / А. А. Вавилов [и др.]; под общ. ред. С. В: Емельянова- [и др.]. М.: Машиностроение; Берлин: Техник, 1988.-520 с.

40. Балакирев, В. С. Экспериментальное- определение динамических характеристик промышленных объектов*? управления Текст. / В: С. Балакирев, Е. Г. Дудников, А. М: Цирлин. -МІ: Энергия,. 1967.232 с.

41. Лившиц, Н. А. Вероятностный анализ систем автоматического управления- Текст. / Н. А. Лившиц, В. Н. Пугачев. М.: Советское радио, 1963.-896 с.

42. Мышкис, А. Д. Элементы теории математических моделей Текст. /

43. A. Д. Мышкис. М.: Комкнига, 2007. - 192 с.

44. Балакирев, В. С. Оптимальное управление процессами химической технологии Текст. / В. С. Балакирев, В. М. Володин, А. М: Цирлин. М.: Химия, 1978.-384 с.

45. Морозовский, В. Т. Многосвязные системы автоматического регулирования Текст. / В. Т. Морозовский. — М.: Энергия, 1970. 288 с.

46. Максимов, Ю. М. Математическое моделирование металлургических, процессов Текст. / Ю. М. Максимов, И: М! Рожков, М. А. Саакян. -М.: Металургия, 1976.-288 с.

47. Стефани, Е. П. Основы расчета настройки регуляторов теплоэнергетических процессов Текст. / Е. П. Стефани; — 2-е. изд., перераб. М.: Энергия, 1972. - 376 с.

48. Кораблев, Ю. А. Системы управления с нечеткой-логикой Текст.: учеб. пособие / Ю. А. Кораблев, М: Ю: Шестопалов. СПб.: СПбГЭТУ (ЛЭТИ), 1999.-60 с.

49. Франк-Каменецкий, Д. А. Диффузия-, и теплопередача: в химической^. кинетике Текст.,/ Д. А. Франк-Каменецкий,—М.: Наука, 1967.-492 с.

50. Марюта, А. Н. Автоматическое управление технологическими процессами-обогатительных фабрик Текст.« / А. Н: Марюта, Ю. Г. Каган,

51. B. А. Бунько; М.: Недра, 1983: - 277 с.

52. Златкин, В: И. Теория автоматического управления; Расчет САУ горного производства, с использованием ЭВМ Текст.1 / В. И. Златкин,

53. Козырев, В. Ф. Диверсификация никеля по карбонильной технологии Текст. / В'. Ф: Козырев, А. Н. Голов // Цветные металлы. 2004. - № 4. -С. 51-53.

54. Слободкин, М. С. Исполнительные устройства регуляторов Текст. / М1 С. Слободкин, П. Ф. Смирнов, Ю. Я. Казинер. М.: Недра, 1972.304 с.

55. Флореа, О. Расчеты по процессам и аппаратам химической технологии Текст.: пер. с румынского / О. Флореа, О: Смигельский:-М.: Химия; 1971.-448 с.

56. Закгейм, А. Ю. Введение в моделирование химико-технологических процессов. Математическое описание процессов Текст. / А. Ю. Закгейм. М.:,Химия, 1973. - 224 с.

57. Скобло, А. И. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности Текст. / А. И. Скобло, И. А. Трегубова; Ю.н К. Молоканов. 2-е изд. перераб. и доп.-М.: Химия, 1982.-584 с.

58. Справочник по гидравлическим расчетам Текст. / П. Г. Киселев [и др.]; под ред. П. Г. Киселева. 5-е изд. - М.: Энергия, 1974. - 312 с.

59. Ахназарова, С. Л. Методы оптимизации эксперимента в химической ■ технологии Текст.: учеб. пособие для хим.-технол. спец. вузов /

60. С. JI. Ахназарова, В. В. Кафаров. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Высшая школа, 1985. - 327 с.

61. Иткина, Д. М. Исполнительные устройства систем управления в химической- и нефтехимической промышленности Текст. / Д. М. Иткина. М.: Химия, 1984. - 232 с.

62. Рукавные фильтры Текст. / М. Л. Моргулис [и др.].-М.: Машиностроение, 1977. -256 с.

63. Коган, В. Б. Теоретические основы типовых процессов химической технологии Текст. / В. Б. Коган. — Л: Химия, 1977. 592 с.

64. Основы автоматизации химических производств Текст. / П. А. Обновленский [и др.]; под ред. П. А. Обновленского и

65. A. Л. Туревича. М.: Химия, 1975. - 528 с.78j Швыдкий, B.C. Очистка газов Текст.: справочное издание /

66. B. С. Швыдкий, М. Г. Ладыгичев. — М.: Теплоэнергетик, 2005. 640 с.

67. Построение математических моделей химико-технологических процессов. Текст. / Е. Г. Дудников[и др.]. Л.: Химия, 1970. -312 с.

68. Азизов; А. М. Информационные системы контроля параметров технологических систем Текст. / А. М. Азизов.-Л.: Химия, 1983.328 с.

69. Дудников, Е. Г. Автоматическое управление в химической промышленности Текст.: учеб. для вузов / Е. Г. Дудников [и др.]; под ред. Е. Г. Дудникова. М.: Химия, 1987. - 368 с.

70. Бошняк, Л. Л. Измерения при теплотехнических исследованиях Текст. / Л. Л. Бошняк. Л.: Машиностроение, 1974. - 448 с.

71. Борисов, В. В. Нечеткие модели и сети Текст. / В. В. Борисов, В. В. Круглов, А. С. Федулов. М.: Горячая линия — Телеком, 2007. — 284 с.

72. Genetic Algorithm And Direct Search Toolbox. User's Guide.-The Math Works. Inc., 2008. (http://www.mathworks.com/help/toolbox/gads).

73. Fuzzy Logic Toolbox. User's Guide: version 2.— The MathWorks, Inc.,1999'. (http://www.mathworks.com/help/toolbox/fuzzy).

74. Идельчик, И. E. Справочник по гидравлическим сопротивлениям Текст. / И. Е. Идельчик;.под, ред. М. О. Штейнберга. 3-е изд., перераб. и доп. -Ml: Машиностроение, 1992. - 672 с.

75. Рапопорт, Э. Я: Структурное моделирование объектов и систем управления! с распределенными* параметрами Текст.: учеб. пособие / Э. Я. Рапопорт. М:: Высш. шк., 2003. - 299 с.

76. Вахвахов, Г. Г. Работа вентиляторов, в сети Текст.! / Г. Г. Вахвахов. М.: Стройиздат, 1975. - 102 с.

77. Дьяконов, В: П. MATLAB. Анализ, идентификация и моделирование систем Текст.: спец. справ. / В.П.Дьяконов, В. В. Круглов. -Mi: СОЛОН Пресс, 2003. - 576 с.

78. Алексеев, А. А. Идентификация и диагностика систем» Текст.: учеб. для студ. высш. учеб. заведений / А. А. Алексеев, Ю: А. Кораблев, М. Ю. Шестопалов. М.: Издательский центр "Академия", 2009. - 352 с.

79. Бутковский, А. Г. Методы управления системами с распределенными параметрами Текст} / А. Г. Бутковский. М.: Наука, 1975. — 568 с.

80. Ключев, В. И. Электропривод и автоматизация- общепромышленных механизмов-Текст.: учеб. для вузов / В. И. Ключев, В: М. Терехов. -М.: Энергия, 1980.-360 с.

81. Техническая кибернетика. Теория автоматического регулирования Текст.: в 3 т. / Колл. авторов; под ред. д-ра» техн. наук, проф.

82. B. В: Солодовникова. -М!: Машиностроение, 1969. 3 т.

83. Фрэнке, Р: Математическое моделирование в химической технологии Текст.: пер. с англ. / Р. Фрэнке. -М.: Химия, 1971. -272 с.

84. Самарский, А. А. Разностные методы решения задач газовой динамики Текст. / А. А. Самарский, Ю. П. Попов. -М.: Едиториал УРСС, 2004. -424 с.

85. Чарный, И. А. Неустановившиеся движения реальной'жидкости в трубах Текст.-/ Ш А. Чарный. М;: Недра; 1975. - 296«с.

86. Диомидовский, Д. А. Металлургические печи цветной* металлургии Текст. / Д. А. Диомидовский. М.: Металлургия, 1970. — 704 с.

87. Штовба, С. Д.-Обеспечение точности и прозрачности нечеткой модели Мамдани при обучении по экспериментальным данным Текст. /

88. C. Д. Штовба // Проблемы- управлениям и информатики. — 2007. №4. -С. 102-114.

89. Иванов, В. А. Самонастраивающаяся система управления* объектом с запаздыванием Текст. / В. А. Иванов, Д. И. Лисовский, М: Р! Шапировский // Изв. ВУЗов, Цв: Металлургия. 1966. - № 1. -С.14-17.

90. Шевцов, И. В. Разработка тепловой модели рабочего пространства разложителя карбонила никеля как. объекта управления' Текст. / И.В.Шевцов // Известия СПбРЭТУ «ЛЭТИ» / С.-Петерб. гос. электротехн. ун-т. СПб., 2010. - Вып. 7. - С. 66 - 70.

91. Шевцов, И. В. Разработка модели движения газа в газопроводе с учетом волновых явлений Текст. / И. В. Шевцов // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ» /С. Петерб. гос. электротехн. ун-т. - СПб., 2010. - Вып. 10. - С. 101 —107.