Системы автоматического управления процессами непрерывной стерилизации питательных сред и ферментации микробиологических производств

Лубенцова, Елена Валерьевна

Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)

автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Системы автоматического управления процессами непрерывной стерилизации питательных сред и ферментации микробиологических производств

кандидата технических наук: Лубенцова, Елена Валерьевна
город: Новочеркасск
год: 2004
специальность ВАК РФ: 05.13.06

Диссертация по информатике, вычислительной технике и управлению на тему «Системы автоматического управления процессами непрерывной стерилизации питательных сред и ферментации микробиологических производств»

Автореферат диссертации по теме "Системы автоматического управления процессами непрерывной стерилизации питательных сред и ферментации микробиологических производств"

На правах рукописи

Лубенцова Елена Валерьевна

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ НЕПРЕРЫВНОЙ СТЕРИЛИЗАЦИИ ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕД И ФЕРМЕНТАЦИИ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими „

процессами и производствами (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новочеркасск, 2004

Работа выполнена в Южно-Российском государственном техническом университете (Новочеркасском политехническом институте)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Петраков Владимир Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор '' Глебов Николай Алексеевич;

кандидат технических наук Горчаков Вячеслав Владимирович

Ведущая организация: Кубанский государственный технологический университет, г. Краснодар

Защита состоится «26» марта 2004 г. в 10е- часов на заседании диссертационного совета Д.063.30.04 в Южно-Российском государственном техйическом университете (Новочеркасском политехническом институте) по адресу: 346428,г. Новочеркасск - 28 Ростовской обл., ул. Просвещения, 132.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института) по адресу: 346428, г. Новочеркасск - 28 Ростовской обл., ул. Просвещения, 132.

Автореферат разослан «10 » февраля 2004 г.

Ученый секретарь совета, к.т.н. Иванченко А.Н.

а-очэ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Проблема снижения себестоимости, энерго - и ресурсосбережения в биотехнологии в связи с увеличением стоимости энергоносителей и сырья является в настоящее время одной из самых важных проблем. Не-' смотря на резкое сокращение производства в ряде отраслей промышленности, вызванное изменением в стране экономической ситуации, уже к началу 1999 года в микробиологической промышленности отмечено улучшение динамики производства, составившее за январь - декабрь 135%, что на 34,1% больше по отношению к предыдущему периоду. Свыше 95% лекарственных препаратов, применяемых в современной мировой медицине, созданы в последние десятилетия. Одним из основных требований к микробиологическому производству является отсутствие нестерильных питательных сред, подаваемых в инокуляторы, посевные аппараты и ферментаторы, которые приводят к полной и безвозвратной потере сырья и энергии, затраченной на проведение этих процессов. Стадия стерилизации питательных сред является одной из первоначальных стадий процесса ферментации. Поэтому одним из направлений интенсификации производств на основе микробиологического синтеза является разработка систем автоматического управления (САУ) процессами стерилизации питательных сред и ферментации, обеспечивающих наивыгоднейшее их протекание. Разработка и использование эффективных систем сдерживалось отсутствием адекватных динамических моделей, недостаточной изученностью процессов стерилизации питательных сред и ферментации как объектов управления вследствие существенной нестационарности, запаздывания, наличия неконтролируемых возмущений и аппаратурной базой, при которой практическая реализация эффективных алгоритмов управления либо была принципиально невозможной, либо могла быть достигнута ценой неприемлемых затрат. Появление средств микропроцессорной техники и их эволюционное обновление на развивающемся рынке технологий автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) создают все предпосылки для применения в САУ биотехнологическими процессами динамических моделей объектов, идентификаторов состояния системы, методов упреждающей коррекции, текущей идентификации параметров объектов и компенсации неизмеряемых возмущений.

Разработка САУ процессами стерилизации и ферментации, имеющих свойства робастности и адаптивности, обеспечивающих более высокое качество управления по сравнению с неадаптивными системами и исключающих проникновение в реакционный объем ферментатора посторонней микрофлоры а, следовательно, возможные потери сырья и энергии, может дать значительный экономический эффект и поэтому является актуальной задачей.

Проблеме повышения эффективности процессов стерилизации и ферментации на основе новых технологических приемов, синтеза систем с использованием методов математического моделирования, идентификации и адаптивного управления посвящены научные исследования ученых Балакирева B.C., Бирюкова В.В., Гордеева Л.С., Лапшенкова Г.И., Матвеева В.Е., Меньшутиной Н.В., Пиотровско-

| •' .)'" "...{ I ?,1'1 -. ||!30TEK\

го Д.Л., Уткина В.И., Цирлина A.M., Шубладзе A.M., Юсупбекова Н.Р. и других.

Тема диссертации разработана в соответствии с проводимой НИР «Разработка и исследовайие прикладного математического обеспечения АСУТП химико-технологиче<дах ,и. микробиологических производств», № государственной регистрации 01.200.103595. Диссертационная работа выполнена в рамках научного направления кафедры «Автоматизации и управления технологическими процессами и производствами» ЮРГТУ (НПИ) «Разработка теоретических основ и принципов построения автоматизированных технологий и оборудования для химических, пищевых и консервных производств».

'Целыо диссертационной работы является повышение эффективности непрерывной стерилизации жидких питательных сред и ферментации производств, основанных на микробиологическом синтезе, путем разработки систем автоматического управления этими процессами в условиях изменяющихся характеристик и неконтролируемых внешних возмущений.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих научных задач:

1. Разработка математического описания процесса непрерывной стерилизации питательных сред и идентификация адекватных динамических моделей процессов стерилизации и ферментации.

2. Разработка и исследование САУ процессом стерилизации жидких питательных сред в пароконтактном нагревателе с использованием управляющих воздействий на расходы пара и среды.

3. Разработка алгоритма дискретно-непрерывного управления технологическим объектом с запаздыванием на основе аппроксимации разрывного управления кусочно-непрерывными функциями, не требующего преднамеренного введения скользящего режима в систему.

4. Разработка и исследование адаптивных САУ режимными параметрами процесса ферментации с использованием позиционных систем регулирования с переменной структурой, дискретно - непрерывного управления, динамических моделей объектов управления, упредителей и идентификаторов состояния в алгоритмах управления.

5. Решение задачи параметрического синтеза типовых промышленных регуляторов для обеспечения робастности САУ с обратной управляющей моделью при существенном изменении динамических свойств технологического процесса ферментации.

6. Разработка алгоритмического обеспечения задач идентификации, регулирования и управления в АСУТП микробиологических производств и методики автоматизированного выбора рациональных алгоритмов управления.

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Получено математическое описание процесса непрерывной стерилизации жидких питательных сред в пароконтактном нагревателе, в котором для учета времени пребывания среды в выдерживателе использована логистическая функция. Осуществлена идентификация динамической модели пароконтактного нагревателя как объекта управления, имеющего два управляемых входа и один выход.

2. Осуществлен синтез закона квазиоптимального управления процессом непрерывной стерилизации жидких питательных сред, предусматривающего переключение управляющих воздействий по расходу пара и среды на входе в установку.

3. Осуществлена компьютерная идентификация адекватной динамической модели процесса ферментации как объекта управления по температуре, концен-. _/ трации растворенного в культуральной жидкости кислорода и величине рН.

4. Получен алгоритм управления САУ технологическими объектами с запаздыванием на основе аппроксимации разрывного управления кусочно - непрерывным, который в сочетании с интегральными составляющими исключает необходимость преднамеренного введения скользящего режима в систему, необходимого при разрывном управлении, обеспечивая отсутствие недопустимых по амплитуде автоколебаний регулируемой величины.

5. Предложен подход к построению адаптивной позиционной системы регулирования на основе двух нелинейных элементов с корректировкой структуры и параметров системы в установившемся режиме в зависимости от амплитуды автоколебаний.

6. Обоснована рациональная структура САУ процессом ферментации, включающая обратную управляющую модель объекта без запаздывания, идентификатор состояния системы и типовой астатический регулятор, оптимально настроенный по степени устойчивости, а для реализации обратной модели и восстановления неизмеряемого внешнего возмущения использованы оценки производных, получаемые с помощью идентификатора состояния.

7. Предложена структура САУ технологическим процессом ферментации, обеспечивающая реализацию упреждающей коррекции и компенсацию неизме-ряемых внешних возмущений на основе упредителя Смита и идентификатора состояния для получения оценок упрежденной регулируемой переменной и восстанавливаемого неизмеряемого возмущения.

Практическая ценность полученных в работе результатов состоит в следующем:

- разработаны алгоритмы управления оптимальных, нелинейных и адаптивных САУ непрерывным процессом стерилизации жидких питательных сред, процессом охлаждения сред в аппаратах культивирования и нестационарными процессами ферментации, обеспечивающих улучшение качественных показателей процессов регулирования технологических параметров в 1,5 раза и более по сравнению с существующими системами, а также робастность систем в условиях изменяющихся характеристик процесса и неконтролируемых внешних возмущений, что делает возможным реализацию оптимальных режимов процессов биосинтеза;

- разработана методика автоматизированного выбора алгоритмов управления при проектировании САУ, позволяющая проектировщику ранжировать их по степени эффективности и производить многовариантное проектирование прикладного математического обеспечения;

- разработан комплекс алгоритмических модулей для решения задач идентификации, оценивания, регулирования и управления в составе АСУТП микро-

биологических производств, пригодный для широкого промышленного примене-• ния;

. . - материалы теоретических и практических разработок диссертации использованы в учебном ^процессе Невинномысского технологического института (филиала) Северо-Кавказского государственного технического университета (НТИ СевКавГТУ)."* *

Методы исследований. Для решения поставленных в работе научных задач были использованы методы теории автоматического управления, статистического анализа данных, математического и имитационного моделирования.

Достоверность и обоснованность полученных в диссертационной работе 'теоретических результатов и формулируемых на их основе выводов обеспечивается строгостью производимых математических выкладок, базирующихся на аппарате теории автоматического управления, имеющего под собой достаточно жесткую математическую основу. Справедливость выводов относительно эффективности предложенной САУ и алгоритмов идентификации подтверждена математическим моделированием и в отдельных случаях численным определением параметров модели объекта и алгоритма идентификации с помощью экспериментальных данных промышленного процесса ферментации.

На защиту выносятся следующие основные положения.

1. Математическая модель процесса непрерывной стерилизации жидких питательных сред в пароконтактном нагревателе.

2. Алгоритм квазиоптимального управления процессом непрерывной стерилизации жидкой питательной среды.

3. Метод динамической идентификации биотехнологического объекта по его переходной характеристике при неустановившемся конечном участке.

4. САУ технологическим объектом с запаздыванием на основе аппроксимации разрывного управления кусочно-непрерывным.

5. Адаптивная позиционная система регулирования на основе двух нелинейных элементов с корректировкой структуры и параметров в режиме установившихся колебаний.

6. Структура САУ технологическим объектом с обратной динамической моделью, астатическим регулятором и компенсацией неизмеряемого внешнего возмущения.

7. Способ реализации в САУ технологическим объектом с запаздыванием упреждающей коррекции и компенсации неизмеряемого внешнего возмущения, восстанавливаемого с помощью идентификатора состояния.

Реализация результатов. Комплекс алгоритмических модулей, пригодных для широкого промышленного внедрения, включен в отраслевой фонд алгоритмов и программ Государственного координационного центра информационных технологий (свидетельства об отраслевой регистрации разработок №№2420 -2430) и прошел государственную регистрацию в Информационно - библиотечном фонде Российской Федерации (номера государственной регистрации №№50200300207 - 50200300217).

Разработанные алгоритмы управления, реализованные в виде алгоритмичес-

ких и программных модулей, приняты к внедрению и используются ОАО «Биосинтез» (г. Пенза), ООО «Научно - производственной фирмой «КРУГ» (г. Пенза) и ООО «Автоматизированные системы управления» (г. Пятигорск).

Ряд теоретических положений и практических решений диссертации использован в учебном процессе НТИ СевКавГТУ при проведении занятий по курсам «Теория автоматического управления», «Автоматизация промышленных установок и технологических процессов».

Акты внедрения прилагаются к материалам диссертации.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на XXIX, XXXI, XXXII научно-технических конференциях профессорско-

преподавательского состава, аспирантов и студентов СевКавГТУ (г. Ставрополь, СевКавГТУ,' 1999 г., 2001 г., 2003 г.), на IV, V, VI региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (г. Ставрополь, СевКавГТУ, 2000, 2001, 2002 г.г.), на Международных научных конференциях «Математические методы в технике и технологиях» ММТТ - 2000 (г. Санкт - Петербург, Санкт - Петербургский государственный технический университет, 2000 г.), ММТТ - 14 (г. Смоленск, Смоленский филиал МЭИ, 2001 г.), на XV Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (г. Тамбов, Тамбовский государственный технический университет, 2002 г.), на XVI Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» ММТТ -16 (г. Ростов - на - Дону, РГАСХМ, 2003 г.), на региональной научной конференции «Теоретические и прикладные проблемы современной физики» (г. Ставрополь, СГУ, 2002 г.), на региональной научно-технической конференции «Компьютерная техника и технологии» (г. Ставрополь, СевКавГТУ, 2003 г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Оптимизация сложных биотехнологических систем» (г. Оренбург, ОГУ, 2003г.).

Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 16 опубликованных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников, содержащего 128 наименований, и приложений. Она содержит 165 страниц машинописного текста, включающего рисунки и таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель работы, изложены полученные автором основные результаты проведенных исследований, показана их научная новизна, практическая значимость, отражены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведено краткое описание структурных схем производства антибиотиков, микробиологических средств защиты растений, аминокислот и обобщенной технологической схемы стадии ферментации, составляющей основу этих производств. Общим для данных производств являются последовательно

проводимые процессы стерилизации питательных сред и ферментации. Проведен . анализ особенностей процессов непрерывной стерилизации питательных сред и ферментации'кёк объектов управления, дан анализ существующих автоматических систем регулирования температуры стерилизации, величины рН, концентрации растворенного кислорода (р02) и температуры ферментации. Проведена оценка вариабельности температуры охлажденной стерильной питательной среды, поступающей в инокуляторы, посевные аппараты, ферментаторы, и систематизированы • статистические данные,'содержащиеся в работах ряда исследователей, на основании которых установлено, что параметры питательной среды, по-ступ&ющей в ферментаторы, при биосинтезе, пенициллина, энтобакгерина, лизина .-•имеют значительные колебания (от 3,1 до 27,2%). Следовательно, существует необходимость решения задач синтеза САУ процессами стерилизации и ферментации на качественно новом уровне. Исходя из общего критерия управления - прибыли производства, сформулированы целевые функции для процессов стерилизации и ферментация, осуществлена постановка задачи синтеза САУ этими процессами и определены задачи исследований.

Вторая глава посвящена разработке математической модели процесса непрерывной стерилизации жидких питательных сред, идентификации динамических моделей процессов стерилизации и ферментации и разработке алгоритма текущей идентификации динамических параметров упрощенных моделей биотехнологических объектов управления в реальном времени.

С учетом общепринятых допущений и проведенных необходимых преобразований получена динамическая модель пароконтаткного нагревателя, адекватно описывающая динамические свойства объекта передаточными функциями: по каналу «расход среды - температура среды на выходе нагревателя» w/p) = f0,0625exp(-12p)/(28,01p +1 )," С/%х.и.м.; по каналу «расход пара -температура среды на выходе нагревателя» Wx(p) = 0,0833ехр(-9р)/( 27,14р'+1 С/%х.и.м. Численные оценки показателя адекватности динамических моделей соответственно равны Aqj = 0,9656 и Aq2 = 0,9428. Это позволяет использовать полученные модели для синтеза САУ процессом непрерывной стерилизации питательных сред.

Учитывая, что процесс термоинактивации посторонних микроорганизмов после мгновенного нагрева среды в пароконтакгном нагревателе продолжается в выдерживателе, то учет времени пребывания в выдерживателе элементарных объемов среды описан с помощью логистической функции F(t)=l/(l+ea'b') (где t -время; а и b - константы, определяющие точку перегиба t„ep=a/b=f(x) функции F(t)). С учетом функции f(x), определяющей влияние совокупности параметров х на время пребывания среды в выдерживателе, изменение температуры стерильной питательной среды на выходе выдерживателя описывается уравнением вида:

1 + [е~' ■е-]ь

Используя кривые разгона объектов, полученные в ходе экспериментальных исследований ряда авторов, осуществлена идентификация адекватных динамических моделей наиболее важных каналов управления процессом ферментации. Обработка кривых разгона осуществлена с учетом их неустановившихся конечных участков. Получено, что во всем диапазоне изменения динамических параметров процесса ферментации объекты можно описывать передаточными функциями типа:

К, (р) = < (р) ■ ехр(-тр) = к • ехр(-тр) /(Т-р + 1); (2)

К01(р) = К02'(р)■ ехр(-тр) = к■ ехр(-гр)/(Т/ .р2+Тгр + 1)\ . (3)

Кз (Р) = Н,0!'(Р)- ехр(-тр) = к ■ ехр(-тр) /р(Т-р+1), (4)

где г - время запаздывания; Т- постоянная времени объекта первого порядка; Г/, Т2 - постоянные времени объекта второго порядка; к - коэффициент усиления объекта; р - оператор Лапласа.

В результате идентификации найдено, что параметры таких объектов изменяются в ходе процесса: по каналу регулирования рН подачей щелочи в 1,5-4,5 раза; по каналу регулирования рН подачей кислоты в 3,6-7,7 раза; по каналу регулирования температуры в 2,7- 4,9 раза; по каналу регулирования р02' в 1,9-13,8 раза. Показатель адекватности Ац полученных динамических моделей выше 0,91, что может считаться приемлемым для синтеза и анализа САУ этими объектами.

Разработан и апробирован на промышленных данных алгоритм активной текущей идентификации параметров объекта с передаточной функцией вида (2) и (4). В отличие от известных, он предусматривает после проведения всех'необходимых измерений стабилизацию объекта на исходном уровне. Для этого на основе уравнения В.М. Ордынцева получено модифицированное уравнение, позволяющее с использованием ординат переходного процесса рассчитывать величину идентифицирующего скачка, устанавливаемого на входе объекта по окончанию процесса идентификации.

Третья глава посвящена вопросам структурного и параметрического синтеза САУ процессом непрерывной стерилизации жидких питательных сред и нестационарным процессом ферментации в производстве, основанном на микробиологическом синтезе.

Используя принцип максимума,.получен'алгоритм оптимального управления процессом непрерывной стерилизации сред, который реализован в виде

£/= \it2-signe, . (5)

к«. "Р" \иГ "при е>0; '

\иГ при е<0; (С/^ .при €¿0. • и

где е - отклонение температуры стерилизации от заданной; (/?„„.„ - управляющие воздействия на подачу среды и пара в нагреватель- дл'я номинального режима; и""*, I)Г" - максимальные управляющие воздействия на'подачу среды "и пара в нагреватель.

При синтезе адаптивных САУ с разрывным управлением нестационарными.

технологическими объектами с запаздыванием стадии ферментации условия существования скользящего режима не выполняются и качество регулирования снижается. Амплитуду автоколебаний можно уменьшить, если при приближении к состоянию равновесия (eft)—* 0) обеспечить уменьшение управляющего воздействия. Для этого осуществлена аппроксимация разрывной функции f(e) = signe

непрерывной дифференцируемой функцией f*(e,ô)-e/\s + S\. В результате получены выражения для управления в виде

U(t ) = -Ms/\c + 6\ = -Ме/-\(е + S)2 = -Me/4s2 + 2eS + S2 , (7)

U(t) = -Me/4s2+52 . (8)

Добавляя, например, в выражение (7), интеграл от ошибки, пропорциональной величине 2в8, получаем закон управления в следующем виде:

U(t) = -М- We2 + 2eS + ô2 +ки \e(Ç)ScIÇ. (9)

где M - максимальная величина управляющего воздействия; ô - параметр приближения; в - сигнал рассогласования; £,,> 0 - коэффициент интегрирования.

В работе обоснована рациональная структура САУ с обратной управляющей моделью объекта и астатическим регулятором, реализуемая с использованием идентификатора состояния системы. Предложено исключить дифференцирование выходного сигнала объекта, а для реализации в системе обратной модели объекта использовать оценки переменных состояний, получаемые с помощью идентификатора состояния. Идентификатор построен на основе динамической модели объекта, исходя из предположения о выполнении гипотезы квазистационарности.

Поскольку для системы регулирования нестационарных объектов опасна потеря устойчивости, то решена задача параметрического синтеза робастных регуляторов, обеспечивающих в системе с обратной моделью объекта в замкнутом контуре максимальную степень устойчивости и необходимую точность в установившемся режиме. Установлено, что в системе с обратной моделью объекта в замкнутом контуре, полностью компенсирующей инерционную часть объекта управления, параметры настройки астатических регуляторов максимальной степени устойчивости, функционально зависят только от времени запаздывания объекта. Получены выражения для параметров настройки И-, ПИ-, ПИД - регуляторов, которые соответственно равны /с#=0,368/г; £/7=0,135, ки =0,541/г, £/7=0,249, £¿/=0,672/г, Ад=0,025т.

Для решения задачи синтеза САУ технологическим объектом с запаздыванием в условиях неконтролируемых внешних возмущений разработана структура системы с упредителем и идентификатором состояния системы (рисунок 1). Управляющее воздействие U в системе реализуется в виде

и = (Ю)

где t/Ç( - управляющее воздействие при F = 0 ; UF = -F - управляющее воздействие, компенсирующее влияние возмущения F на систему.

В четвертой главе приводятся результаты исследования разработанной САУ

процессами стерилизации и ферментации, алгоритмические модули, реализующие алгоритмы идентификации, оценивания, регулирования и управления, и методика автоматизированного выбора альтернативных вариантов алгоритмов управления. Анализ переходных процессов, полученных в системе стабилизации температуры питательной среды на выходе пароконтактного нагревателя с использованием переключений управляющих воздействий показал, что диапазон колебаний температуры уменьшается в 2 раза по сравнению с существующей системой. На рисунке 2 приведена структурно - функциональная схема САУ установкой непрерывной стерилизации (УНС), алгоритм управления которой предусматривает при отклонении времени выдержки от номинального коррекцию расхода питательной среды.

Рисунок I- Структурная схема САУ с упредителем и идентификатором состояния.

Для охлаждения стерильных питательных сред в аппаратах культивирования разработан алгоритм управления, предусматривающий переключение управляющего воздействия с Umax до нуля на основе функции S(t), составленной из линей-, ной комбинации сигнала рассогласования e(t) и скорости его изменения в вид^: Ш)_ "Р" s(O = e(t) + TM'é(t)¿0; '

' J~{0 при s(t) = e(i) + TM-é(t)¿0, где Umax - максимальное воздействие на подачу хладоагента; e(t), é(t) - отклонение и скорость отклонения температуры от заданного значения;' 7j, = т + Та6, г -время запаздывания; Т0(, - постоянная времени объекта. ' ,

Идентификация постоянной времени и запаздывания' 'объекта может был, осуществлена, при необходимости, с помощью разработанного алгоритма идентификации объекта. Разработанный алгоритм управления обеспечивает'необхо-димую точность охлаждения питательных сред. При заданной температуре

26 + 0,5 С установившееся значение температуры в ферментаторе объемом 50 м3 после охлаждения составляет 25,9°С. Рассмотрено применение данного алгоритма управления для стабилизации температуры процесса получения биомассы в ино-куляторах и посевных аппаратах стадии ферментации. Диапазон колебаний температуры в установившемся режиме равен 0,5°С, что является приемлемым.

гг®

кхе~

ОУ

N . кге-р"

) * Тгр + 1

! УУ \

«м

кле~

Модель ОУ

Гл,2/> + 1

в(!)

е(0

•Ш

| Ущы&фахт

-р?«*

БК

Дй

^ ТщАпаи

~РТсыд\

0м(1 - Т^г)

Рисунок 2 - Структурно - функциональная схема САУ УНС: в,аь - задающее воздействие; 6(1) - выходной сигнал ОУ; е(0 - ошибка регулирования; е(0 - сигнал отклонения; 11/(1), и2(0 - регулирующие воздействия; - корректирующее воздействие; Твыо.фают ТШй.тм - фактическое и номинальное значения времени выдержки среды в выдерживателе, рассчитываемые в вычислительном блоке; БК - блок коррекции; 1 - звено с передаточной функцией IV¡(р) по каналу регулирования температуры расходом пара; 2 - звено с передаточной функцией И/'2(р) по каналу регулирования температуры расходом среды.

В работе разработана и исследована адаптивная позиционная система регулирования величины рН с двумя нелинейными элементами (НЭ), один из которых имеет зону нечувствительности Дг. В такой системе при незначительном отклонении рН от заданного значения, когда е-А2 £ Ае £ е+А2, НЭ2 с зоной нечувствительности в работу не включается и регулирование ведется только с помощью первого НЭ1. Если /Ае / > дг, то регулирование осуществляется максимальным

регулирующим воздействием с помощью второго нелинейного элемента. Для уменьшения амплитуды автоколебаний рН в установившемся режиме при условии /ё(1)/<: Д (где Д - заданная величина производной отклонения величины рН от заданного значения) осуществляется коррекция величины регулирующего воздействия. Амплитуда установившихся колебаний не превышает 0,2 ед. рН во всем диапазоне изменения параметров объекта.

Для обеспечения более высоких требований к точности поддержания рН в процессе биосинтеза рассмотрен дискретно - непрерывный алгоритм управления в следующем виде:

е(0

и,<%)= М

С- Г

(12) (13)

при \е(1)\<. А; (0 при \е(1;] > Д,

где М, 5, ки(е,е), А - параметры настройки алгоритма управления: М- 2,3 = 0,447, а = 0,02, Л = 0,005.

Максимальное значение перерегулирования в системе не превышает 18.4%, перерегулирование и время переходного процесса уменьшились в 1,8 и 1,4 раза соответственно по сравнению с позиционным регулированием. Схема системы с алгоритмом управления (12) приведена на рисунке 3.

g(0

—иЯН

Мх15пс(0 М

мо/

БД

'ФУ

А1

№

и, ГУ И 0)

КЭ

\Н\

1 " 1 ь 1 ки

1 * !> г

/&0У

ЛЬ

НЭ2

и,(0

Wo(p)

х(1)

Рисунок 3 - Структурная схема дискретно-непрерывной системы управления рН.

Исследована адаптивная система автоматической стабилизации концентрации растворенного кислорода в жидкости при действии неизмеряемых возмущений (рисунок 4). Алгоритм управления системы реализован в следующем виде:

и(0 = и„.(1)+[кп-г(1)+к,11е(0сИ]-1-%-,(р)}, (14)

где Цр(1)=1/^(х(1)-х(1)]А -сигнал, компенсирующий неизмеряемоевозмущение

/(0'> £(0 - сигн^р рассогласования; И7м'(р) - обратная модель объекта управления без запаздывания; /у- коэффициент коррекции; кп, кц - настроечные параметры ПИ - регулятора (к„ =0.135, кц =0.2 мин ); Ь~' - символ обратного преобразования Лапласа; х(1), х(1)- регулируемая переменная и ее оценка.

_____________3

х(0

а ,их(1

'ш ■

ОМОУ

. I

х(0 \ЬиХ(1)\

ВС

Рисунок 4 - Структурная схема системы управления с ОМОУ и компенсацией Щ на основе ИСОУ: ]Ур(р) - передаточная функция регулятора; Жо(р) е'ри- передаточная функция объекта; №м(р)е~р'" - передаточная функция модели; ОМОУ - обратная модель объекта управления; ИСОУ - идентификатор состояния ОУ; ИВВ - идентификатор возмущающего воздействия; ВС - вычислитель суммы %а,их,.

Максимальные динамическое отклонение и время переходного процесса в разработанной системе по сравнению с обычной системой уменьшились соответственно в 1,2 и 1,9 раза для модели с передаточными функциями, полученными при увеличении расхода воздуха, и в 2,1 и 1,3 раза - при уменьшении расхода воздуха.

Исследована адаптивная САУ процессом биосинтеза антибиотиков, реализующая оптимальный температурный режим, которая включает упредитель и идентификатор состояния системы для получения оценок переменных состояния системы и восстановления неизмеряемого возмущения (рисунок 5). Максимальное динамическое отклонение в 1,5 раза, время переходного процесса в 1,3 раза меньше для параметров передаточной функции объекта, полученных при скачко-

образном уменьшении возмущения, по сравнению с системой при отсутствии компенсации возмущения. При параметрах передаточной функции объекта, полученных при увеличении возмущения, эти показатели уменьшились соответственно в 1,2 и 1,3 раза.

Приведено краткое описание алгоритмических модулей и их модифицированных вариантов, полученных на основе результатов проведенных исследований.

Рисунок 5 - Переходные процессы в системе с упредителем при отработке задающих воздействий g(t) и возмущения f(t) с моделью при наихудшем сочетании параметров объекта: кривые 1,2,3 получены для передаточных функций объекта соответственно через 12, 36.5 и 50 часов после начала ферментации.

Основные научно-технические решения, полученные в ходе диссертацион-. ного исследования, переданы для внедрения и используются ОАО «Биосинтез», ООО "Научно - производственной фирмой «КРУГ» и ООО «Автоматизированные системы управления» при разработке АСУТП на базе программно-технического комплекса ПТК «КРУГ - 2000». Материалы теоретических и практических разработок диссертации использованы в учебном процессе НТИ СевероКавказского государственного технического университета.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработана математическая модель процесса непрерывной стерилизации питательных сред, осуществляемого последовательно в пароконтактном нагревателе и выдерживателе. Предложена для учета времени пребывания среды в вы-держивателе логистическая функция. Включение этой функции в динамическую

модель пароконтактного нагревателя позволяет получить адекватное математическое описание процесса непрерывной стерилизации питательной среды. Осуществлена, компьютерная идентификация динамических моделей пароконтактного нагревателя и процесса ферментации по особо важным каналам управления, структура которых соответствует моделям, полученным аналитическим путем. Использование полученных моделей дало возможность решить задачи разработки роба-стных и адаптивных САУ биотехнологическими процессами.

2. Осуществлен синтез квазиоптймального алгоритма управления процессом непрерывной стерилизации питательной среды в пароконтактном нагревателе и исслёдована САУ процессом стерилизации с переключением управляющих воздействий на расходы пара и среды, обеспечивающая минимизацию дополнительных текущих затрат на проведение процесса стерилизации среды при необходимом времени пребывания среды в выдерживателе и более точной стабилизации температуры стерилизации в пределах 125+0,75°С, что в дальнейшем исключает нестерильность культуральной жидкости при синтезе целевого продукта в ферментаторе и позволяет считать, что эффективность процесса стерилизации на основе полученного алгоритма управления выше, чем при использовании существующих систем. ,

3. Получен новый алгоритм дискретно-непрерывного управления технологическим объектом на основе аппроксимации разрывного управления непрерывно -дифференцируемой функцией и использования в алгоритме интегральной составляющей от ошибки приближения аппроксимирующей функции к разрывной. Установлено, что эффективность системы управления технологическим объектом с запаздыванием достигается за счет адаптивных свойств самих используемых нелинейных функций.

4. Разработана и исследована адаптивная позиционная САУ величиной рН в процессе ферментации, величина релейного воздействия в которой корректируется в зависимости от амплитуды установившихся автоколебаний регулируемой величины, не превышающей 0,2 ед. рН во всем диапазоне изменения параметров объекта. Для непрерывного регулирования рН исследован и рекомендован алгоритм дискретно-непрерывного управления подачей титранта, который обеспечивает устранение автоколебаний и более высокую точность стабилизации величины рН.

5. Разработана рациональная структура САУ концентрацией растворенного в культуральной жидкости кислорода, содержащая в контуре управления обратную управляющую модель объекта, астатический промышленный регулятор и компенсатор внешнего возмущения. Показано, что эффективная реализация обратной модели объекта и восстановление неизмеряемого внешнего возмущения могут быть достигнуты за счет использования идентификатора состояния системы. Проведенная сравнительная оценка качества регулирования концентрации в системе с компенсацией и без компенсации возмущения подтвердила преимущества разработанной САУ.

6. При условии полной компенсации инерционной части объекта управления с запаздыванием управляющим устройством с обратной моделью объекта и аста-

тическим регулятором получены простые функциональные зависимости настроек типовых регуляторов от времени запаздывания объекта. Разработан алгоритм активной идентификации текущего времени запаздывания объекта и его постоянной времени, обеспечивающий при действии неконтролируемых возмущений в отличие от известных алгоритмов стабилизацию объекта на первоначальном уровне по окончанию идентификации.

7. Разработана и исследована адаптивная САУ оптимальным температурным профилем процесса ферментации, в которой реализованы упредитель и идентификатор состояния системы, обеспечивающие упреждающую коррекцию при наличии запаздывания и компенсацию неизмеряемых внешних возмущений, что приводит к повышению качества управления на всех участках температурной программы. Переходные процессы являются, в основном, апериодическими с незначительным перерегулированием в пределах 2,1-3,5%.

8. Разработаны САУ процессом охлаждения стерильных питательных сред в инокуляторах, посевных аппаратах и ферментаторах. Показано, что точность стабилизации температуры при охлаждении составляет 26+0,1 °С, время охлаждения при этом сокращается более, чем в 1,5 раза по сравнению с известными системами. Оказалось целесообразным использовать эти системы для стабилизации температуры процесса получения биомассы в инокуляторах и посевных аппаратах после охлаждения без перенастройки алгоритма управления. Диапазон колебаний температуры не превышает 0,5°С, что невозможно обеспечить существующими системами.

9. Разработан комплекс алгоритмических модулей для решения задач идентификации, оценивания, регулирования и управления в составе АСУТП микробиологических производств, пригодный для широкого промышленного внедрения, который включен в отраслевой фонд алгоритмов и программ Государственного координационного центра информационных технологий (свидетельства об отраслевой регистрации разработок №№2420 - 2430) и прошел государственную регистрацию в Информационно - библиотечном фонде Российской Федерации (номера государственной регистрации №№50200300207 - 50200300217). Характерной особенностью алгоритмов управления является их гибкость за счет возможности изменения структуры посредством задания рекомендуемых значений коэффициентов алгоритма. Совмещение полезных свойств каждого отдельного алгоритма управления в разработанных модулях способствует повышению эффективности управления.

10. Разработана методика автоматизированного выбора алгоритмов управления при проектировании САУ, позволяющая проектировщику ранжировать их по степени эффективности и производить многовариантное проектирование прикладного математического обеспечения САУ технологическими объектами.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Лубснцова Е.В. Постановка задачи синтеза САУ процессом ферментации // Оптимизация сложных биотехнологических систем: Материалы Всероссийской на-

учно-практической конференции /Оренбургский государственный университет. -.Оренбург: ОГУ, 2003. - с.117-122.

2. Лубенцова'Е.В. Математическая модель процесса непрерывной стерилизации питательных <$>ед /ДМатематические методы в технике и технологиях: Сб. трудов XV Международ, науч. конф. В 10-и т. Т. 10. Секция 10/ Под общ. ред. B.C. Балакирева. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун., 2002. - с. 122-125.

3. Лубенцова Е.В. Математическая модель процесса непрерывной стерилизации сред с учетом выдерживателя / Компьютерная техника и технологии: Сб. трудов регион, науч.^техн. конф. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2003. - с. 26-28.

4. Лубенцова Е.В. Компьютерная идентификация промышленных биотехнологических объектов // Компьютерная техника и технологии: Сб. трудов регион, науч.-техн. конф. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2003. - с. 16-26.

5. Лубенцова Е.В. Алгоритм оптимального управления процессом стерилизации // Изв. вузов. Сев.-Кав. регион. Техн. науки. 2002. Спецвыпуск: Математическое моделирование и компьютерные технологии. - с. 127.

6. Лубенцова Е.В. Разработка САУ процессом непрерывной стерилизации сред// Материалы V региональной научно-технической конференции «Вузовская наука -Северо-Кавказскому региону». Технические и прикладные науки. Часть вторая. -Ставрополь: СевКавГТУ, 2001. - с. 36.

7. Лубенцова Е.В. Алгоритм динамической идентификации технологического объекта с запаздыванием // Материалы XXXII научно-технической конференции по результатам работы профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов СевКавГТУ за 2002 год. Технические и прикладные науки. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2003. Т.2. - с.27-28.

8. Лубенцова Е.В. Построение одного класса систем с разрывным управлением // Математичёские методы в технике и технологиях — ММТТ — 14: Сб. трудов Международ, науч. конф. В 6-и т. Т. 2. Секции 2,5/ Смоленский филиал Моск. энерг. ин-та (техн. ун-та). - Смоленск, 2001. - с. 67 - 69.

9. Лубенцова Е.В. Математические модели законов управления с разрывной функцией на основе нелинейных функций самоорганизации // Теоретические и прикладные проблемы современной физики. Материалы региональной научной конференции. - Ставрополь: СГУ, 2002. - с.253-254.

10. Лубенцова Е.В. Система управления с моделью технологическими объектами с запаздыванием//Научная мысль Кавказа. - Ростов - на -Дону: Изд-во СКНЦВШ. Приложение. Спецвыпуск (2). 2002. - с. 130-131.

11. Лубенцова Е.В. Математические модели реализации идентификаторов состояния в задачах управления // Теоретические и прикладные проблемы современной физики: Материалы региональной научной конференции. - Ставрополь: СГУ, 2002. - с. 246 - 253.

12. Лубенцова Е.В. Синтез параметров настройки регуляторов для объектов с запаздыванием // Материалы IV региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону». - Ставрополь: СевКавГТУ, 2000. - с. 56 - 57.

13. Лубенцова Е.В. Синтез САУ на основе принципа динамической компенсации//

Компьютерная техника и технологии: Сб. трудов регион, науч.-техн. конф. -Ставрополь: СевКавГТУ, 2003. - с. 103- 108.

14. Лубенцова Е.В., Петраков В.А. Реализация обратных управляющих моделей в САУ с применением переменных состояний // Компьютерная техника и технологии: Сб. трудов регион, науч.-техн. конф. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2003. - с. 99 -102.

15. Лубенцова Е.В. Синтез адаптивной системы управления технологическим объектом с запаздыванием при неконтролируемых внешних возмущениях// Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, 2003. №9. - с. 13- 15.

16. Лубенцова Е.В., Шаров С.Е. Разработка автоматизированного рабочего места проектировщика алгоритмического обеспечения АСУ ТП // Математические методы в технике и технологиях. Сб. трудов XV Международ, науч. конф. В 10-и т. Т.9. Секции 9,12/Под общ. ред. B.C. Балакирева. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2002. - с. 152-154.

ЛР№ 021204 от 03.04,1997, Формат 60x84 1/16. Усл. неч. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ№760.

Сспсро-Кавказский государственные! технический университет __355029, г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2__

Типография СевКавГТУ

РНБ Русский фонд

2007-4

О 5 МАР 2004

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Лубенцова, Елена Валерьевна

Введение

Глава 1. Анализ биотехнологических процессов стадии ферментации микробиологических производств

1.1 Типовые технологические процессы непрерывной стерилизации питательных сред и периодической ферментации как объекты управления

1.2 Анализ особенностей технологических процессов стадии ферментации как объектов управления

1.3 Анализ методов автоматического регулирования и управления процессами стерилизации и ферментации микробиологических производств 23 1.4. Анализ критериев эффективности и обоснование целевых функций для процессов стерилизации и ферментации

1.5 Постановка задачи исследований

Выводы

Глава 2. Разработка математической модели процесса непрерывной стерилизации питательных сред и идентификация динамических моделей процессов стерилизации и ферментации

2.1 Разработка и идентификация математической модели процесса непрерывной стерилизации питательных сред

2.2 Идентификация динамических моделей процесса ферментации

2.3 Разработка алгоритма динамической идентификации биотехнологических объектов управления с запаздыванием 62 Выводы

Глава 3. Синтез САУ процессом непрерывной стерилизации питательных сред и ферментации

3.1 Разработка алгоритма управления процессом непрерывной стерилизации питательных сред в пароконтактном нагревателе

3.2 Разработка алгоритма управления технологическим объектом на основе аппроксимации разрывных управлений кусочно-непрерывными функциями

3.3 Выбор и обоснование структуры САУ процессом ферментации на основе принципа динамической компенсации

3.4 Параметрический синтез типовых промышленных регуляторов для нестационарных объектов с запаздыванием, обеспечивающих робаст-ность САУ процессом ферментации

3.5 Выбор и обоснование структуры САУ процессом ферментации с упредителем и идентификатором состояния при наличии запаздывания и неконтролируемых внешних возмущений

Выводы

Глава 4. Исследование САУ процессом непрерывной стерилизации питательных сред и ферментации и разработка алгоритмического обеспечения задач регулирования и управления в АСУТП

4.1 Исследование САУ процессом непрерывной стерилизации питательных сред в пароконтактном нагревателе

4.2 Исследование САУ режимом охлаждения стерильных питательных сред в ферментаторе, инокуляторе и посевном аппарате и режимом стабилизации температуры при получении биомассы

4.3 Исследование адаптивной позиционной системы регулирования рН в процессе ферментации

4.4 Исследование адаптивной системы автоматической стабилизации концентрации растворенного кислорода в процессе ферментации при действии неизмеряемых возмущений

4.5 Исследование адаптивной САУ процессом биосинтеза антибиотиков, реализующей оптимальный температурный режим

4.6 Разработка алгоритмического обеспечения АСУ биотехнологическими процессами микробиологических производств и методики автоматизированного выбора альтернативных вариантов алгоритмов управления 158 Выводы

Введение 2004 год, диссертация по информатике, вычислительной технике и управлению, Лубенцова, Елена Валерьевна

Проблема снижения себестоимости, энерго - и ресурсосбережения в биотехнологии в связи с увеличением стоимости энергоносителей и сырья является в настоящее время одной из самых важных проблем. Несмотря на резкое сокращение производства в ряде отраслей промышленности, вызванное изменением в стране экономической ситуации, уже к началу 1999 года в микробиологической промышленности отмечено улучшение динамики производства, составившее за январь - декабрь 135%, что на 34,1% больше по отношению к предыдущему периоду [1]. Производство продуктов, получаемых путем микробиологического синтеза в микробиологической, химико-фармацевтической и медицинской промышленности, всесторонне совершенствуется. Свыше 95% лекарственных препаратов, применяемых в современной мировой медицине, созданы в последние десятилетия [2]. Причем синтез антибиотиков медицинского назначения, микробиологических средств защиты растений, аминокислот, активных фармацевтических субстанций относится к наиболее сложным стадиям многостадийного производства биопрепаратов. Одним из основных требований к микробиологическому синтезу является отсутствие нестерильных питательных сред, которые приводят к полной и безвозвратной потере сырья и энергии, затраченной на проведение этих процессов. Поэтому одним из направлений интенсификации производств на основе микробиологического синтеза наряду с совершенствованием технологии и оборудования является разработка систем автоматического управления (САУ) процессами стерилизации питательных сред и ферментации, обеспечивающих наивыгоднейшее их протекание. Современный подход к созданию САУ этими процессами требует не просто замены существующих аналоговых регуляторов на цифровые (например, на регулирующие либо логические микропроцессорные контроллеры и другие микропроцессорные средства), но и дальнейшего повышения качества управления ими с помощью высокоэффективных алгоритмов управления. Разработка и использование таких алгоритмов сдерживалось существенной нестационарностью процессов ферментации, недостаточной изученностью процессов стерилизации для целей управления, отсутствием полного и точного математического описания исследуемых процессов, наличием неконтролируемых возмущений и аппаратурной базой, при которой практическая реализация эффективных алгоритмов управления либо была принципиально невозможной, либо могла быть достигнута ценой неприемлехмых затрат. Даже переход к прямому цифровому управлению в ряде автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) микробиологических производств не обеспечил соответствующего повышения качества управления и удовлетворения возрастающих требований к точности систем управления из-за отсутствия в их составе роба-стных регуляторов, адаптивных алгоритмов управления либо алгоритмов, эквивалентных им. Появление средств микропроцессорной техники и их эволюционное обновление на развивающемся рынке технологий АСУТП создают все предпосылки для применения в САУ нестационарными процессами с запаздыванием динамических моделей объектов, идентификаторов состояния системы, упредителей, методов текущей идентификации параметров объектов, компенсаторов неизмеряемых возмущений. Это 'делает актуальным создание эффективных САУ процессами ферментации при существенном изменении динамических свойств и наличии неконтролируемых возмущений, а также САУ непрерывным процессом стерилизации, исключающих проникновение в реакционный объем ферментатора посторонней микрофлоры а, следовательно, возможные потери сырья и энергии, затраченных на проведение этого процесса.

Решение задачи синтеза и анализа таких САУ сдерживается, в первую очередь, отсутствием полного и точного математического описания динамики основных каналов управления процессами стерилизации и ферментации. Получение и установление адекватности динамических моделей исследуемых процессов позволяет использовать эти модели для синтеза закона оптимального управления процессом стерилизации, а также в контурах управления САУ процессами ферментации в качестве управляющих обратных моделей, идентификаторов (наблюдателей) для оценивания переменных состояния объектов управления и восстановления неизмеряемых возмущений, построения упреди-теля и реализации компенсирующих возмущения воздействий.

Разработка САУ процессами стерилизации и ферментации с динамическими моделями объектов управления, идентификаторами состояния, упреди-телями, имеющих свойства робастности, инвариантности и адаптивности и обеспечивающих более высокое качество управления при существенном изменении динамических свойств технологических процессов ферментации по сравнению с неадаптивными может дать значительный экономический эффект и поэтому является актуальной задачей.

Проблеме повышения эффективности процессов стерилизации и ферментации на основе новых технологических приемов, синтеза систем с использованием методов математического моделирования, идентификации и адаптивного управления посвящены научные исследования ученых Балакирева B.C., Бирюкова В.В., Гордеева JT.C., Лапшенкова Г.И., Матвеева В.Е., Меньшутиной Н.В., Пиотровского Д.Л., Уткина В.И., Цирлина A.M., Шубладзе A.M., Юсупбекова Н.Р. и других.

Тема диссертации разработана в соответствии с проводимой НИР «Разработка и исследование прикладного математического обеспечения АСУТП химико-технологических и микробиологических производств», № государственной регистрации 01.200.103595. Диссертационная работа выполнена в рамках научного направления кафедры «Автоматизации и управления технологическими процессами и производствами» ЮРГТУ (НПИ) «Разработка теоретических основ и принципов построения автоматизированных технологий и оборудования для химических, пищевых и консервных производств».

Целью диссертационной работы является повышение эффективности непрерывной стерилизации жидких питательных сред и ферментации производств, основанных на микробиологическом синтезе, путем разработки систем автоматического управления этими процессами в условиях изменяющихся характеристик и неконтролируемых внешних возмущений.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих научных задач:

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Получено математическое описание процесса непрерывной стерилизации жидких питательных сред в пароконтактном нагревателе, в котором для учета времени пребывания среды в выдерживателе использована логистическая функция. Осуществлена идентификация динамической модели пароконтактно-го нагревателя как объекта управления, имеющего два управляемых входа и один выход.

3. Осуществлена компьютерная идентификация адекватной динамической модели процесса ферментации как объекта управления по температуре, концентрации растворенного в культуральной жидкости кислорода и величине рН.

Практическая ценность полученных в работе результатов состоит в следующем:

- разработан комплекс алгоритмических модулей для решения задач идентификации, оценивания, регулирования и управления в составе АСУТП микробиологических производств, пригодный для широкого промышленного применения;

- материалы теоретических и практических разработок диссертации использованы в учебном процессе Невинномысского технологического института (филиала) Северо-Кавказского государственного технического университета (НТИ СевКавГТУ).

На защиту выносятся следующие основные положения.

2. Алгоритм квазиоптимального управления процессом непрерывной стерилизации жидкой питательной среды.

Реализация результатов. Комплекс алгоритмических модулей, пригодных для широкого промышленного внедрения, включен в отраслевой фонд алгоритмов и программ Государственного координационного центра информационных технологий (свидетельства об отраслевой регистрации разработок №№ 2420 - 2430) и прошел государственную регистрацию в Информационно - библиотечном фонде Российской Федерации (номера государственной регистрации №№ 50200300207-50200300217).

Разработанные алгоритмы управления, реализованные в виде алгоритмических и программных модулей, приняты к внедрению научно - производственной фирмой «КРУГ» (г. Пенза) для создания АСУ ТП на базе программно-технического комплекса ПТК «КРУГ - 2000», ООО «Автоматизированные системы управления» (г. Пятигорск), ОАО «Биосинтез» (г. Пенза).

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на XXIX, XXXI, XXXII научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов СевКавГТУ (г. Ставрополь, СевКавГТУ, 1999 г., 2001 г., 2003 г.), на IV, V, VI региональной научно-технической конференции «Вузовская наука — Северо-Кавказскому региону» (г.

Ставрополь, СевКавГТУ, 2000 - 2002 г.г.), на Международных научных конференциях «Математические методы в технике и технологиях», ММТТ — 2000 (г. Санкт - Петербург, Санкт — Петербургский государственный технический университет, 2000 г.), ММТТ - 14 (г. Смоленск, Смоленский филиал МЭИ, 2001 г.), на XV Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (г. Тамбов, Тамбовский государственный технический университет, 2002 г.), на XVI Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях», ММТТ - 16 (г. Ростов - на — Дону, РГАСХМ, 2003 г.), на региональной научной конференции «Теоретические и прикладные проблемы современной физики» (г. Ставрополь, Ставропольский государственный университет, СГУ, 2002 г.), на региональной научно-технической конференции «Компьютерная техника и технологии» (г. Невинно-мысск, СевКавГТУ, 2003 г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Оптимизация сложных биотехнологических систем» (г. Оренбург, ОГУ, 2003г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 37 работ, получено 11 свидетельств об отраслевой и государственной регистрации разработок. Основные научные результаты диссертации изложены в 16 опубликованных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложений.

Заключение диссертация на тему "Системы автоматического управления процессами непрерывной стерилизации питательных сред и ферментации микробиологических производств"

ВЫВОДЫ

1. Исследована система стабилизации температуры в пароконтактном нагревателе установки непрерывной стерилизации (УНС) питательных сред с переключением управляющих воздействий на расходы пара и расход питательной среды. Показана возможность применения времени пребывания среды в выдерживателе УНС в качестве возможного корректирующего воздействия на подачу среды в пароконтактный нагреватель. Использование такой системы целесообразно тогда, когда пароконтактный нагреватель не является «узким местом» на УНС или когда УНС имеет резерв по производительности.

2. Предложен алгоритм и исследована система управления процессом охлаждения стерильной питательной среды в инокуляторе, прсевном аппарате и ферментаторе. Использование в функции переключения управляющего воздействия скорости изменения температуры и постоянной времени объекта обеспечивает необходимую точность охлаждения стерильных сред в условиях изменяющихся характеристик и внешних возмущений со стороны охлаждающей воды.

3. Разработанная адаптивная позиционная система регулирования величины рН в процессе биосинтеза обеспечивает воспроизводимость задающих воздействий, достаточную робастность к параметрическим возмущениям и не требует для своей реализации введения в контур управления сложных вычислительных устройств самонастройки.

4. Подтверждена целесообразность использования в контурах управления САУ процессом ферментации динамических моделей объектов управления. Учитывая, что для реализации алгоритмов управления и обратных управляющих моделей необходимы производные регулируемых переменных, исследована эффективность применения идентификаторов состояния и использования для этого получаемых оценок переменных состояния объекта управления. Предложенный подход эффективен при построении адаптивных САУ процессом ферментации, обеспечивающих стабилизацию концентрации растворенного кислорода и программное управление температурой процесса биосинтеза.

5. Разработано алгоритмическое обеспечение задач идентификации, оценивания, регулирования и управления с использованием алгоритмов, обеспечивающих свойства робастности и адаптивности САУ нестационарными объектами стадии ферментации.

6. Предложена методика и даны рекомендации для автоматизированного выбора алгоритмов управления с использованием метода анализа иерархий.

Сформированный на основе результатов проведенных исследований состав алгоритмических модулей позволяет осуществить многовариантное проектирование САУ процессами ферментации и другими технологическими объектами с аналогичными свойствами.

163

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена актуальная задача разработки и исследования САУ процессом непрерывной стерилизации жидких питательных сред и нестационарным процессом ферментации производств, основанных на микробиологическом синтезе, обладающих рядом улучшенных характеристик и пригодных для широкого класса промышленных технологических объектов. В результате получены следующие научные и практические результаты.

1. Проведен анализ современных требований к автоматическому регулированию и управлению объектами стадии ферментации, показана невозможность обеспечения этих требований существующими системами и обоснована необходимость разработки САУ этими объектами, эффективных в условиях неполноты или неопределенности исходной (априорной) информации и обладающих свойствами робастности и адаптивности по отношению к известным системам управления этими объектами.

2. Разработана математическая модель процесса непрерывной стерилизации питательных сред, осуществляемого последовательно в пароконтактном нагревателе и выдерживателе. Для учета времени пребывания среды в выдерживателе предложена логистическая функция. Включение этой функции в динамическую модель позволяет получить адекватное математическое описание процесса непрерывной стерилизации питательной среды с учетом выдерживателя. Осуществлена компьютерная идентификация динамических моделей процесса стерилизации в пароконтактном нагревателе и процесса ферментации.

3. Осуществлен синтез квазиоптимального алгоритма управления процессом непрерывной стерилизации питательной среды в пароконтактном нагревателе и исследована САУ процессом стерилизации с переключением управляющих воздействий на потоки пара и среды.

4. Получен новый алгоритм дискретно-непрерывного управления технологическим объектом на основе аппроксимации разрывного управления непрерывно - дифференцируемой функцией и использования в алгоритме управления интегральной составляющей от ошибки приближения аппроксимирующей функции к разрывной.

5. Разработана и исследована адаптивная позиционная САУ величиной рН в процессе ферментации, структура которой в переходном процессе меняется за счет изменения связей между релейным и нелинейным с зоной нечувствительности элементами. Для устранения автоколебаний при регулировании рН исследован и рекомендован алгоритм дискретно-непрерывного управления подачей титранта.

6. Разработана система автоматической стабилизации концентрации растворенного в культуральной жидкости кислорода с использованием в контуре управления обратной управляющей модели объекта, астатического промышленного регулятора и компенсатора внешнего возмущения. Для реализации обратной модели и восстановления неизмеряемого внешнего возмущения использован идентификатор состояния системы.

7. Для решения задачи параметрического синтеза регуляторов в САУ технологическим объектом с обратной управляющей моделью обосновано применение критерия максимальной степени устойчивости, обеспечивающего робастность системы при существенном изменении динамических свойств процесса ферментации.

8. При условии полной компенсации инерционной части объекта управления с запаздыванием управляющим устройством с обратной моделью объекта и астатическим регулятором, получены простые функциональные зависимости настроек регулятора от времени запаздывания объекта. Разработан алгоритм активной идентификации текущего времени запаздывания, обеспечивающий по окончанию идентификации стабилизацию объекта на первоначальном уровне при наличии неконтролируемых возмущений.

9. Разработана и исследована САУ температурой процесса ферментации, включающая упредитель, идентификатор состояния системы и обеспечивающая компенсацию неизмеряемых внешних возмущений.

10. Разработаны САУ процессом охлаждения стерильных питательных сред в инокуляторах, посевных аппаратах и ферментаторах, обеспечивающие стабилизацию температуры в процессе получения биомассы в инокуляторах и посевных аппаратах после охлаждения без перенастройки алгоритма управления.

11. Разработан комплекс алгоритмических модулей для решения задач идентификации, оценивания, регулирования и управления в составе АСУТП микробиологических производств, пригодный для широкого промышленного внедрения, который включен в отраслевой фонд алгоритмов и программ Государственного координационного центра информационных технологий (свидетельства об отраслевой регистрации разработок №№2420 - 2430) и прошел государственную регистрацию в Информационно - библиотечном фонде Российской Федерации (номера государственной регистрации №№50200300207 - 50200300217).

12. Разработана методика автоматизированного выбора алгоритмов управления при проектировании САУ, позволяющая проектировщику t ранжировать их по степени эффективности и производить многовариантное проектирование прикладного математического обеспечения САУ.

Разработанные алгоритмы управления приняты к внедрению и используются ОАО «Биосинтез» (г. Пенза), ООО «Научно - производственной фирмой «КРУГ» (г. Пенза) и ООО «Автоматизированные системы управления» (г. Пятигорск) в разработках АСУТП.

Ряд теоретических положений и практических решений диссертации использован в учебном процессе НТИ СевКавГТУ при проведении занятий по курсам «Теория автоматического управления»,«Автоматизация промышленных установок и технологических процессов».

Библиография Лубенцова, Елена Валерьевна, диссертация по теме Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)

1. Саркисов П.Д. Проблемы энерго- и ресурсосбережения в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии // Химическая промышленность, 2000. №1.- с. 20-27.

2. Машковский М.Д. Лекарства XX века. М.: Новая волна, 1998.- 319 с.

3. Бекер М.Е. Введение в биотехнологию. М.: Пищевая промышленность, 1978.-232 с.

4. Федосеев К.Г. Физические основы и аппаратура микробного синтеза биологически активных соединений. М.: Медицина, 1977. - 304 с.

5. Кафаров В.В., Винаров А.Ю., Гордеев Л.С. Моделирование и системный анализ биохимических производств. -М.: Лесная промышленность, 1985.-280 с.

6. Матвеев В.Е., Плессер Л.М. Расчет необходимой эффективности процессов, препятствующих проникновению посторонней микрофлоры на различных стадиях асептического производства // Биотехнология, 2001. №6.- с.68-70.

7. Ханукаев Я.А., Бабаянц А.В., Лубенцов В.Ф., Колпиков Ю.Г. Анализ процесса микробиологического синтеза энтобактерина как объекта управления //Автоматизация микробиологических производств. Грозный, 1976. Вып.2 - с. 35-42.

8. Юсупбеков Н.Р., Бабаянц А.В., Лубенцов В.Ф. Управление процессами ферментации. Динамика процессов и синтез автоматических систем регулирования. Ташкент: Фан, 1986. - 164 с.

9. Комиссаров А.В., Колюско Г.В., Лещенко А.А., Луб М.Ю., Пименов Е.В., Дармов И.В., Климов В.И., Логвинов С.В. Изучение процесса стерилизующей фильтрации жидкого противосибиреязвенного лошадиного глобулина // Биотехнология, 2002. №2.- с.66-74.

10. Матвеев В.Е., Плессер Л.М. Оптимизация режимов стерилизации жидкостей в паровых автоклавах // Биотехнология, 2001. №6.- с.71-75.

11. Лапшенков Г.И., Зиновкина Т.В., Харитонова Л.Ю. Выбор режима культивирования аэробных микроорганизмов с учетом степени устойчивости процесса // Биотехнология, 2002. №6.- с.70-76.

12. Анисимов Д.Н. Использование нечеткой логики в системах автоматического управления // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, 2001. №8.- с. 39-42.

13. Лубенцов В.Ф., Колпиков Ю.Г., Ханукаев Я.А. Системы автоматическогоуправления режимом аэрации в процессе ферментации // Биотехнология, 1985. №4.-с. 69-74.

14. Лубенцов В.Ф., Колпиков Ю.Г., Бабаянц А.В. Автоматическое регулирование растворенного кислорода в процессах биосинтеза антибиотиков // Биотехнология, 1987. Т.З. №4. с. 508 - 513.

15. Солдатенков А.Т., Колядина Н.М., Шендрик И.В. Основы органической химии лекарственных веществ. М.: Химия, 2001. - 188с.

16. Островский Ю.В., Чистякова Т.Б., Малин А.А. Система управления производством субстанций лекарственных препаратов с перестраиваемой технологией // Химическая промышленность, 2003. Т.80. Вып. 5. с.39-43.

17. Добкин В.М. Выбор экономических критериев оптимизации режимных и конструктивных параметров реакторов // Химическая промышленность, 1968. №3. с. 8.

18. Островский Г.М., Волин Ю.М. Методы оптимизации сложных химико -технологических схем. М.: Химия, 1970. - 328 с.

19. Кантере В.М., Шнайдер Л.Е., Бирюков В.В. Критерии эффективности стадии ферментации в производстве антибиотиков. -В кн.: Успехи в области изучения и производства антибиотиков. М.: Труды ВНИИА, 1982. Вып.П. - с.51-57.

20. Юсупбеков Н.Р., Бабаянц А.В., Мунгиев А.А., Якубов Э.М. Управление процессами ферментации с применением микро ЭВМ. - Ташкент: Фан, 1987. -200 с.

21. Петраков В.А. Основы технологического предпринимательства: Учеб. пособие для вузов. Ростов н/Д: Изд-во СКНЦВШ, 2001. - 160 с.

22. Лубенцова Е.В. Постановка задачи синтеза САУ процессом ферментации // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Оптимизация сложных биотехнологических систем». — Оренбург: ОГУ, 2003. с.117-122.

23. Constantinides A., Spencer J.Z., Gaden E.L. Optimization of Batch Fermentation Processes. I. Development of Mathematical Models for Batch Penicillin Fermentations.- Biotechnology and Bioengineering, 1970. Vol. XII. P. 803 - 830.

24. Constantinides A., Spencer J.Z., Gaden E.L. Optimization of Batch Fermentation Processes. II. Optimum Temperature Profiles for Batch Penicillin Fermentations.-Biotechnology and Bioengineering, 1970. Vol. XII.-P. 1081 1098.

25. King R.E., Aragona J., Constantinides A. Specific optimal control of a batch fermentor. Int. J. Control, 1974. Vol. 20. №5. - P. 869 - 879.

26. Cheruy A., Durand A. Optimization of Erythromycin Biosynthesis by Controlling pH and Temperature; Theoretical Aspects and Practical Application. In. Biotechnol. Bioeng. Symp., 1979. №9. - P. 303 - 320.

27. Колпиков Ю.Г. Исследование и оптимальное управление процессом периодической ферментации со вторичным метаболизмом целевого продукта. Авто-реф. дис. канд. техн. наук. Ташкент, 1980. - 20с.

28. Кантере В.М. Теоретические основы технологии микробиологических производств. -М.: Агропромиздат, 1990. 272 с.

29. Алексеев В.П. Об одном способе оценки структур систем управления технологического типа // Изв. вузов. Сев.-Кав. регион. Техн. науки, 2003. №1.- с. 910.

30. Воронов А.А., Титов В.К., Новогранов Б.Н. Основы теории автоматического регулирования и управления: Учеб. пособие для вузов. М.: Высш. шк., 1977. -519с.

31. Матвеев М.В., Плессер Л.М. Расчет режимов термообработки для установки непрерывной стерилизации с пароконтактным нагревателем // Биотехнология, 2001. №6. с.76-79.

32. Матвеев М.В., Плессер Л.М. Расчет эффективности непрерывной стерилизации жидких сред в технологии микробиологических производств // Биотехнология, 2001. №6. с. 80-84.

33. Змитрович А.И. Интеллектуальные информационные системы. — Мн.: НТООО «ТетраСистемс», 1997. 368 с.

34. Лубенцова Е.В. Математическая модель процесса непрерывной стерилизации сред с учетом выдерживателя / Компьютерная техника и технологии: Сб. трудов регион, науч.-техн. конф. Ставрополь: СевКавГТУ, 2003. - с. 26-28.

35. Ханукаев Я.А., Бабаянц А.В., Лубенцов В.Ф., Абдуллаев Ф.М. Аналитическое исследование динамических характеристик периодического процесса микробиологического синтеза // Химико-фармацевтический журнал, 1979. №10. -с.91-96.

36. Лубенцов В.Ф., Юсупбеков Н.Р., Бабаянц А.В., Кузьминова Г.Т. Динамические модели процессов ферментации в производстве пенициллина // Химико-фармацевтический журнал, 1982. №4. с.99-106.

37. Бирюков В.В., Кафаров В.В. Процесс ферментации как объект регулирования температуры // Химико-фармацевтический журнал, 1968. №3. с. 36-39.

38. Балакирев B.C. Экспериментальное определение динамических характеристик промышленных объектов управления. М.: Энергия, 1967. - 230 с.

39. Лубенцова Е.В. Компьютерная идентификация промышленных биотехнологических объектов // Компьютерная техника и технологии: Сб. трудов регион, науч.-техн. конф. Ставрополь: СевКавГТУ, 2003. - с. 16-26.

40. Ханукаев Я.А., Лубенцов В.Ф. Исследование динамических характеристик процесса в условиях многофазного физиологического развития микроорганизмов // Вопросы промышленной кибернетики. Труды ЦНИИКА. 1980. Вып. 65, с. 5-7.

41. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика: Учеб. пособие для вузов. М.: Высш. шк., 1999. - 479 с.

42. Стефани Е.П. Основы расчета настройки регуляторов теплоэнергетических процессов. М.-Л.: Госэнергоизд-во, 1960. - 328 с.

43. Лубенцов В.Ф. Исследование динамики и разработка систем автоматического управления процессом ферментации в производстве антибиотиков (на примере биосинтеза пенициллина). Дисс. на соиск. . канд. техн. наук. — Ташкент, 1983.-320 с.

44. Загарий Г.И., Шубладзе A.M. Синтез систем управления на основе критерия максимальной степени устойчивости: Библиотека по автоматике. Вып. 669. -М.: Энергоатомиздат, 1988. 104 с.

45. Изерман Р. Цифровые системы управления. М.: Мир, 1984. - 541с.

46. Ордынцев В.М. Математическое описание объектов автоматизации. М.: Машиностроение, 1965. - 360 с.

47. Лубенцова Е.В. Алгоритм оптимального управления процессом стерилизации // Изв. вузов. Сев.-Кав. регион. Техн. науки. 2002. Спецвыпуск. с. 127.

48. Куропаткин П. В. Оптимальные и адаптивные системы: Учеб. пособие для вузов. М.: Высш. шк., 1980. - 287 с.

49. Методы синтеза систем с разрывными управлениями на скользящих режимах. Сб. трудов. Под ред. В.И. Уткина.- М.: Институт проблем управления, 1983.-99 с.

50. Фильчаков П.Ф. Справочник по высшей математике. Киев: Наукова думка, 1973.- 743 с.

51. Трофимов А.И., Егупов Н.Д., Дмитриев А.Н. Методы теории автоматического управления, ориентированные на применение ЭВМ. Линейные стационарные и нестационарные модели: Учеб. для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1997. - 656 с.

52. Лубенцова Е.В. Синтез САУ на основе принципа динамической компенсации// Компьютерная техника и технологии: Сб. трудов регион, науч.-техн. конф. Ставрополь: СевКавГТУ, 2003. - с. 103- 108.

53. Пухов Г.Е., Жук К.Д. Синтез многосвязных систем управления по методу обратных операторов. Киев: Наукова думка, 1966. - 218 с.

54. Турецкий X. Анализ и синтез систем управления с запаздыванием. М.: Машиностроение, 1974. - 326 с.

55. Мееров М.В., Дианов В.Г. Теория автоматического регулирования и авторегуляторы. М.: Изд-во нефтяной и горно-топливной литературы, 1963. - 416 с.

56. Петраков В.А. Введение в теорию управления. Новочеркасск: Пресс -Сервис, 1999.- 136 с.

57. Лубенцова Е.В., Петраков В.А. Реализация обратных управляющих моделей в САУ с применением переменных состояний // Компьютерная техника и технологии: Сб. трудов регион, науч.-техн. конф. — Ставрополь: СевКавГТУ, 2003. -с. 99- 102.

58. Зотов М.Г. Математические модели ограничений при конструировании управляющих устройств // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, 2001. №7. с.24-42.

59. Опришко А.А., Лубенцов В.Ф., Колпиков Ю.Г., Белова Д.А., Шубладзе

60. A.M. Особенности использования адаптивного ПИ регулятора с активной идентификацией // Приборы и системы управления, 1989. №4. с.26-27.

61. Автоматическое управление в химической промышленности: Учеб. для вузов/ Под ред. Е.Г. Дудникова. М.: Химия, 1997. - 368 с.

62. Емельянов С. В. Системы автоматического управления с переменной структурой. М.: Наука, 1967. - 336 с.

63. Барсков В.В. Некоторые корневые методы оценки демпферных свойств синхронной машины // Задачи динамики электромеханических систем: Сб. науч. тр./ Под ред. Ю.З.Ковалева. ОмГТУ, 1995. - с.75-78.

64. Шубладзе A.M. Способы синтеза систем управления максимальной степени устойчивости // Автоматика и телемеханика, 1984. №1. с.28-37.

65. Шубладзе A.M., Гуляев С.В. Быстродействующие следящие пропорционально-интегральные системы управления динамическими процессами с запаздыванием // Приборы и системы управления, 1999. №2. с. 6 - 9.

66. Воронина Н.О., Татаринов А.В., Цирлин A.M. Предельная степень устойчивости и соответствующие ей настройки для типовых систем регулирования // Изв. вузов. Приборостроение, 1989. т. 32. №3. с. 26 — 32.

67. Татаринов А.В. Разработка алгоритмического обеспечения микропроцессорных систем автоматической стабилизации параметров в процессах биосинтеза. Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1990. -18 с.

68. Борисов Г.Б., Цирлин A.M., Полянский В.П. Об одном подходе к регулированию объектов с переменной нагрузкой // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, 2002. №2. с. 13 - 15.

69. Лубенцова Е.В. Синтез параметров настройки регулятора для объектов с запаздыванием// Материалы IV региональной научно-технической конференции «Вузовская наука Северо-Кавказскому региону». - Ставрополь: СевКавГТУ, 2000.-с. 56-57.

70. Лубенцова Е.В. Система управления с моделью технологическими объектами с запаздыванием//Научная мысль Кавказа. Ростов - н/Д: Изд-во СКНЦВШ. Приложение. Спецвыпуск (2). 2002. - с. 130-131.

71. Шубладзе A.M., Гуляев С.В., Щекина Т.И. Автоматически настраиваемые ПИ (ПИД) системы управления // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, 2001. №1. с. 20 - 22.

72. Шубладзе A.M., Гуляев С.В., Шубладзе А.А. Адаптивные промышленные ПИД регуляторы // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, 2003. №7.-с. 24-26.

73. Лубенцова Е.В. Синтез адаптивной системы управления технологическим объектом с запаздыванием при неконтролируемых внешних возмущениях// Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, 2003. №9. с. 13- 15.

74. Дракунов С.В. Адаптивный наблюдатель состояния. Сб. трудов. Методы синтеза систем с разрывными управлениями на скользящих режимах. М.: Инстатут проблем управления, 1983. с. 11-24.

75. Лубенцова Е.В. Математические модели реализации идентификаторов состояния в задачах управления //Теоретические и прикладные проблемы современной физики: Материалы региональной научной конференции. Ставрополь: СГУ, 2002.-с. 246-253.

76. Лубенцов В.Ф., Бабаянц А.В. Управление режимом охлаждения питательной среды в аппарате периодического процесса ферментации // Химико фармацевтический журнал, 1983. №9. - с. 1118 - 1122.

77. Магергут В.З, Егоров А.Ф., Вент Д.П. Адаптивные позиционные регуляторы и их применение в промышленности // Приборы и системы управления, 1998. №11.- с.53-56.

78. Наладка автоматических систем и устройств управления технологическими процессами: Справ, пособие/ Под ред. А.С. Клюева. М.: Энергоатомиздат, 1977.-400 с.

79. Системное проектирование средств автоматизации / С.В. Емельянов, Н.Е. Костылева, Б.П. Матич, Н.Н. Миловидов. -М.: Машиностроение, 1978. 190 с.

80. Лубенцова Е.В. К вопросу создания автоматизированной технологии решения задач управления в АСУТП // Материалы V региональной научно-технической конференции «Вузовская наука Северо-Кавказскому региону». - Ставрополь: СевКавГТУ, 2001. - с. 36 - 37.

81. Abzug М. J. State-Variable Equivalents to Continuous and Pulse Transfer Functions//Journal of Guidance and Control, 1980. v.3.№ l.-p. 95-96.

82. Автоматизированная установка по производству биогумуса/ М.П. Асмаев, Д.Л. Пиотровский // Автоматические системы управления и средства автоматики в пищевой промышленности : Сб. науч. тр. // Кубан. гос. технол. ун-т. -Краснодар, 1997. с. 9 - 12.

83. Пиотровский Д.Л., Асмаев М.П., Шарапкина Т.Г. Идентификация технологического объекта по производству органических удобрений. Ред. Журн. «Изв. Вузов. Пищ. технолог.» Краснодар, 2003. Деп. В ВИНИТИ. - 7 с.

84. Пиотровский Д.Л., Асмаев М.П, Койков В.И. Определение количества воздуха, необходимого для аэрации в процессе производства биогумуса в биореакторе // Известия вузов. Пищевая технология, 1997. №2-3.

85. Шехтман М.Б. «КРУГ-2000» от пакета программ к ПТК // Промышленные АСУ и контроллеры, 1999. -№3. - с. 69.

86. Шехтман М.Б. Научно-производственная фирма «КРУГ» итоги и перспективы // Промышленные АСУ и контроллеры, 1999. - №4. - с. 59-60.181

Похожие работы

Информатика, вычислительная техника и управление
05.13.00