Введение к работе
Актуальность проблеет.Промкычпиая биотехнология является одной и:» наиболее диномячно развнвйисізхся отраслей производства, осуществлявшей віліусіс іяірокой нокзнклатурц продукции -хлебопекарных дрожгвй,органических гаіілот.скаяогаїояог.мади-цинских я ферментных првпврвтог. і! многих других продуктов.Основной стадипЯ всякого биотехнологического производства является фермонтацпл.ва которой происходит образование цолево-го ітродуктз путом микробиологического синтеза їизі трансформации. Ее роль определяется тем,что в' сойшннствэ слупвмз па іюа приходится основная доля затрат,формируйся: себестоимость продукции. Повтону совершенство технологического процесса из стадии ферментации вносит опродолящий вклад в техйкко-вкаисми-чвсіпіа показатели производства в цэлогл.
Большинство продуктов їйікробкого синтеза получается о использовавши нериодичзскях процессов ферментации,что делаот их одним из наиболее массовых объектов управления п биотехнологии. Поэтому оптимальное управление такими процэсссмя являэтся актуальной проблемой , рвкеяк» которой гкгсвявдш работа ккогта: исследователей.
Диссертагдаонная работа обобщает результаты исследований, проводившихся на кафедра Двтоидакгзацяя пжцввнх производств Московского технологического институте 1ШЦЭВОЙ ПрОЇЖИЛВНИОСТїї в рамках рада госбодэ8»тных и хсгадотовсряшс там, а в настоящее время внпсшшмнх в рамках ГосудерствэшгаЗ нвучго-технлческои программа "Пэрспектившэ процесса в перерабатывающих отраслях АПК".
Состояние вопроса.Теоретические и экшеркментальнш исследования периодических процессов ферыэпгацш с цольп их спгимз-зацип и оптимального управления проводилась во г«югих научно-исследовательских я учебных институтах : ВІОВМятябиотшгов, ВНШбиотехнккв.МХТИ им.Менделеева,Каунасском политехкнчосксм институте,ШЮ Промавтоматика (г.ГроэинЯ) и др.Их рэзультаты
публикуются в начата и оОоувдавтся ка конференциях.
Тем на ноше, ив смотра ка Саяшоз «шало иослодованиЭ к публикаций,в тем число обобщавдого и штодачоского характера,до сих пор отсутствует пригодная цля широкой инженерная правішої штодшш построения АСУ перяодичоскши процоссаш ферментации, утатшавдая особенности втих процэссоп кек объектов оперативного упрашюшш, в таккэметодика оптимизации процессов шкро-ваологзїчвсксго синтеза при их разработаю.
Ваіаюйщєй оссбешостыэ периодических процоссов является 'стохаотичносгь,которая дакает калоеффектквнш применение на. производства програм:,! оптимального управлення,рассчитанных для всродяогоплроцвсса»а танка затрудняет координацию работы бко-.реакторов циклического действия в составе вданого производственного ксададокоа .Как было показано в работах Ю.Ствно-кяса.Бксокоа качэсзво' упраьшкия такими процессами может быть достигнуто только на основе принципа адаптации,т.е.при учета , их индавн дуолышх особенностей-
Цаяь работе.Разработка принципов а иэтодов оптимального уп-равдекия периодическими процессами фврмонтиации о учотоы.нх иадивадугльгаа особенностей .создание методики шстроокия,;,ав-
томатизнровакных. систем управления,роализущих эти прищдапн, а
также разработка практической методики оптимизации процоссов,
микробиологического синтеза при их разработке.
ЬЗетодн исследования.Поставленные задачи решаются методами теории автоматического управлешія,математического моделирования и численного експерименте.Проверка разработанных математических моделей,алгоритмов и программ проводится с помощью натурных и численных .экспериментов.
Научная новизна ,Б работе развит пршаозпиалыю новий подход
к' оптимальному управлению -такими нестационарными стохастичес
кими объекгада,как периодические процессы ферментации,основав-
1 иый на нетрадиционном способе математического описания их индивидуальных особенностей.Для этого вводится обобщенный пока-еатель.-г индекс индивидуальных свойств,который характеризует, устойчивые отличия конкретного процесса от средыестатисти-
чесного.В зависимости от зтого показателя- боскошчноморноо множество процессов делится на компактные подмножества -классы с .близким инливидуалнпиет свойством:! .Для. управлешш процессами,принадлеЕзщїШї к одному классу используется общая программа,рассчитанная для эталонного процесса этого класса.
При разработке дпгагоп концепция били получена следущта результаты:
I.разработан метод построения оперативного и ппосторлор-ного идентификаторов для восстановления индекса индивидуальных: свойств по наблюдаемым выходным координатам процессов ферментации;
2.решена задача спттальнсй классификация периодических процессов ферментации по индексу иядявидуалышзс свойств для делай оптимального управления ;
З.сфзрмулироваїш я ревет тготовые задачи оптимального управления периодическими процессами ферментация в состава технологических комплексов опоревкторов циклического ДОЯСТВИЯ яз осново их оперативной классификации;
4.разработан комплекс Алгоритмов оперативного управления производственным процессом в цеха (отделении) ферментации, составлящяй подсистему оперативного управления типовой АСУ ферментации;
б.разработан метод формального синтеза структура кинетически! функций при разработке математических моделей процессов ферментации к ого программное обеслечеівге.
практическая ценность.Теоретическке к экспергалентальнш исследования,результати которых изложены, в диссортацга.позво-. лили создать' инженерную методику разработки сффективдых АСУ К'рлентацтт.'обвслвчяяающвх поешїєіпго технико-зксяомичоскйх показателей биотехнологичоскях производств за счет бодав полного использования потонгазлымх возіюгшостеа кавдого процесса ферментации.Применение методики при проведении прздпрозктнах НИР и техно-рабочем прошткровапкя систем' позволяет говяспть про-г изводительность труда разработчиков,сократить сроки создания систем и затраты на их протедотио.
Разработав програговайї комплекс задач ошративного управле-ши для АШ сменного шкрабиолога пзршго отдолзшя цеха $ор-ьантвщга, который внедрен в составе интегрированной сдстомы автоматизированного управления Трагольсжш бгахкшчаским заводом на Спае ЭВМ оа 1<120.3кощшічвсіайї аффект от внедрения ARJ составил 4IQ тнс.руа за 1391г.
Ыэтодака кослэдоЕвння и оптЕшзацни процессов ферментации и ае прогршяаое ооесшчешэ в ваде Пакета прикладних програш , "Библиотеке прогрвїіш мккробяолога ИВЪ" внедрены в ряде научно-исследовательских организаций.
Разработана усовершенствованная версия ППП ШЬ в форме АШ кшфаОаойога-яссладоватвля; лш передано Научно-техническому цонтру прикладной биотехнологии ( г.Обухов Кновокой области , Украйни).
Пувлтицфщ,Катерный диссертации опубликованы в 26 печатних работах.
маробандо раЗоты.Основные результата диссертационной работу долоеєеь на п Национальной научно-технической коіфирешщи',Ав-' тоиатизвцая процессов пищевой прощаяенаости" ( Пловдив, 1984г), YI Национальной научна-технической конференции о иевдунарсід-ннм учаотнем"Автаывтизеция процессов в пшцввой и снотехнолаги-ческоа прошшлешости" (Пловдив, 1990гЬа такаа на следующих всесавзшх научных и научно-технических конференциях:"Иатема-гическке ивтодн в химии"(Грозный,1935г);"Автоматизация и роботизация в химической пракшзлзшости" ( Тамбов,ISS6 и 1988 гг); "Управляемое культивирование мшфоорганизмови(Цуіцнно,І98б г); "Микропроцессорнаа комплексы для управления технологическими процессами"<Грозннй,1889 и І99ігг);научно-пршстической"ТСО-а8м (Цосква,1988г).
. дассертационная работа докладоцпась на секции Ученого совета НПО ЦИНИКА и научном семинаре кефадры"Автоыатиавдия технологических' npo43CcoB"MTHnn.
Структура работы.іідссартация состоит из введения .шести глав н выводов,ее содвраание излокено на 234 стр. машинописного текс-. га.вклвчавт 31 рноунок,20 таблиц и приложения;список литературы