Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ проблемной ситуации и постановка задач исследования
1.1 Проблема управления функционированием и развитием агломерационного производства 11
1.2 Аналитический обзор путей разрешения проблем управления функционированием и развитием технологических комплексов производства агломерата 21
1.3 Выводы и задачи исследований 40
2 Математическая модель, связывающая структуру и параметры технологического комплекса с качеством агломерата 42
2.1 Концепция построения модели, прогнозирующей качество агломерата 42
2.2 Прогнозирование технологических показателей с учетом износа оборудования 62
2.3 Влияние нелинейных преобразований на спектр колебаний химического состава агломерата 70
2.4 Выводы 76
3. Модель управления развитием технологического комплекса производства агломерата 78
3.1 Концепция управления развитием ТКПА 78
3.2 Адаптация модели ТКПА к условиям конкретного предприятия 92
3.3 Алгоритмы управления функционированием и развитием ТКПА. 99
3.4 Выводы 108
4 Программная реализация 110
4.1 Архитектура системы прогнозирования технико-экономических потерь 110
4.2 Проектирование базы данных 121
4.3 Оценка экономического эффекта внедрения системы управления функционированием ТКПА 131
4.4 Выводы 132
Заключение. 134
Библиография
- Аналитический обзор путей разрешения проблем управления функционированием и развитием технологических комплексов производства агломерата
- Выводы и задачи исследований
- Прогнозирование технологических показателей с учетом износа оборудования
- Алгоритмы управления функционированием и развитием ТКПА.
Введение к работе
Актуальность работы. Вопрос развития техники и технологии агломерации для России является особенно актуальным потому, что отечественные предприятия в настоящее время имеют 63 агломерационные машины с общей площадью спекания 6700 кв.м и производственной мощностью (при 70% концентрата в железорудной части шихты) 62,5 млн.т агломерата в год.
Агломерационный процесс наиболее эффективен при получении офлюсованного (высокоосновного) агломерата из шихты с высокой газопроницаемостью на базе богатых по железу гематитовых руд с низким содержанием кремнезема.
Большинство агломерационных фабрик России и стран СНГ находятся в неудовлетворительном состоянии с точки зрения требований, предъявляемых в промышленно развитых странах к агломерационному процессу.
Агломерационные фабрики характеризуются:
- крайней изношенностью основных фондов;
- противоречием между свойствами шихты, значительную долю которых составляют концентраты, и технологиями, разработанными более сорока лет назад для агломерации рудной мелочи;
- несоответствием свойств агломерата требованиям доменного передела;
- большими расходами энергоносителей на производство агломерата;
- ухудшением качества твердого топлива;
- отсутствием современных автоматизированных систем управления и, следовательно, недостаточной оперативностью в принятии решений по управлению технологическим процессом;
- тяжелыми условиями труда обслуживающего персонала и т.д.
Строительство новых агломерационных фабрик требует больших инвестиций, часто превышающих возможности металлургических предприятий.
В связи с этим актуальной является задача построения математической модели, позволяющей минимизировать прогнозируемые технико-экономические потери при производстве агломерата.
Объект исследования. Технологический комплекс производства агломерата (ТКПА) с позиции математического моделирования его функционирования и развития.
Предмет исследования. Алгоритмы моделирования технико-экономических потерь, возникающих в процессе эксплуатации технологического комплекса производства агломерата.
Идея работы. Построение математической модели функционирования и развития технологического комплекса производства агломерата, позволяющей минимизировать прогнозируемые технико-экономические потери, обусловленные нестабильностью характеристик агломерата.
Цели и задачи исследования. Снижение технико-экономических потерь, обусловленных нестабильностью качества агломерата, путем использования созданной математической модели.
Исходя из цели работы, были поставлены и решены следующие задачи:
- разработана концепция построения комплекса математических моделей, позволяющих в темпе с процессом прогнозировать качество агломерата с учетом шихтовых условий и состояния технологического оборудования, а также на низких частотах прогнозировать потери в доменном переделе, обусловленные нестабильностью качества агломерата;
- исследована зависимость качества агломерата от структуры и параметров ТКПА, а также от состояния технологического оборудования с учетом наличия нелинейных преобразователей в цепи технологической обратной связи;
- разработан алгоритм управления развитием ТКПА как конфликтно-управляемой системы, в которой роль игрока-противника играет совокупность трех факторов: изменения качества компонентов шихты, состояния технологического оборудования и требований доменного передела, определяющих конфигурацию целевого множества; разработан макет электронного полигона, позволяющего машиностроительной инжиниринговой фирме формировать для металлургических предприятий конкурентоспособные предложения по совершенствованию и замене поставляемого технологического оборудования.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы вычислительного эксперимента, математической статистики, методы системного анализа, объектно-ориентированного анализа и проектирования, математического моделирования.
Основные научные результаты и положения, выносимые на защиту, заключаются в следующем.
1. Предложена концепция построения модели, прогнозирующей качество агломерата с учетом ограничений, определяемых уравнениями материального и теплового балансов процесса агломерации, шихтовых условий, наличия цепи технологической обратной связи, содержащей нелинейные преобразователи и влияющей на спектральные характеристики процесса, а также состояния оборудования.
Уравнения материального баланса учитывают потери массы шихты в процессе спекания за счет разложения гидратов и карбонатов, выгорания углерода и серы, а также изменения массы шихты за счет протекания процессов восстановления - окисления оксидов железа при спекании.
2. Предложена концепция управления развитием ТКПА, направленная на минимизацию потерь в агломерационном и доменном переделах, обусловленных нестабильностью качества агломерата.
3. Выполнена формализация задачи управления развитием ТКПА как конфликтно-управляемой системы, в которой роль игрока-противника играет совокупность трех факторов: изменения качества компонентов шихты, состояния технологического оборудования и требований доменного передела, определяющих конфигурацию целевого множества. Разработан алгоритм формирования мероприятий, минимизирующих потери, обусловленные нестабильностью качества агломерата.
4. Разработан макетный образец электронного полигона, позволяющего машиностроительной инжиниринговой фирме формировать для металлургических предприятий конкурентоспособные предложения по совершенствованию и замене поставляемого технологического оборудования.
Достоверность полученных результатов. Достоверность результатов обеспечивается использованием аппарата системного анализа, математического программирования и оптимизации, численных методов, балансовых соотношений, математической статистики, сопоставлением результатов моделирования и экспериментальных данных, сопоставлением полученных результатов с известными результатами, содержащимися в научной и справочной литературе, а также успешным промышленным внедрением выполненных разработок.
Научная новизна. Научная новизна работы состоит в следующем.
1. Прогноз качества агломерата строится с использованием адаптивной комбинированной модели «передаточная функция-шум», приспосабливающейся к изменению шихтовых условий, состоянию оборудования, а также к изменениям качества твердого топлива и флюсов.
2. Разработана стратегия минимизации технико-экономических потерь, обусловленных нестабильностью качества агломерата, отличающаяся процедурой оценки с использованием имитационной модели эффективности конкретного мероприятия, направленного на снижение потерь, и рационального периода реализации этого мероприятия.
3. Вид и время реализации мероприятий, направленных на снижение прогнозируемых потерь, обусловленных нестабильностью качества агломерата, определяются путем решения задачи, использующей математический аппарат конфликтно-управляемых систем.
4. Оценка спектра колебаний качественных характеристик агломерата получена путем представления агломерационной машины, охваченной технологической обратной связью, суммой параллельных ветвей, каждая из которых содержит нелинейный преобразователь, соответствующий разделительной операции, причем параметры нелинейного преобразователя зависят от состояния грохотов.
Практическая ценность работы. Практическая ценность диссертационной работы состоит в том, что разработанное алгоритмическое и программное обеспечение позволяет прогнозировать технико-экономические потери с использованием математических моделей преобразования закономерных и случайных составляющих характеристик агломерационной шихты и предупреждать их возникновение путем реализации стратегии управления функционированием и развитием AM в конкретных производственных условиях.
Личный вклад автора состоит в разработке и исследовании модели прогнозирования технико-экономических потерь в процессе агломерации с использованием информации о свойствах компонентов шихты и состоянии технологического оборудования, а также в разработке информационного и алгоритмического обеспечения системы.
Внедрение результатов. Результаты диссертационной работы в форме макета электронного полигона ТКПА внедрены на предприятии «Уралмаш-Металлургическое оборудование». Материалы диссертации включены в учебные курсы для студентов специальности «Автоматизированные системы обработки информации и управления» направления 654600 - «Информатика и вычислительная техника» Уральского государственного горного университета г. Екатеринбург.
Апробация результатов. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной конференции «Ремонт и техническое обслуживание металлургического оборудования» (г. Москва, 2005), на Ш-ей Международной научно-практической конференции РУО АИН «На передовых рубежах науки и инженерного творчества» (г. Екатеринбург, 2005), на Ш-ей Международной научно-технической конференции «Чтения памяти В.Р. Кубачека» «Нетрадиционные технологии и оборудование для разработки сложно структурных МПИ» (Екатеринбург, 2005), на Всероссийской научно-технической конференции «Совершенствование методов поиска и разведки, технологий добычи и переработки полезных ископаемых» (г. Красноярск, 2006), на IV-ой Международной научно-технической конференции «Чтения памяти В.Р. Кубачека» - Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности «Горное оборудование и электромеханника» (Екатеринбург, 2006), на Международной научно-практической конференции «СВЯЗЬ-ПРОМ 2006» в в рамках Ш-го евро-азиатского форума «СВЯЗЬ-ПРОМЭКСПО 2006» (г. Екатеринбург, 2006), на технических советах горно-обогатительного производства ОАО «ММК» (г. Магнитогорск) и ООО «Уралмаш -Машиностроительное оборудование».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ.
Структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 174 страницах машинописного текста, включая 35 рисунков, 5 таблиц, и состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 112 источников отечественных и зарубежных авторов, пяти приложений.
Аналитический обзор путей разрешения проблем управления функционированием и развитием технологических комплексов производства агломерата
Расчеты агломерационных шихт проводят с целью определения расходов ее компонентов для получения агломерата заданного состава. Для расчета агломерационной шихты пользуются уравнениями, записанными для любого химического элемента или оксида. Исходными данными для расчета являются химический состав каждого из компонентов аглошихты и заданный состав агломерата, обусловленный требованиями доменного процесса. Выбор варианта расчета агломерационной шихты определяется необходимой точностью расчета.
Авторы [55] различают полный и оперативный расчет агломерационной шихты.
Полный расчет включает определение расхода топлива, рудной смеси (часто каждой составляющей смеси) и флюсующих добавок (расчет проводят на 100 кг годного агломерата). Содержание монооксида железа в агломерате принимают до начала расчета. При расчете определяются расходы агломерата, кг/100 кг: рудной смеси, известняка (флюсующих добавок) и топливной смеси коксовой мелочи (твердое топливо) при заданных расходах добавок. Решение сводится к нахождению корней системы трех уравнений балансов основности, материального и теплового [21, 55, 91]. Расчетная форма теплового баланса для определения расхода топлива при агломерации была впервые предложена Е.Ф. Вегманом в 1964 году для выявления минимального теоретически возможного расхода коксовой мелочи в каждом элементарном слое шихты [93].
Оперативный расчет проводят для определения расходов рудной смеси и флюсующих добавок. Расход топлива не рассчитывают, а определяют на основе опыта работы или опытных спеканий. Для расчета пользуются уравнениями материального баланса и баланса веществ, полностью переходящих из аглошихты в агломерат, поэтому такой расчет является упрощенным вариантом полного расчета агломерационной шихты [55, 94].
В.И. Коротич [95] предложил усовершенствованную методику расчета агломерационных шихт. Особенность этой методики состоит в том, что она выполняется в два этапа. На первом - традиционным способом рассчитываются расходы рудного материала и флюса при заданном содержании в шихте твердого топлива и добавок. На втором этапе вычисляется расход твердого топлива (коксика) в шихте для обеспечения требуемого содержания FeO в спеке (агломерате) с учетом получения реальной величины удельного выхода агломерационного газа.
Расходы основных железорудных компонентов и флюсов (за исключением твердого топлива, содержание которого выбирают по практическим данным, и добавок, количеством которых задаются) определяют решением системы уравнения, соответственно: баланс по железу, уравнение по основности и материальный баланс.
Учет влияния возврата позволяет получить более достоверные данные об оптимальном составе аглошихты в целом и о желательном распределении топлива по высоте спекаемого слоя.
Л.И. Каплун [96] впервые, на основе обширного нового экспериментального материала, нашел аналитические зависимости, устанавливающие связь между содержанием монооксида железа (FeO) в зонах восстановления и окисления, минералогическим типом шихт и расходом углерода и предложил эмпирические уравнения для расчета содержания FeO в зонах восстановления, окисления и готового агломерата, учитывающие химико-минералогический состав исходных материалов и расход углерода в шихту.
В.И. Клейн, Г.М. Майзель, Ю.Г. Ярошенко, А.А. Авдеенко предложили свои методы инженерной оценки условий агломерации: от «зажигания» шихты до охлаждения готового агломерата. С помощью разработанных ими методик можно сопоставлять, оценивать и управлять во времени работой агломашины в различных условиях, проводить аналитические исследования агломерационных процессов в конкретных условиях, в том числе и для решения задач оперативного управления. При этом, наряду с методиками, дается объективная оценка погрешностей и указываются возможности их учета при проведении сравнительных расчетов для различных условий по шихте, а также для различных типоразмеров агломерационных машин [91].
Важным направлением совершенствования управления технологическими процессами является создание автоматизированных систем управления — АСУ на основе средств вычислительной техники. Необходимость АСУ обусловлена непрерывной интенсификацией промышленного производства, внедрением технологических агрегатов большой единичной мощности, увеличением уровня автоматизации объекта и значительным усложнением задач управления.
Так, В.Г. Лисиенко, Е.Л. Сухановым, В.А. Морозовой, Ю.Н. Овчинниковым отмечается [49], что задачи создания локальных систем автоматического регулирования, а также СОИ - систем сбора и обработки информации, по крайней мере, на многих современных производствах в значительной степени решены. Однако в условиях изменяющихся свойств исходных шихтовых материалов, гибкого переналаживаемого производства с учетом сложности протекающих в доменных печах процессов технологическому персоналу часто весьма трудно обеспечивать нормальное, соответствующее технологическим инструкциям протекание доменного процесса. Последствия возникающих при этом отклонений от нормального хода печи (расстройства и даже аварии) весьма ощутимы в экономическом плане. Это требует создания уже верхнего уровня автоматизированного управления с привлечением математических и логических моделей и электронных вычислительных машин для реализации задач управления. Такая тенденция обозначилась в последнее время и во всем мире, и в нашей стране.
Выводы и задачи исследований
Структура иерархической системы управления функционированием и развитием ТКПА представлена на рис.2.1.
Целью нижнего иерархического уровня является стабилизация качества агломерата с использованием прогнозирующей модели, учитывающей состояние оборудования. Агломерат спекают из смеси аглоруды и концентрата. Качество агломерата характеризуется: - химическим составом (массовая доля влаги, Fe, FeO, S, CaO, Si02, зола коксовой мелочи), - гранулометрическим составом (+5мм, +3-5 мм, +1.6-3 мм, -1.6 мм); -содержанием «макроструктурной» (межблочной) мелочи в разрушенном аглоспеке; - прочностью кусковой части аглоспека; - прочностью и истираемостью агломерата (характеризуется выходом мелочи 0-5 мм, 0-3 мм при обработке агломерата во вращающемся барабане).
Целями верхнего иерархического уровня является прогноз технико-экономических потерь, обусловленных нестабильностью качества агломерата, и управление развитием ТКПА, направленным на минимизацию прогнозируемых потерь.
Управление развитием предполагает формирование воздействий (в соответствии с определенной стратегией) на структуру и параметры процесса производства агломерата, препятствующие переходам объекта управления в нежелательное состояние и способствующее позитивным (в смысле принятых критериев) переменам.
Потребность в прогнозировании на нижнем иерархическом уровне возникает вследствие запаздывания оперативной информации о состоянии процесса. Так, в условиях ММК результаты анализов химического состава ЖРЧШ, поступающей в шихтовое отделение, становятся известны, после того, как готовый агломерат, полученный из этой шихты, отгружен в доменный цех.
Предлагаемая иерархическая прогнозирующая модель может быть использована в условиях действующих предприятий и (или) на машиностроительных предприятиях, производящих оборудование для металлургической промышленности. В первом случае для решения задачи управления на нижнем иерархическом уровне используется информация о расходах материальных потоков и результатах химических анализов. Во втором случае используется имитационная модель функционирования ТКПА.
Результаты, полученные на нижнем иерархическом уровне, используются для прогнозирования статистики технико-экономических потерь, обусловленных нестабильностью свойств агломерата при вариациях структуры технологической схемы и параметров оборудования.
Изложенная ниже концепция построения иерархической системы управления функционированием и развитием ТКПА ориентирована на типовой технологический комплекс производства агломерата, представленный на рис.2.2.
В скобках указаны названия, соответствующие схеме производства агломерата на Магнитогорском металлургическом комбинате (ММК). Схема включает в себя внешние склады (ЦПАШ), на которые поступает привозное сырье; усреднительные склады (УУК), агломерационный цех, включающий в себя отделения дозирования и спекания, и транспортное звено (перевозку агломерата в доменный цех, сопровождающуюся разрушением агломерата, особенно, при длительном транспортировании).
На каждом из складов руду укладывают в штабели послойно, в продольном по оси штабеля направлении, а забирают из них в разрез слоям. Разработка план-графика поставки привозного сырья на УУК осуществляется на основе входного контроля компонент привозного сырья, который производится с погрешностями Л1,Л2,...,Лп. План-график устанавливает соотношения компонент привозного сырья щ,и2,...,ип, в которых оно должно поставляться на УУК для обеспечения планового содержания железа в штабеле на складе концентрата. Типовой технологический комплекс производства агломерата оснащен локальными системами регулирования, использование которых позволяет стабилизировать соотношение расходов отдельных компонентов шихты, но не позволяет эффективно управлять процессом агломерации в целом.
Принятая в работе концепция построения прогнозирующих моделей, заключается в следующем. 1. Процесс агломерации представляет собой управляемую динамическую систему, состояние которой постоянно изменяется из-за случайных колебаний технологических факторов. Связь между состоянием AM и управлением с учетом буферных емкостей описывается стохастическим разностным уравнением: где (/+1) - глубина последействия, обусловленная запаздыванием изменения свойств скипового агломерата по отношению к управляющим воздействиям: -/=( „-/,.Л) (2-2) где / - вектор-функция; Еп- случайное возмущение, обусловленное неучтенными факторами. Сложность модели (2.1) требует ее декомпозиции. Практическое значение декомпозиции заключается в том, чтобы разбить задачу формирования управляющих воздействий на части таким образом, чтобы возникающие при этом разделении задачи соответствовали реально имеющимся средствам сбора, обработки информации и управления. Решать задачу декомпозиции необходимо в два этапа, определив сначала все возможные декомпозиции системы по фазовым переменным, а затем решить вопрос о декомпозиции по управлениям. Ясно, что при решении задачи декомпозиции управляемой динамической системы по фазовым переменным, управления можно считать постоянными параметрами. Проблема сводится к одновременной декомпозиции множества систем обыкновенных дифференциальных уравнений (2.1), которая получается, если придать управлениям различные постоянные значения из области управления. Процесс агломерации характеризуется технологическими обратными связями, образованными потоками горячего и холодного возврата, а также доменного отсева. Входными переменными являются расходы железорудной части шихты, флюсов и твердого топлива, а также тепловой режим процесса агломерации. Если входной процесс не приводит к аварийному режиму, то имеется непрерывная зависимость между входными и выходными переменными, т.е. при \u(t)\ p процесс агломерации представляет собой непрерывную динамическую систему.
Прогнозирование технологических показателей с учетом износа оборудования
1. Иерархическая система управления функционированием и развитием ТКПА требует решения задач прогнозирования качества агломерата и технико-экономических потерь, обусловленных его нестабильностью.
Рационально прогнозировать текущие показатели качества агломерата с использованием модели «передаточная функция-шум», позволяющей учесть как влияние входных переменных на свойства агломерата, так и статистические характеристики возмущения, приведенного к выходу объекта.
Полученные прогнозируемые значения химического состава агломерата используются для расчета значений управляющих воздействий: расходов топлива и флюсов.
Расчет управляющих воздействий производится с использованием уравнений материального баланса, учитывающих потери массы шихты в процессе спекания за счет разложения гидратов и карбонатов, выгорания углерода и серы, а также изменения массы шихты за счет протекания процессов восстановления - окисления оксидов железа при спекании.
Прогноз технико-экономических потерь в доменном переделе, обусловленных нестабильностью качества агломерата, должен основываться на закономерных изменениях дисперсий качественных характеристик агломерата.
2. Показано, что одной из особенностей ТКПА как объекта управления является его нестационарность, что заставляет решать задачу параметрической идентификации прогнозирующей модели текущего качества агломерата на ограниченной выборке. Объем выборки определяется из условия компромисса между необходимостью иметь численно устойчивые оценки параметров модели и стремлением минимизировать усреднение изменяющегося во времени сигнала. 3. Одним из существенных факторов, влияющих на статистические характеристики возмущения, приведенного к выходу объекта, является состояние технологического оборудования, в частности, износ сит грохотов агломерата. Зависимость спектральной плотности качественных характеристик агломерата от состояния оборудования в цепи технологической обратной связи определяется зависимостью сепарационных характеристик операций разделения материала по крупности от степени износа сит.
Управление развитием ТКПА необходимо для обеспечения соответствия в среднем технологического режима спекания агломерата свойствам шихты и требованиям доменного передела. В частности, только с использованием верхнего уровня системы управления, располагающего необходимыми ресурсами, могут быть устранены «дефекты» структур технологического комплекса. «Дефекты» структур являются следствием исторически сложившегося противоречия между агломерационным и доменным переделами, обусловленного уменьшением доли агломерационных руд в доменной шихте и соответствующим ростом доли агломерата. Это противоречие подробно рассмотрено в аналитическом обзоре.
Например, в результате отсутствия отсева мелочи перед загрузкой агломерата в доменную печь ее содержание существенно превосходит рациональные ограничения. Существенные проблемы связаны также с отсутствием в агломерационных цехах охладителей. Так, в доменную печь N5 Новокузнецкого металлургического комбината агломерат из агломерационного цеха N1 Абагурской ОАФ поступает с температурой до 600 град. С, а содержание мелочи в агломерате составляет 18-30%.
Схема формирования мероприятий, минимизирующих потери, обусловленные нестабильностью качества агломерата представлена на рисунке 3.1.
Предлагается концепция управления развитием ТКПА, основанная на следующих положениях.
1. ТКПА подвергаются внешним воздействиям, не имеющих прецедентов в прошлом. Эти воздействия связаны с ужесточением требований к качеству агломерата со стороны доменного передела; ухудшением шихтовых условий, связанным, в частности, с вовлечением в переработку отходов металлургического производства и новых типов руд; износом технологических агрегатов, а также несоответствием оборудования и систем управления процессом агломерации новым шихтовым условиям. Так, в условиях ММК при годовой производительности по агломерату в 2005 г. 10342942 т железосодержащие материалы, составляющие 996,1 кг/т агломерата, складываются на 76.2% из привозных руд, на 14.7% из собственных руд, на 9.1%) из отходов металлургического производства.
Алгоритмы управления функционированием и развитием ТКПА.
Задача стратегического управления ТКПА заключается в увеличении годового производства агломерата и повышении его качества в соответствии с требованиями доменного передела.
Очевидно, что для управления развитием ТКПА требуется значительное время, а также большие финансовые ресурсы. Упреждающий характер воздействий, связанных с реконструкцией, обеспечивается принципом управления с прогнозированием.
Минимум целевой функции (3.4) нужно обеспечить не в каждый момент времени, а в среднем, причем ограничения также будут заданы в среднем. Задачу такого рода называют задачей об оптимальности в среднем.
С позиций управления развитием ТКПА рассматривается как система с переменной структурой, что определяет использование математического аппарата позиционных дифференциальных игр [112].
При этом мы получаем конфликтно-управляемую систему общего вида: n = f(t,S,u,v),ueU,veV, (3.8) где tel = [t0)v0]; П є Rn - фазовый вектор, характеризующий потери; u,v- управляющие параметры, выбираемые из непустых компактов Р и Q в соответствующих конечномерных пространствах.
Вектор-функции /(1),...,/(л) удовлетворяют существованию и единственности продолжимых решений.
Будем рассматривать дифференциальную игру сближения-уклонения с ограничением на число коррекций, поскольку число мероприятий, реализуемых на конечном интервале времени для снижения потерь всегда ограничено.
Заданы два множества: MaI Rn и N zI R" в пространстве позиций (t,IJ). Полагаем эти множества замкнутыми и постулируем, что М z.N. Здесь М - целевое множество, а N - фазовые ограничения для игрока, формирующего управления и(«). Второй игрок, распоряжающийся выбором функции v(«) со значениями в Q, может формировать лишь кусочно-постоянные управления, имеющими не более чем т переключений.
Цель первого игрока состоит в достижении множества М в пределах фазовых ограничений N. Цель второго игрока противоположна.
Управляя развитием ТКПА мы стремимся обеспечить с гарантией по отношению к дестабилизирующим воздействиям сохранение траектории в «трубке» D, вплоть до момента v0. Для достижения гарантированного уклонения второй игрок использует законы коррекции, которые каждой сложившейся позиции (4,Я») sI R" сопоставляет физически реализуемое правило обработки будущей траектории, развитие которой и определит новый момент переключения t и.
Механизмы дестабилизации, выводящие траекторию за границы трубки D, подробно рассмотрены в разделе 3.1.
Очевидно, что игрок-союзник должен реализовать две стратегии управления. Первая из стратегий реализуется с использованием переменных, которые не могут изменяться на протяжении определенного периода времени и требуется найти их оптимальные значения с использованием модели инвестиционного комплекса, обеспечивающего производство агломерата новыми фондами. Вторая из стратегий реализуется с использованием режимных параметров, которые можно менять в темпе с процессом и требуется найти оптимальное распределение на множестве их допустимых значений.
К воздействиям, реализуемым первой стратегией, относятся, например: совершенствование системы контроля параметров технологического процесса (установка пробоотборников и средств автоматического контроля); - внедрение АСУТП УУК, позволяющей снизить СКО массовой доли железа в агломерате; - установка охладителя агломерата; - установка грохота скипового агломерата; - предварительный подогрев шихты перед спеканием; - установка горна с плоско пламенными горелками и т.д.
К тактическим воздействиям, реализуемым на нижнем иерархическом уровне управления, относятся: - стабилизация расходов компонентов шихты и их соотношений на УУК; - изменения в режиме реального времени расходов флюсов и кокса, скорости AM и высоты слоя на ленте AM.
В процессе управления функционированием и развитием должно быть обеспечено: соответствие параметров технологического оборудования характеристикам материальных потоков; согласованность производительностей окомковательного и спекательного отделений, а также характеристик газоотводящего тракта (вакуум-камер, коллектора, газоочистного устройства), характеристик спекаемой шихты и производительности нагнетателя; соответствие параметров дробилки прочностным характеристикам аглоспека; - соответствие характеристик агломерата требованиям доменного передела.
При решении задачи управления функционированием и развитием должна осуществляться координация системы верхнего уровня с системами оперативного управления процессом агломерации и ремонта технологического оборудования.
