Введение к работе
Актуальность темы. В последнее время пород всеми отрасля
ми народного хозяйства поставлены сложные и ответственные за
дачи совершенствования управления производством и повышения
его эффективности. С развитием современных средств электронно-
вычислительной техники и методов технической кибернетики стало
практически реальным решение широкого круга задач; связанных
с автоматизацией, алгоритмизацией и оптоталЬным-управлением
сложными технологическими комплексами в различных отраслях на
родного хозяйства, в том числе и биотехнологическими комплек
сами (Ш). '.."> ,-:^:-.-,-
Разработка и внедрение системи управления ВТК трё'бует рр-шения ряда вопросов математического иоделирования^'пр^ёссов на основе физико-химических и биологических закономірностей, разработки алгоритмов оптимизации и синтеза оптимаЗіШб^-.струк-туры системы.управления. Уго накоплен богатый-опыт математического описания отдельных технологических процессов биотехнологического производства, но математические модели технологического комплекса в целом разработаны недостаточно. Ото объясняется наличием определенных трудностей, связанных со спецификой био-технологических процессов. {\ешение таких проблей «окно осущре-твлять методами имитационного моделирования.
При построении математических моделей и систем управления процессами &ТЛ в основной использовались физико-химические и биологические закономерности, а также количественные даний, получаемые с объекта исследования, а качественная информация не расценивалась как равноправная. В связи с этим получение математических описаний, решение проблемы иатематйческой обработки качественной информации с применением вычислительной техники и разработка систем управления технологичес ;ими "комплексами биотехнологического производства имеют как теоретическую, так и большую практическую ценность.
Актуальность проблемы определяется тем немаловаятм фактом, что внедрение систем управления в микробиологической, фармацевтической и пищевой промышленностях с больЕкм удельньм весом биотехнологических процессов позволит повысить качество конечных продуктов и существенно поднять технико-эконо^ическу.") эффективность производства.
В этой связи представляется важной постановка и решение проблемы исследования широкого круга вопросов, связанных с ..развитием^ принципов и методов построения моделей биотехноло-гкчэских комплексов, которые отражают их наиболее существенна количественное .и-качественные характеристики.
Цель исследования - разработка системы имитационного моделирования БІК с учетом качественных и количестве иных особенностей объекта, а также создание на ее основе системы управления для повышения эффективности его функционирования.
В СООТІЗЄТСТВИИ с поставленной целью возникла необходимость в рсцгении следуюЕрго ряда задач:.
-исследование качественных, и количественных особенностей ВТК с целью моделирования, и управления;
- разработка имитационной модели БТК с учетом микро- и
v,аз;рокинетических особенностей и проведение имитационного моде-„ирозплия для выбора наилучших режимных показателей;
иыо'ор критерия и разработка алгоритма решения задачіоп-тійлзацяи БТК;
разработка алгоритмов управления с учетом качественных и количественных особенностей;
структурный синтез системы имитационного моделирования и управления и ее реализация-в биотехнологических объектах.
Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использованы аппараты теории системного анализа, математического моделирования и управления, методы имитационного моделирования, методы оптимизации, декомпозиция, планирование эксперимента, теория синтеза оптимальных систем управления и промышленного эксперимента. . .
Научная .новизна заключается в следующем:
- исследованы основные закономерности биотехнологических
процессов с учетом качественных и количественных особенностей
для повыаения эффективности системы управления;
сформулированы основные аспекты качественного анализа биотехнологических процессов на основе нечетких множеств и количественного анализа микро- и ыакрокинэтических особенностей исследуемого процесса;
разработана методика имитационного моделирования НТК с учетом физико-химических и биологических особенностей;
разработан метод идентификации параметров модели БІК,
который способствует ускорению нахождения коэффициентов и переменных и освобождает исследователя от трудоемких экспериментов;
- на основе анализа вычислительных аспектов задачи оптимизации разработан алгоритм управления БТК с использованием принципа декомпозиции.
Практическая ценность. Содержащиеся в диссертации предложения, -внводн и результати нагали практическое воплощение и оказались эффективней при решении задач прогнозирования и оценки показателей.процессов БТК с учетом качественных и количественных особенностей, идентификации и оптимизации процессов биотехнологических комплексов. Разработанные моделирующие алгоритми, алгоритми'оптимизации и комплексы прикладных прдгря-'v достаточно универсальны и применимы для других классов бкотех-нологических систем.
Реализация результатов работы. Разработанные м одели руш-,ке алгоритмы, ^poгpaммы имитационного моделирования и управления нашій свое воплощение в конкретных системах управления, в частности:'в'системе управления технологическими комплексами гидролизного производства, при оптимальном выборе соотношения и срока дачи препарата для откорма животных, при автоматизации решения организационно-экономических задач биохимического производства. Общий экономический эффект составил 226,9 тыс.руб. (на 1991 г.).
Результаты работы по имитационному моделированию и оптими
зации объектов управления в виде алгоритмических модулей, при
годных для широкого применения, сданы в Государственный фонд
алгоритмов и программ СССР. "-'.. .',
Направление работы соответствует плану НИР Института кибернетики НПО "Кибернетика"'-АН РУз по теме "Создать основы теории и методы построения интегрированных систем управления с использованием ыини-ЭШ, микропроцессорных средств в биохимической промышленности"(1936-1990 гг. Гос.per. »01360033429) и "Автоматизация проектирования биореакторов, биохимических клмплек-сов и систем у-равления" :(1991-1995 гг. Гос.per. Я 0I9IC034O22).
Апробация работы. Основные результаты, полученные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на: Республиканское научно-технической конференции по.применения микро-ЗЕМ
и микропроцессоров в народном хозяйстве (Ташкент, 1983), Республиканской конференции молодых ученых и специалистов по информатике, автоматики л вычислительной технике (Ташкент, ІУ89), одиннадцатом Всесоюзном совещании по проблемам управления (Ташкент, 1989), XI Всесоюзной научно-технической конференции "Проблеми создания,- опит разработки, внедрение автоматизированных систем управления в нефтяной, газовой, нефтехимической промьталенностях и об-ъектов нефтеснабжения" (Сумгаит, І99І), Региональной научно-технической конференции "Моделирование и управление и технических системах" (Ташкент, 1991), Республиканской конференции по проблемам алгоритмизации (Тага-' кент, 1991), Республиканской конференции "Перспективнее информационные технологии в анализе-изображений к распознавании образов" (Ташкент, 1992), Международной научно-практической конференции "Системней анализ, моделирование и управление сложными процессами и .объектами,'на-.беле'OEM" (Ташкент, 1992).
Публикация. Основное! содержание работы освещено в 19 публикациях.
Об-ьем и структура работы. Диссертация состоит из введения,
четырех глав, заключения, а также списка использованной лите
ратуры, приложений. Объем работы: страниц машинописного
текста, таблиц, рисунков, литературных источников.
Автор выражает искренняя благодарность научному консультанту д.т.н.,проф. Ахметову К.А. за консультации в работе.
