Введение к работе
._.. j Актуальность темы. К одной из ключевых задач внедрения и эффективного использования современных АСУ ТП относится создание И развитие необходимого математического обеспечения. Поэтому АСУ ТП, включающие в себя средства вычислительной техники, требуют предварительного экспериментального исследования управляемых объектов, построения математических моделей ( идентификации ), формулировки критериев и синтеза методов оптимизации, нахождения оптимальных режимов функционирования.
Залогом успешного решения теоретических и практических задач управления, оптимизации, получения более полного представления о процессах, происходящих в объекте управления, является идентификация параметров математических моделей.
В решении проблемы математического описания исследуемых объектов, идентификации и оптимизации параметров математических моделей объектов управления сделано уже достаточно много. В отечественной и зарубежной литературе имеется больное количество работ, посвященных этой важной проблеме. Однако не все вопросы к настоящему времени изучены в равной степени. В частности, такими являются решения задач, относящихся к тепло-и массообненньш процессам как объектам управления с распределенными параметрами.
В качестве реального объекта исследования рассмотрен технологический процесс сувкн влажной распыленной композиции методой противотока при пониженном давлении. Характерной особенность!) объекта является отсутствие возможности измерения значений паря-метров внутри объекта. Слояпость объекта обусловлена нелинеПносїьіі и распредэленностьп параметров по всему пространству исследования. В процессе продвияения материала изменяется его влажность, температура, коэффициенты тепло-и ыассообмена, теплоечкость, удель-
ная теплота испарения, потоки жидкости с единичной поверхности и т.д., а также скорость, плотность, давление парогазовой среды и т.д. Отсюда возникает необходимость организации самонастраивающейся модели.
При решении задачи управления и выбора принципа управления данным объектом необходимо учитывать кратковременность нахождения материала в зоне обработки. Это, в свою очередь, потребовало выполнения численных расчетов за минимально возмояное время-.
При исследовании тепло-и массообменных процессов приходится сталкиваться с параметрами, не поддающимися измерению и определению стандартными методами, например, критическое влагосодержание материала, сведения о численном значении которого в литературных источниках отсутствуют. Противоточное движение явилось причиной разброса граничных условий.
Отсутствие математической модели в виде дифференциальных уравнений, наиболее адекватнб описывающих технологический процесс, продиктовало необходимость математического описания рассматриваемого процесса.
В известных работвх по тепло-и ыассообмену при термической
обработка рассматриваются два периода сушки. Наличие же понижен
ного давления явилось причиной выделения третьего периода, при
этом встал вопрос о приоритетности потенциалов давления и темпе
ратуры. '
Сложность объекта потребовала представления исходной задачи управления в виде совокупности взаимосвязных задач ( трехступенчатого алгоритма управления), с привлечением ЛП-поиска и алгоритмов, базирующихся на ЛП^-последовательностях ( при решении задачи оптимизации).
При решении таких научно-технических задач следует учиты
вать, что за последние годы постоянно колеблются мощности произ
водств, сани процессы недостаточно хорошо изучены и выявление
факторов, повышающих их эффективность, весьма затруднено.
Поэтому в работе предпринята попытка исследования механизма теп-
ло-и массопереноса и выбора параметров технологического процес
са, подлежащих идентификации, диктуемых задачей управления объек
том и видом математического опиоания, разработки методов и ал
горитмов идентификации и оптимизации тепло-и массообменных тех
нологических процессов как объектов управления о распределенными
параметрами.' . .
Цель работы. Целью наотоящей дисоертационной работы является разработка методов и алгоритмов идентификации и оптимизации тепло-и массообменных технологических процессов как объектов управления с распределенными параметрами. Объектом управления является технологический процесс сушки синтетических моющих средств ( СИС).
Решение задачи управления данным объектом состоит в опреде
лении управляющих воздействий, обеспечивающих ( с наименьшими
затратами) остаточную влажность материала соответствующего ка
чества при заданных ограничениях на производительность установ
ки.
Методы исследования. В работе использованы положения теории численных методов решения дифференциальных уравнений, математических методов оптимизации, базирующихся на ЛПг-последова-тельностях и ЛП-поиска, иатематического планирования экспе'рииан-та, теории тепло-и массопереноса.
Научная новизна. I. Решение задачи оптимизации предложено осуществлять на основе синтезе методов.теории планирования
эксперимента, ЛПг-последовательностей и ЛП-поиска. 2. Предложено значения параметров, не изменяющихся по текущей координате и не подлежащих непосредственному измерению или вычислению, определять, используя.идею метода стрельбы (баллистического метода). 5. Разработана новая математическая модель объекта управления, адекватно описывающая внутренний механизм рассматриваемых тепло-и ыассо-обменных процессов. 4. В соответствии с законом Герца-Кнудсена, уравнением Дальтона, формулой Пуазейля выделено три периода сушки, что позволило повысить точность математического описания рассматриваемого объекта управления.
Практическая ценность работы. Результаты диссертационной работы доведены до конкретных методик, алгоритмов и прогрзим и применены при решении задач управления технологическими процессами сутки, а также могут быть применены при исследовании процессов пропарки, увлажнения, термообработки и т.д. в различных областях народного хозяйства страны - химической промышленности, пищевой, мясомолочной, медицинской и др.
Реализация результатов работы. Диссертация выполнена в проблемной научно-исследовательской лаборатории АСУ Харьковского ордена Трудового Красного Знамени института радиоэлектроники имени академика М.К.Янгеля в период с 1983 по 1991 г. в соответствии с планом аспирантской подготовки и договором о научно- техническом содружестве между Харьковским орденов Трудового Красного Знамени и Дружбы Народов государственным университетом и Первомайским ПО "Химпроы".
Разработанные методы и алгоритмы внедрены при проектировании специального программного обеспечения АСУ ТП производства синтетических моющих средств Первомайского ПО "Химпром", при этом экономический эффект составил 2k тыс.руб/год, а также в курс лекций и
- б -
практических занятий по математическому планированию эксперимента, разработанный на кафедре высшей математики и информатики и читаемый в Харьковском госуниверситете.
Внедрение результатов диссертационной работы подтверждено соответствующими документами.
Апробация результатов. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуядались на 5-й Республиканской межведомственной научно-технической конференции "Моделирование и автоматизация про-. цессов проектирования сложных технических систем", Одесса, 1987г.; на семинаре научного Совета по проблеме "Кибернетика" АН. УССР "Идентификация и оптимизация производственных комплексов",.Харьков, 1984г.; на Республиканском семинаре "Разработка теории и методов экспертных измерений и принятия коллективных решений", Харьков, 1986г.; на Республиканской научно-практической конференции "Прогрессивные технологические процессы в машиностроении и стимулирование их внедрения в производство", Харьков, 1990г.; на семинаре научного Совета по проблеме ."Кибернетика" АН УССР "Математическое и программное обеспечение САПР", Харьков, 1987г.; на заседании ПНИЛ АСУ ХКРЭ, Харьков, 1986, 1987, 1988 гг.; на конференции молодых ученых Харьковского госуниверситета, Харьков, 1984 і'.
Публикации. По основным результатам диссертационной работы опубликовано II печатных работ. ' .
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав,.заключения, списка использованной литературы ( 99 наименований), приложений и содержит 124 страницы машинописного текста, в том числе 13 рисунков и 15 таблиц.
