Введение к работе
Актуальность . проблемы. Современные химико-технологаческне системы (ХТС) представляют собой сложные многопараметрические взаимосвязанные объекты исследования. Чем сложнее система, тем большим количеством возможных функциональных состояний она может быть охарактеризована, и, следовательно, тем актуальней для неё стоит задача анализа, расчета и оптимизации технологических режимов.
Решение данной задачи производится с применением специальных программных комплексов. Известные системы подобного рода предлагают либо уже жестко заложенные алгоритмы расчета, библиотеки стандартного оборудования и физико-химических свойств, либо программные библиотеки в качестве инструментария для самостоятельного создания подобных систем и требующих квалификации программиста. Таким образом, не существует универсальной общедоступной системы автоматизированного анализа и оптимизации, обладающей способностью к истинному расширению, модификации и адаптации. Кроме того наблюдается необходимость в создании средств облегчающих составление математических моделей отдельных стадий и аппаратов. Требование гибкости подразумевает создание более интеллектуальных алгоритмов структурного анализа, позволяющих использовать различные критерии при определении итерационных потоков, более глубокую декомпозицию ХТС и экономное отношение к ресурсам вычислительной системы..
Качественно новый уровень систем искусственного интеллекта подразумевает использование новых концепций нейрокомпьютерного моделирования. Существуют огромные резервы использования данных систем в области химической технологии и, следовательно, необходимость в создании универсальной системы, позволяющей решать весь спектр имеющихся задач.
С учетом современных концепций необходимо также учитывать фактор конечного пользователя и, следовательно, параметры эргономики интерфейса и прозрачности сисгемы. К задаче создания интерфейса примыкает необходимость использования средств машинной графики для получения и обработки в процессе решения графической и структурной информации.
Лель работы. Целью настоящей работы является разработка гибкой интеллектуальной интерактивной дружественной системы автоматизированного анализа, расчета и оптимизации ХТС произвольной структуры с использованием современных методов математического моделирования и создания программного обеспечения. В связи с этим в работе поставлены и решены следующие задачи:
разработка логико-функциональной структуры системы;
разработка алгоритмов структурного анализа, обеспечивающих более полную декомпозицию схемы и оперирующих с более компактными формами представления информации, по сравнению со стандартными;
исследование и усовершенствование принципов организации процесса расчета и оптимизации ХТС при использовании блочного технологически-направленного метода анализа;
разработка объектно-ориентированного языка программирования математических моделей (ММ) химико-технологических процессов (X'1'll) совместимого с основными языками программирования;
создание быстродействующего -интерпретатора, позволяющего следить за ходом и вмешиваться в процесс анализа и оптимизации ХТС на уровне отдельного математического блока;
создание генератора математических моделей ХТП на создаваемом языке программирования с использованием нейросетевого подхода;
разработка программного комплекса решения произвольных нейросетевых задач в области химической технологии и смежных областях с последующим использованием оной в качестве экспертно-ориентированногс расширения системы;
разработка алгоритмов графической визуализации информации о функционировании ХТС и алгоритмов организации интерфейса с пользователем;
реализация создаваемой системы автоматизированного анализа и оптимизации ХТС в виде единого прикладного программного комплекса и проверка его работоспособности при решении практических задач в области 11 ефтс- газоперсработки.
Научная новизна. Разработаны вопросы организации системы автоматизированного анализа и оптимизации ХТС. Предложены принципиально новые алгоритмы структурного анализа ХТС. Создан новый язык объектно-ориентированного программирования, специально направленный на решение задач моделирования ХТІГи ХТС. Разработан и применен- в системе метод потроєння ММ и настройки модели на практические данные с использованием нейросетевого моделирования. Создан нейросетевой инструментарий инженера химика-технолога для решения широкого класса задач в области химической технологии.
Практическая иенчость. Программный пакет может быть использован для анализа, расчета и оптимизации режимов работы ныне действующих и вновь разрабатываемых ХТС, при решении, задач управления и проектирования, а также как самостоятельный инструмент исследования. Особенности нейросетевого моделирования позволяют использовать комплекс для решения задач
классификации, распознавания, предсказания, адаптационного управления. В работе приведен пример использования комплекса для решения задачи оптимизации процесса ссрогазоочистки на Оренбургском ГПЗ. Даны рекомендации, подтверждающие необходимость введения ряда изменений в технологический процесс.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:
Всесоюзная конференция молодых ученых "Методы кибернетики в химии и химической технологии" (г. Москва, 1991);
Международная конференция молодых ученых "Методы кибернетики в химии и химической технологии" (г. Москва, 1993);
19-ый международный газовый конгресс (г. Милан, 1994);
Международная выставка "Нефтегаз-94" (г. Москва, 1994).
Публикации. По теме диссертации опубликовано три печатных работы.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов, заключения и приложений Работа изложена на 140 страницах машинописного тексга, включает 24 рисунка и 12 таблиц. Список использованной литеразуры содержит 120 наименований.