Рассмотрены многомерные оптимальные регуляторы для технологических объектов на примере подсистемы регулирования температур сокостружечной смеси в наклонной диффузионной установке сахарного производства. На основании компьютерного моделирования определены условия, преимущества и недостатки каждой из систем с различными регуляторами для данного объекта. Приведены варианты реализации некоторых алгоритмов на современных технических средствах автоматизации.

Розглянуто рекуперацію тепла у дифузійних установках (ДУ) різних типів та ефективний спосіб підвищення їх теплової економічності. Проаналізовано сучасні конструкції, які забезпечують ефективне теплопередавання від дифузійного соку, який відбирається на подальшу переробку, до свіжої стружки, що надходить до ДУ. Наведено розрахунок прямотечійного теплообміну на окремому ступені зрошення та змінення пружності бурякової стружки під час нагрівання. Описано гідродинамічні умови, які забезпечують ефективний теплообмін між соком і стружкою. Визначено споживання пари дифузійною установкою в разі застосування ошпарювача й обгрунтовано доцільність застосування його для оснащення існуючих ДУ.

Розглянуто кількісні зміни парку дифузійних установок на цукрових заводах України. Проаналізовано фактори, які впливали на вибір типу дифузійних установок на різних етапах і визначено ці етапи. Розглянуто позитивні та негативні властивості 3-х основних типів дифузійних установок: двошнекових, колонних, ротаційних і сформульовано висновки щодо їх застосування.

Досліджено питання розробки підсистеми підтримки прийняття рішень у складі автоматизованої системи управління дифузійною станцією, яка на підставі інформації, одержаної від системи автоматичного контролю, оператора (про результати візуального огляду обладнання) та даних сировинної та заводської лабораторій, формує рекомендації щодо управлінських рішень оператора з метою покращання показників роботи дифузійної станції. Для формування бази знань за методом структурного аналізу розроблено фукціональну модель дифузійної станції. На її базі розроблено продукційну модель процесу дифузії та алгоритми логічного виведення. Для визначення кількісних параметрів рекомендацій використано алгоритм нечіткого виведення Мамдані. Процедуру нечіткого логічного виведенння здійснено з використанням програмного пакету MATLAB. Для звуження множини рекомендацій з використанням методів регресійного аналізу розроблено алгоритм прогнозування впливу зміни параметрів на показники якості процесу дифузії. З метою зменшення загальних втрат цукру за методом вирішення транспортної задачі запропонвано методику визначення плану переробки сировини. Вибір алгоритмів управління продуктивністю дифузійної станції проведено з використанням теорії гри. Розроблено функіональну структуру й інтерфейс оператора системи управління дифузійною станцією цукрового заводу з підсистемою підтримки прийняття рішень.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

На підставі результатів теоретичних та експериментальних досліджень визначено напрямки інтенсифікації масообміну у буряковій стружці завдяки застосуванню комбінованого впливу імпульсного тиску та градієнта силового поля на узагальнений коефіцієнт внутрішньої та зовнішньої дифузії. Описано напружений та деформований стани сокостружкової суміші (СС) у комірці транспортної системи екстракта за допомогою методу скінченних елементів. Розглянуто можливість використання силового поля, утвореного елементами транспортної системи, для інтенсифікації масообміну в екстракторі, проаналізовано головні фактори, що визначають його вплив на шар СС, а також встановлено ортогональність ліній ковзання після прикладання навантаження. Визначено закономірності поведінки СС у комірці транспортної системи, а також науково обгрунтовано та експериментально підтверджено ефективність масообміну за рахунок зміни напруженого стану у шарі СС, регульованого конструктивними параметрами елементів транспортних систем екстракторів. На підставі використання ефекту мінісвітіння клітин запропоновано новий спосіб визначення ступеня плазмолізу стружки. Розроблено методи та засоби ранньої діагностики головних елементів транспортних систем дифузійних установок, призначених для зменшення імовірності їх відмов у роботі.

Розроблено нейромережевий підхід для розв'язання задач автоматизованого керування технологічними процесами дифузійного відділення виробництва цукру. Проаналізовано існуючі системи керування дифузійною установкою, зроблено висновок щодо доцільності розробки адаптивного керування з використанням методів теорії штучних нейронних мереж (ШНМ). Вивчено властивості статичних і динамічних штучних нейронних мереж, що обумовило використання для розв'язання даної задачі радіально-базисних мереж (РБМ) нульового та першого порядків. Запропоновано кусково-лінійну апроксимоцію базисних функцій, що дозволило суттєво скоротити процедуру навчання та тривалість процесу навчання ШНМ. Одержано співвідношення, які дозволяють реалізувати нейромережеві та нейромережеві предикторні ПІД-регулятори. Запропоновано процедури непрямого нейромережного керування на основі РБМ нульового та першого порядків з апроксимацією базисних функцій.

Досліджено неперервно діючу дифузійну станцію цукрового заводу, що оснащена колонним дифузійним апаратом. Для управління температурним режимом роботи виділеного нестаціонарного об'єкту запропоновано використовувати адаптивну систему автоматизованого управління, що функціонує на основі алгоритмів ідентифікації. Одержано структуру автоматизованої системи управління з ідентифікатором з використанням алгоритмів адаптації.

Розглянуто теплообмінну частину колонної дифузійної установки цукрового виробництва, математична модель якої має 10 координат стану та 4 управління. Синтезовано модальний багатовимірний регулятор за координатами стану та за допомогою теорії ймовірності досліджено вплив параметричної невизначеності об'єкта на якість і стійкість перехідних процесів.

Розглянуто конструктивні особливості транспортних систем колонних дифузійних апаратів. Проведено порівняльний аналіз характеру зношення їх елементів. Розроблено методику проведення досліджень. Наведено дані експериментальних досліджень транспортних систем колонних дифузійних апаратів типу КД2-А30 та ЕКА-3. Опрацьовано результати експериментальних досліджень, підтверджено нерівномірний характер зношення лопатей по довжині та по висоті колони. Надано можливі причини нерівномірного зношення матеріалів транспортних систем колонних дифузійних апаратів в процесі експлуатації. Встановлено механічні фактори, що впливають на процес зношення металу. Запропоновано нову систему оцінки зношуваності їх елементів залежно від справжньої тривалості роботи дифузійної установки та від кількості переробленої сировини.

Проведено дослідження динамічних режимів роботи дводвигунового приводу похилого дифузійного апарата, який використовується для екстракції соку з бурякової стружки й є ланкою безперервного виробництва цукру. Шнеки апарата приводяться в рух двома двигунами постійного струму з їх різних кінців, між якими виникає значний пружний зв'язок, що є умовою виникнення коливальних режимів. Їх причиною є неоднакове навантаження на валах двигунів, що є наслідком експлуатаційних особливостей роботи приводу. Такі режими неодноразово спостерігались у виробництві та призводили до значних збитків, і це підтверджує актуальність даної роботи. За допомогою розроблених математичних та імітаційних моделей, що описують електромагнітні та електромеханічні процеси приводу, встановлено вплив основних параметрів системи та режиму на динамічні властивості системи. Зокрема встановлено значний вплив пружного зв'язку між механічними органами на можливість виникнення коливальних процесів. Визначено зони стійкості в координатах різних параметрів системи та режиму. Одержані результати використано для покращання динамічних властивостей приводу та забезпечення надійного та якісного виконання технологічного процесу.

Розроблено математичну модель поведінки сокостружкової суміші під дією робочих органів, яка враховує зміну структурно-механічних властивостей стружки й їх вплив на її фільтраційну здатність. Одержано розв'язання науково-прикладних задач конструювання транспортних систем у промислових дифузійних апаратах нахиленого та колонного типів. Визначено нерівномірність температурних полів у секціях апаратів нахиленого типу збільшеної продуктивності та запропоновано способи їх вирівнювання. Встановлено характер зміни інтенсивності масовіддачі під дією робочих органів різних конструкцій. Запропоновано дієві способи збільшення надійності роботи транспортних систем в наявних дифузійних апаратах нахиленого і колонного типів та в апаратах збільшеної продуктивності.

Розглянуто питання підвищення ефективності цукрового виробництва шляхом створення автоматизованої системи технологічного моніторингу дифузійного відділення і на основі оперативної аналітичної обробки даних реалізовано ефективні ресурсозберігальні стратегії управління з використанням інтелектуальних механізмів та сценарного підходу. На основі сучасних методів аналізу інформації розроблено ефективні алгоритми оперативної обробки вхідної інформації, ситуаційної класифікації, системних динамічних змінювань, ідентифікації та прогнозування поведінки об'єкта управління. Побудовано сценарії управління дифузійним відділенням цукрового заводу, які забезпечують організацію ефективних стратегій управління за умов ситуаційної невизначеності та хаотичної поведінки об'єкта управління. Розв'язано задачу багатоцільового управління технологічним комплексом, що забезпечує покращання якості продукції, підвищення продуктивності обладнання та зниження питомих витрат ресурсів. Створено структуру автоматизованої системи управління дифузійним відділенням цукрового заводу з використанням інтелектуальних механізмів і принципів нелінійної динаміки та детермінованого хаосу. Розроблено алгоритмічне та програмне забезпечення системи управління дифузійним відділенням цукрового заводу з підсистемою технологічного моніторингу.

Здійснено ідентифікацію процесу екстракції цукру в похилому дифузійному апараті. Синтезовано авторегресійні та регресійні моделі, які дозволяють врахувати механізм формування в часі стохастичних властивостей незалежних вхідних параметрів процесу екстракції та його інерційні характеристики.

Розроблено комп'ютерний варіант методу інтервальних розрахунків процесу екстракції цукру в похилому дифузійному апараті. Наведено розрахунковий алгоритм інтервального методу, який відрізняється від відомих алгоритмів тим, що в ньому враховано зміну параметрів процесу екстракції по довжині апарату та в часі.

Розроблено імітаційну модель процесу екстракції цукру в похилому дифузійному апараті з використанням нечіткої логіки та генетичних алгоритмів. Запропонована модель може бути використана і для навчання операторів цукроваріння. Проведено дослідження адекватності імітаційної моделі щодо реального процесу.

Розглянуто динамічні режими роботи системи дводвигунового привода похилого дифузійного апарата за допомогою створеної імітаційної моделі. Показано метод визначення впливу різних чинників на динамічні властивості системи привода.

Індекс рубрикатора НБУВ: Л840.31-5

Рубрики:

Дифузійний процес

Шифр НБУВ: Ж43715 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Запропоновано удосконалення дифузійного апарату нахиленого типу для покращання умов масообміну між буряковою стружкою та екстрагентом. В результаті проведення модернізації зменшуються втрати сахарози в жомі, а отже і вихід цукру по заводу збільшується завдяки більш повному знецукренню бурякової стружки.