Анотація до роботи:

Луцька Н.М. Дослідження та синтез оптимальних регуляторів для систем автоматизації технологічних комплексів неперервного типу. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.07 – автоматизація технологічних процесів – Національний університет харчових технологій, Київ, 2006.

Дисертацію присвячено питанням синтезу оптимальних та робастних регуляторів для підсистем технологічних комплексів цукрового виробництва. Розроблені математичні моделі підсистем теплообміну нахиленої дифузійної установки та рівнів багатокорпусної випарної установки. Проведено статистичний аналіз технологічних змінних та імітаційне моделювання підсистем з різними регуляторами, в тому числі локальними, оптимальними та робастними. Розроблено функціональну структуру для реалізації алгоритмів оптимальних регуляторів, що включає структуру з переключенням та інтелектуальну підсистему підтримки прийняття рішень. Розроблено віртуальний лабораторний стенд для моделювання систем з оптимальними регуляторами та вивчення їх особливостей.

У дисертаційній роботі запропоновано нове рішення науково-технічної задачі підвищення ефективності функціонування технологічних комплексів цукрового заводу і зменшення витрат енергоносіїв за рахунок розробки оптимальних регуляторів для підсистем ТК (нахиленої дифузійної установки та багатокорпусної випарної установки). Застосування оптимальних регуляторів дає можливість суттєво підвищити точність підтримання технологічних режимів, що сприяє покращенню якості продукції та зменшенню витрат енергоносіїв.

1. На основі системного аналізу ТК дифузійної та випарної установок виділено клас об'єктів, до якого відноситься відповідно підсистеми регулювання температур та рівнів, в яких регульовані координати, кількість яких n 4, мають одну фізичну природу, описуються схожими математичними моделями, а контури регулювання будуються за однією структурою.

2. Виділено критерії ефективності функціонування підсистем та ТК в цілому, що дозволяє використати їх в залежності від умов та режимів роботи системи. Визначено, що в залежності від виду критерію обирається структура оптимального регулятора, а отже і оптимальна система автоматичного управління підсистемою ТК. Виділено ряд задач оптимального управління.

3. Визначені, виведені та адаптовані математичні моделі підсистем ДУ та ВУ, на основі яких розроблені алгоритми оптимальних регуляторів. Математичні моделі показали наявність прямих та перехресних зв'язків, що підтверджує доцільність використання багатовимірних регуляторів, в тому числі робастних.

4. Проведено статистичний аналіз технологічних змінних відділень ДУ та ВУ. Всі змінні для визначеного класу математичних моделей є випадковими, що розподілені за нормальним законом, та в деяких випадках мають детерміновану складову.

5. Розроблено ряд алгоритмів оптимального керування даними об'єктами на основі вказаних критеріїв та виведених математичних моделей. Проведено математичне моделювання систем з різними регуляторами та при різних збуреннях і визначено найкращі умови, переваги та недоліки їх використання.

6. Визначено, що в залежності від умов роботи підсистеми та характеру збурень обирається структура системи управління з оптимальним регулятором, зокрема при випадкових збуреннях найкращі показники має система з H₂-оптимальним регулятором, а при наявності детермінованої складової – система H-оптимальним регулятором. Приведено три структури для реалізації автоматизованої системи управління на базі оптимальних регуляторів.

7. Приведені варіанти реалізації запропонованих алгоритмів на базі мікропроцесорної техніки та вказані вимоги до їх технічного та програмного забезпечення. Вибір одного з варіантів технічної реалізації залежить від автоматизації конкретного ТК виробництва – дифузійного відділення, випарної станції, що допоможе не створювати окремий модуль автоматизації виділених підсистем, а вбудувати подану розробку в існуючу систему.

8. Розроблено віртуальний лабораторний стенд для моделювання систем з оптимальними регуляторами та вивчення їх особливостей, який може бути використаний при розробці та налагоджуванні виробничих систем, а також в навчальному процесі фахівців з автоматики та студентів.

9. Основні результати роботи перевірено за допомогою імітаційного моделювання та

компютерного експерименту. Проведені дослідження дозволили визначити ефективні способи оптимального управління виділеним класом об'єктів, актуальність яких підтверджена отриманими довідками про впровадження у виробничий та навчальний процеси.

Основний зміст дисертації викладено в опублікованих роботах:

1. Лобок О.П., Луцька Н.М. Синтез оптимального керування для технологічних процесів харчової промисловості // Автоматизація виробничих процесів. – 2003. – № 1 (16). – с. 81–84.

2. Ладанюк А.П., Луцкая Н.Н., Лобок О.П. Оптимальные регуляторы в подсистемах поддержки принятия решений // Проблемы управления и информатики. – 2004. - № 2. – с. 138-142.

3. Ладанюк А.П., Луцька Н.М. Деклараційний патент на винахід. Система управління випарною установкою. Заявка №20031211172, від 15.10.2004.

4. Ладанюк А.П., Луцька Н.М., Лобок О.П. Розробка багатовимірних оптимальних регуляторів для об'єктів одного класу // Автоматика. Автоматизация. Электротехнические комплексы и системы. – 2004. - № 1 (13). – 140 – 144 с.

5. Луцька Н.М. Синтез оптимальних регуляторів для систем автоматизації технологічних комплексів неперервного типу // Автоматика. Автоматизация. Электротехнические комплексы и системы. – 2005, № 1 (15). – 148-151 с.

6. Ладанюк А.П., Заєць Н.А., Луцька Н.М. Застосування адаптивних систем керування для нестаціонарних об'єктів технологічних комплексів неперервного типу // Автоматика. Автоматизация. Электротехнические комплексы и системы. . – 2005, № 1 (15). – 158-162 с.

7. Луцька Н.М., Лобок О.П. Синтез оптимального управління тепловою системою з розподіленими параметрами. // Програма і матеріали Міжнародної наукової конференції молодих вчених, аспірантів і студентів, Ч.ІІ- К.:НУХТ, 2002,-119с.

8. Луцька Н.М., Лобок О.П., Ладанюк А.П. Постановка задачі та дослідження оптимальних регуляторів для складних об'єктів // Програма і матеріали 69-ої наукової конференції молодих вчених, аспірантів і студентів, Ч.ІІ- К.:НУХТ, 2003,-129с.

9. Ладанюк А.П., Лобок О.П., Луцька Н.М. Оптимальні регулятори для нестаціонарних об'єктів складних технологічних комплексів // Материалы 10-й международной конференции по автоматическому управлению «Автоматика-2003», г.Севастополь, 2003, Т. 2. С.64-65.

10. Луцька Н.М., Ладанюк А.П. Автоматизоване управління рівнями випарної установки з використанням багатовимірних оптимальних регуляторів // Матеріали 11-й міжнародної конференції по автоматичному управлінню «Автоматика-2004», м.Київ, 2004, Т. 2. – 40с.

11. Луцька Н.М., Ладанюк А.П. Моделювання багатовимірних регуляторів в середовищі Matlab // Програма і матеріали 70-ої наукової конференції молодих вчених, аспірантів і студентів, Ч.ІІ- К.:НУХТ, 2004,-116с.

12. Луцька Н.М., Ладанюк А.П. Підсистема підтримки прийняття рішень з використанням оптимальних регуляторів // Тези доповідей учасників міжнародної науково-практичної конференції "Інтелектуальні системи прийняття рішень та інформаційні технології", м.Чернівці, 2004р.,- 20-21 с.

13. Луцька Н.М., Ладанюк А.П. Синтез оптимальних регуляторів для об'єктів одного класу // Матеріали 12-й міжнародної конференції з автоматичного управління "Автоматика-2005", м. Харків, 2005, Т.2 – 17 с.

14. Луцька Н.М., Ладанюк А.П. Синтез багатовимірного оптимального регулятора для підсистеми нахиленої дифузійної установки // Програма і матеріали 71-ої наукової конфе-ренції молодих вчених, аспірантів і студентів, Ч.ІІ- К.:НУХТ, 2005,-117с.

15. Луцька Н.М. Порівняння різних підходів при розробленні багатовимірних регуляторів для одного класу об'єктів // Матеріали ІХ міжнародної науково-технічної конференції "Нові технології та технічні рішення в харчовій та переробній промисловості: сьогодення і перс-пективи", Ч. ІІ – К.: НУХТ, 2005, - 41с.