Ковалюк Дмитро Олександрович. Моделювання теплотехнологічного об'єкту з розподіленими параметрами : Дис... канд. наук: 01.05.02 - 2008.
Анотація до роботи:
Ковалюк Д.О. Моделювання теплотехнологічного об’єкту з розподіленими параметрами. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.05.02 – математичне моделювання та обчислювальні методи. – Вінницький національний технічний університет, Вінниця - 2008.
Дисертацію присвячено розв’язанню задачі моделювання та дослідження теплотехнологічного об’єкту з розподіленими параметрами (ОРП) з метою підвищення ефективності методів моделювання ОРП.
Запропоновано новий метод моделювання теплотехнологічних ОРП, який, по-перше, розглядає моделювання теплотехнологічного ОРП з позицій його функціонування в контексті всього технологічного процесу, по-друге, для моделювання використовується поєднання класичних різницевих методів та методів нечіткої логіки.
Розроблено новий метод визначення оптимальних параметрів моделі теплотехнологічного ОРП одного класу (на прикладі печі випалювання), який порівняно з відомими передбачає уточнення параметрів моделі на основі оцінки ризику прийняття рішень в процесі управління та прогнозування якості продукції, що дозволяє підвищити адекватність моделі. Розроблено математичні моделі технологічного процесу виготовлення будівельної кераміки, які на відміну від існуючих крім параметрів теплотехнологічного ОРП враховують параметри продукції технологічного процесу, що дозволяє зменшити складність моделі за рахунок додаткової інформації.
На основі розроблених моделей, методів і алгоритмів моделювання теплотехнологічного ОРП було створено програмне забезпечення для моделювання та оптимального управління процесом випалювання кераміки.
Проведений аналіз сучасного стану методів моделювання теплотехнологічних ОРП показав наявність суттєвих проблем, без вирішення яких не може бути досягнута висока ефективність моделювання. Серед них найбільш суттєвою є складність математичних моделей та методів їх побудови, і як наслідок великі витрати машинних ресурсів при реалізації та розв’язанні на ЕОМ, що ускладнює використання даних моделей в існуючих системах управління технологічними процесами, працюючих в реальному масштабі часу. В результаті проведених досліджень було розроблено теоретичне, алгоритмічне та програмне забезпечення для моделювання та оптимізації теплотехнологічних ОРП на прикладі тунельної печі випалювання кераміки.
Основні наукові та практичні результати дисертаційної роботи такі:
Вперше розроблено метод моделювання теплотехнологічних ОРП, який поєднує чисельні методи кінцевих різниць з нечіткими методами і на основі значення температури в кожній позиції ОРП визначає вид математичної моделі для моделювання даної позиції.
Вперше розроблено метод визначення оптимальних параметрів моделі теплотехнологічного ОРП, використання якого показано на прикладі процесу випалювання будівельної кераміки. Уточнення параметрів моделі здійснюється за рахунок оцінки ризику прийняття рішень в процесі управління та використання математичних моделей всього технологічного процесу, що дозволяє спрогнозувати максимально можливу якість виробів та розрахувати параметри моделі теплотехнологічного ОРП для отримання цієї якості.
Вдосконалено математичні моделі технологічного процесу виготовлення будівельної кераміки на основі регресійного аналізу та нейронної мережі, які поєднують параметри моделі теплотехнологічного ОРП та стану всього ТП і дозволяють прогнозувати характеристики якості виробів.
Розроблено методику побудови моделі теплотехнологічного ОРП, що передбачає уточнення параметрів моделі, за рахунок використання моделі технологічного процесу, в якому використовується даний ОРП.
Розроблено алгоритм оптимізації параметрів математичної моделі процесу випалювання, який враховує фактори процесу і дозволяє визначити значення параметрів моделі, при яких досягається максимальна якість продукції.
Розроблено інтелектуальну підсистему управління, основану на математичних моделях теплотехнологічного ОРП та всього ТП виготовлення будівельної кераміки, що була використана як надбудова над існуючою АСУТП на ВАТ “Керамік”, що забезпечило прогнозування максимально можливої якості виробів при відповідних параметрах процесу.
У випадку використання нечіткої моделі, як показали результати моделювання, швидкість розрахунку становить 1,5 с., в той час як при використанні математичної моделі на основі методу кінцевих різниць залежно від параметрів моделювання для даного класу задач не менше 2,4 с, що дозволяє підвищити ефективність моделювання та використовувати нечітку модель в існуючих АСУТП. Використання уточнених параметрів теплотехнологічного ОРП – оптимального температурного поля, дозволяє врахувати поточний стан технологічного процесу виготовлення будівельної кераміки і, як показали проведені дослідження, знизити використання енергетичних ресурсів на 7,14%. Розроблені моделі технологічного процесу виготовлення будівельної кераміки на основі регресійного аналізу та нейронної мережі, дозволяють прогнозувати характеристики якості виробів з відносною похибкою 0.01164 та 0.0115 відповідно.
На базі розроблених моделей, методів і алгоритмів моделювання теплотехнологічного ОРП було створено програмне забезпечення для моделювання та оптимізації управління процесом випалювання.
Результати дисертаційних досліджень впроваджено на підприємствах ВАТ “Керамік”, ДП “Браїлівський цегельний завод” та у навчальний процес кафедри комп’ютерних систем управління Вінницького національного технічного університету. Впровадження результатів дисертаційних досліджень підтверджено відповідними актами.
Публікації автора:
Дубовой В.М., Ковалюк Д.О., Ковалюк О.О. Прийняття рішень в умовах змішаної невизначеності // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2003. – №6. – С. 23–29.
Ковалюк Д.О., Москвіна С.М. Алгоритм прийняття рішень в умовах ризику в великих системах // Проблеми інформатизації та управління: Зб. наук. праць.– Київ, 2004. – №11. – С. 135–139.
Москвіна С.М., Ковалюк Д.О. Математична модель прийняття рішень в умовах ризику в системах управління технологічним процесом // Вісник Вінницького політехнічного інституту – 2005. – №1. – С. 214–219.
Москвіна С.М., Ковалюк Д.О. Проблеми оптимізації управління технологічним процесом виготовлення цегли // Вісник Хмельницького національного університету. – 2005. – №5. – С.121-125.
Москвіна С.М., Ковалюк Д.О. Моделювання процесу випалювання цегли // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2005. – №6. – С. 62–68.
Москвіна С.М., Ковалюк Д.О., Білоконь С.А. Управління тепловими процесами на основі нейро-нечітких моделей // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2006. – №6. – С. 202–206.
Москвіна С.М., Ковалюк Д.О. Оптимізація управління в печах випалювання //Інформаційні технологіії та комп’ютерна інженерія.–2007. – №1. – С. 31–34.
Москвіна С.М., Ковалюк Д.О. Математична модель енергозбереження теплового об’єкту з розподіленими параметрами // Вісник Вінницького політехнічного інституту. – 2007. – №4. – С. 15–19.
Москвіна С.М., Ковалюк Д.О. Система прийняття рішень в управлінні технологічним процесом виготовлення цегли // Системний аналіз та інформаційні технології: VII Міжнар. науково-технічна конференція. Київ, 28 черв.– 2 липн., 2005р.– К., 2005. – С. 131.
Москвіна С.М., Ковалюк Д.О. Інтелектуальна система управління якістю продукції в печах випалювання // ІНТЕРНЕТ–ОСВІТА–НАУКА–2006: V Міжн. конференція. Вінниця, 10-14 жовтня, 2006р.–Вінниця, 2006.– С.637–640.
Москвіна С.М., Ковалюк Д.О. Комп’ютерна програма прийняття рішень в умовах ризику для керування роботою печі по випалюванню вапна / Свідоцтво про реєстрацію авторського права на твір №12503 від 17 березня 2005 р.
