С.В. Артемова, П.А. Подхватилин

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тамбовский государственный технический университет», г. Тамбов

интеллектуальная система управления

тепло-технологическими аппаратами

В мире быстро сокращаются запасы высокоэнергетического сырья, и растет стоимость производства энергии. Возрождение отечественной промышленности и других отраслей производства ведет к значительному росту потребления топливно-энергетических ресурсов.

В ряде отраслей доля затрат топливно-энергетических ресурсов составляет от 15% до 40% себестоимости продукции (без учета стоимости сырья и материалов), а в отдельных случаях она достигает 75%. Низкая конкурентоспособность большинства отечественной продукции связана как с постоянным удорожанием энергоносителей, так и с неэффективным использованием топливно-энергетических ресурсов. Поэтому актуальной задачей является разработка и внедрение интеллектуальной системы управления (ИСУ) тепло-технологическими аппаратами по энергетическим показателям. ИСУ – совокупность технических, программных и информационных средств, обеспечивающая решение задач анализа и синтеза управления режимами энергоемких объектов в реальном режиме времени без участия лица, принимающего решение.

К наиболее энергоемким объектам в промышленности и других отраслях производства относятся тепло-технологические аппараты (ТТА). ТТА – это одно или многокамерное устройство, в рамках которого осуществляются все стадии данного тепло-технологического процесса. При построении ИСУ будем рассматривать ТТА как взаимосвязанную совокупность оборудования, его составляющую.

ТТА, как объекты управления, представляют собой нелинейные системы с распределенными параметрами. Традиционно для управления процессами решаются системы дифференциальных уравнений в частных производных, содержащие эмпирические коэффициенты, это затрудняет оперативное получение их решения. Поэтому при определении основных параметров управляемого процесса принято использовать упрощенные инженерные методы, имеющие большие погрешности вычислений, что может приводить к нежелательным последствиям. В связи с этим данные методы не могут быть использованы при решении задач энергосберегающего управления [1]. Однако технология современного искусственного интеллекта позволяет находить решение задач управления подобными объектами. Интеллектуализация разработанной системы заключается в алгоритмизации синтеза управляющих воздействий, минимизирующих энерго- и ресурсо- потребление в реальном режиме времени без участия лица, принимающего решение. Интеллектуализация базируется на следующих основных подходах. Это:

– теория анализа и синтеза систем на множестве состояний функционирования [2],

– метод синтезирующих переменных для оперативного получения вида функций оптимального управления и их параметров [2],

– применение методов искусственного интеллекта для решения трудно формализуемых задач. Например, для решения задачи параметрической идентификации моделей слабо формализованных процессов использовались нейронные сети; для обработки потоков информации, определения состояния функционирования и распознавания классов управления, а также синтеза оптимального управляющего воздействия, применялись объектно-ориентированное представление знаний фреймами, семантическая сеть, представленная в виде И–ИЛИ графа, а также представление знаний правилами продукций.

Отличительные особенности разработанной ИСУ заключаются в принятии решений в условиях ограниченной и неполной информации, неопределенности, многомерного пространства. А также необходимости оперативно:

– обрабатывать и анализировать большой массив информационной базы данных системы,

– распознавать изменение состояния функционирования объекта управления,

– определять цели управления,

– идентифицировать математические модели объектов управления,

– выбирать стратегию управления,

– определять особенности задач управления,

– синтезировать управляющие воздействия.

Все эти особенности функционирования также относят разработанную систему управления к классу интеллектуальных систем.

Апробация разработанной ИСУ проведена для двух классов ТТА. Это сушильные установки вальце-ленточного типа (СВЛ) и печи отжига магнитопроводов (ТОМ-1). Разработаны:

– объектно-ориентированная ИСУ четырех, пяти и шести- камерных сушильных установок вальцеленточного типа (СВЛ). Ее применение для различных СВЛ позволяет экономить от 5 до 10% энергоресурсов в режиме, а также увеличить вероятность выхода качественной продукции до 0,98 и повысить производительность до 5%;

– объектно-ориентированная ИСУ динамическими режимами установки отжига магнитопроводов (ТОМ–1), позволяющая экономить от 5 до 15% электроэнергии при разогреве печи для различных типоразмеров магнитопроводов.

Литература

1. Баумштейн И.П., Майзель Ю.А. Автоматизация процессов сушки в химической промышленности. – М.: Химия, 1970. – 232 с.

2. Муромцев, Ю.Л. Моделирование и оптимизация сложных систем при изменениях состояния функционирования / Ю.Л. Муромцев, Л.Н. Ляпин, О.В. Попова. – Воронеж: Изд-во ВГУ, 1993. – 164 с.