Научная статья на тему 'Синтез и исследование математической модели многоконтурной циркуляционной системы комплекса экопирогенезиса на нечеткой логике'

Синтез и исследование математической модели многоконтурной циркуляционной системы комплекса экопирогенезиса на нечеткой логике Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

CC BY
47
6
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КОМПЛЕКС ЭКОПИРОГЕНЕЗИСА / МНОГОКОНТУРНАЯ ЦИРКУЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА / НЕЧЕТКАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ / ECOPYROGENESIS COMPLEX / MULTILOOP CIRCULATORY SYSTEM / FUZZY MATHEMATICAL MODEL

Аннотация научной статьи по экономике и бизнесу, автор научной работы — Кондратенко Ю.П., Козлов А.В.

В данной статье представлена процедура синтеза математической модели многоконтурной циркуляционной системы комплекса экопирогенезиса на нечеткой логике, а также результаты ее исследования в составе САУ с разнотипными регуляторами.Разработанная нечеткая математическая модель позволяет исследовать поведение данного объекта управления температурой в установившемся и переходном режимах, в частности рассчитывать температуру в его контрольной точке при определенных заданных и возмущающих воздействиях. Анализ полученных результатов компьютерного моделирования в виде графиков статических и динамических характеристик БЦС как объекта управления температурой подтверждает высокую адекватность разработанной модели реальным процессам.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по экономике и бизнесу , автор научной работы — Кондратенко Ю.П., Козлов А.В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Synthesis and study of the mathematical model of the ecopyrogenesis complex multiloop circulatory system, based on fuzzy logic

This paper presents the procedure of the mathematical model synthesis of the ecopyrogenesis complex multiloop circulatory system, based on fuzzy logic, and the results of its research in the ACS with different types of controllers.The developed fuzzy mathematical model gives the opportunity to investigate the behavior of the temperature control object in steady and transient modes, in particular, to calculate its control point temperature under certain set and disturbing effects. Computer simulation results analysis in the form of static and dynamic characteristics graphs of the MCS as a temperature control object confirms the high adequacy of the developed model to the real processes.

Текст научной работы на тему «Синтез и исследование математической модели многоконтурной циркуляционной системы комплекса экопирогенезиса на нечеткой логике»

УДК 681.5

Ю.П. Кондратенко, О.В. Козлов СИНТЕЗ ТА ДОСЛ1ДЖЕННЯ МАТЕМАТИЧНО1 МОДЕЛ1 БАГАТОКОНТУРНО1 ЦИРКУЛЯЦШНО1 СИСТЕМИ КОМПЛЕКСУ ЕКОП1РОГЕНЕЗ1СУ НА НЕЧ1ТК1Й ЛОГ1Ц1

Вступ. Проблема утилiзацil промислових та побутових органiчних вiдходiв е однieю з головних екологiчних проблем, викликаних розвитком промисловостi та ростом урбашзацп в багатьох крашах свпу. Досить перспективним методом розв'язання дано! проблеми е використання технологи екотрогенезюу (ЕПГ), яка дозволяе повнiстю утилiзувати весь об'ем оргашчно1 частини твердих вiдходiв та низькосортного вугiлля в еколопчно безпечних й енергозберiгаючих режимах [1]. Також застосування дано! технологи дозволяе отримувати на виходi ради та газоподiбнi фракцп альтернативного палива, придатт для використання у двигунах внутрiшнього згоряння без додаткового очищення. Для реалiзацil технологи ЕПГ використовуються спецiалiзованi технологiчнi комплекси, як1, в свою чергу, являють собою складт багатокомпонентнi технiчнi об'екти. Автоматизацiя технолопчних комплексiв даного типу дозволяе значно пвдвищити !х ефективнiсть роботи та економiчнi показники.

Стабiлiзацiя заданого значения температури на виходi багатоконтурно1 циркуляцшно1 системи (БЦС) е однiею з важливих задач автоматичного керування технолопчним процесом ЕПГ [2]. Можливiсть керування даною температурою з високими показниками якостi дае змогу керувати процесом термодеструкци при рiзнiй глибинi розкладання вуглеводнiв вiд бензину до дизельного палива з достатньо високою точшстю [3]. Це дае змогу отримувати на виходi рiдкi фракци альтернативного палива високо1 якостi з заданою молекулярною масою, а також потребуе наявностi спещально1 системи автоматичного керування (САК) температурою. Для дослщження ефективносп дано1 САК на стадп И проектування доцiльно використовувати методи математичного та комп'ютерного моделювання, як1 в порiвняннi з експериментальними та шшими подходами е досить ефективним та низьковартюним iнструментом.

В роботах [4, 5, 6] наведет та докладно розглянутi основнi способи математичного моделювання об'екпв керування, що застосовуються для аналiзу та синтезу САК. Математичний опис основних теплоенергетичних об'ектiв, таких як промисловi печi та паровi котли, наведений в [5, 7, 8, 9]. Також у науковш лiтературi е певна кiлькiсть публтацш стосовно автоматизацп технологiчних комплексiв ЕПГ та !х основних компонентiв [2, 3, 10, 11]. Так, в роботах [12, 13] та [14] наведеш розробки математичних моделей та САК пiролiзного реактора комплексу ЕПГ як об'екта керування температурою та рiвнем завантаженосп, вщповвдно. Що стосуеться розробки математично1 моделi БЦС та синтезу И САК, то щ задачi на даний час залишаються невирiшеними.

Аналiз фiзичних властивостей та техшчних характеристик БЦС як об'екта керування температурою показуе доцiльнiсть розробки И математично1 моделi на основi принципiв та алгоритмiв що спираються на теорш нечiтких множин та нечигсу логiку [15, 16, 17], враховуючи особливостi багатоконтурно1 структури БЦС. Математичш моделi та системи керування, що базуються на нечiткiй лопщ, розробленi й успiшно впровадженi в таких областях, як: керування технолопчними процесами, керування транспортом, медична та техшчна дiагностика, фiнансовий менеджмент, бiржове прогнозування, розпiзнавання образiв та ш. [18, 19, 20].

Метою даноТ статi е розробка математично1 моделi БЦС комплексу ЕПГ на основi нечикох логiки та И дослщження у складi САК з рiзнотипними регуляторами з урахуванням багатоконтурно1 структури БЦС.

1. Принципова та функщональна схеми системи автоматичного керування температурою вихщноТ точки БЦС

Принципова схема системи керування температурою вихщно1 (контрольно].') точки БЦС комплексу ЕПГ наведена на рис. 1, де прийнято наступш позначення: БК - блок керування; ДТ - датчик температури; ЛРВ - лшшний регулятор витрати; ВК - вихвдний конденсатор; ПВ - повпряний вентилятор; СП -сервопривод; ВН - вентиль; П - охолоджуюче повпря; В - охолоджувальна вода; 1К, 2К, 3К - перший, другий та третш контури охолодження БЦС; ОВ - оргатчш ввдходи; ГП - газовий пальник, який нагрiвае реактор; ГБ - газовий балон iз зрвдженим газом.

Задача БЦС полягае в тому, щоб охолоджувати парогазову сумш, отриману в процесi розкладання вiдходiв у реакторi, до певно1 задано1 температури в И вихiднiй точщ. Система охолодження БЦС складаеться з трьох послвдовно з'еднаних контурiв з рiзними типами охолодження: 1-й - з нерегульованим повiтряним; 2-й - з регульованим повiтряним; 3-й - з нерегульованим водяним. Тому реалiзацiю керування значенням температури в контрольнш точцi на виходi БЦС можливо забезпечити за рахунок змiни витрати охолоджувального повiтря 2-го контуру БЦС. Нерегульований повiтряний вентилятор забезпечуе

Рис. 1. Принципова схема системи автоматичного керування температурою вихвдно! точки БЦС

стале значения витрати охолоджуючого повиря через 2-ий контур, яке пот1м може змшюватися за допомогою лшшного регулятора витрати повпря. ЛРВ повиря, в свою чергу, являе собою вентиль з сервоприводом 1 мае лшшну характеристику залежносп витрати повпря ввд вхвдно! напруги. На вхвд ЛРВ подаеться сигнал у вигляд1 напруги постшного струму ввд 0 до 10 В, згвдно якому сервоприввд обертае вентиль на певний кут, змшюючи тим самим витрату охолоджувального повпря. Блок керування м1стить задавальний пристрш (ЗП), суматор та регулятор температури 1 дозволяе керувати температурою вихвдно! точки БЦС як в ручному, так 1 в автоматичному режимах. Функцюнальна схема системи керування температурою вихвдно! точки БЦС представлена на рис. 2.

Рис. 2. Функцюнальна схема системи автоматичного керування температурою вихвдно! точки БЦС

Охолоджувальш контури БЦС послвдовно нагр1ваються тепловим потоком РН парогазово! сумш1, яка надходить ввд реактора. Задане значення температури контрольно! точки БЦС ТЗКТ встановлюеться на задавальному пристро! ЗП. За допомогою суматора сигнал з задавального пристрою иЗП пор1внюеться з сигналом идТ ввд датчика температури ДТ 1 при цьому обчислюеться помилка керування е. В свою чергу сигнал иДТ ввдповвдае дшсному значенню температури контрольно! точки БЦС ТДКТ. Регулятор температури РТ згвдно помилки е виробляе 1 подае керувальний сигнал иРТ на ЛРВ, якому ввдповвдае певне значення витрати охолоджуючого повиря QП. Також на БЦС дшть р1зноманиш збурювальш впливи f(t), яш мають невизначений характер.

При ввдхиленш дшсного значення температури контрольно! точки БЦС ТдКТ ввд заданого значення ТЗКТ регулятор температури (згвдно з законом керування) виробляе керувальний сигнал иРТ, що зм1нюе витрату охолоджуючого повпря QП 1, в свою чергу, забезпечуе ввдповвдне охолодження БЦС.

2. Розробка та дослщження математичноТ модел1 БЦС як об'екта керування температурою

При розробщ математично! модел1 БЦС як об'екта керування температурою за допомогою р1внянь, що описують ф1зичш процеси теплообмшу та нагр1ву, виникае ряд труднощ1в. Це обумовлено тим, що нагр1в та охолодження контур1в БЦС здшснюеться за допомогою конвективно! теплопередачу яка, в свою чергу, являе собою достатньо складний процес [8]. Тепловий пот1к, що передаеться за рахунок конвекцп, визначаеться законом Ньютона-Р1хмана [7]:

Рн = а(Тс -Тн)^, (1)

де а - коефщент тепловщдачц Тс - температура рщкого або газопод1бного середовища, що нагр1вае тшо; Тн - температура нагр1ву поверхш тша; F - площа поверхш тша, що нагр1ваеться.

Коефщент теплов1ддач1 а в загальному випадку е функщею форми 1 розм1р1в тша, режиму руху, швидкосп, температури та ф1зичних параметр1в ршини або газу 1 обчислюеться на основ1 критерш Нуссельта [8]

Ми = —, (2)

де Ми = /(Gr,Re,Pr); (3)

^ яВ1 ЪМ

Gr 3 ; (4)

v

„ и1

Re —; (5)

V

V

рг — . (6)

а

В функцюнальних залежностях (2)-(6) позначено: 1 - лшшний розм1р поверхш, що нагр1ваеться; X - коефщент теплопровщносп ршини або газу; Gr - критерш Грасгофа; Re - критерш Рейнольдса; Рг -критерш Прандтля; g - прискорення сили тяжiння; в - коефщент об'емного розширення ршини або газу; ДТ - температурний нашр; V - коефщент к1нематично! в'язкостц и - швидк1сть руху ршини або газу; а -коефщент температуропровшносп.

Кшьшсш залежносп м1ж вищенаведеними критер1ями зазвичай встановлюються експериментальним шляхом для кожного окремого об'екта [8]. Цей процес досить трудомюткий 1 е предметом окремих дослщжень. Тому в даному випадку бшьш дощльно буде скористатися шдходом, наведеним в [9], який також забезпечуе досить високу адекватшсть розроблено! модели Суть даного тдходу полягае в представленш математично! модел1 об'екта у вигляд1 типово! передаточно! функци теплоенергетичних об'екпв керування (7) та щентифшаци !! параметр1в на основ1 експериментально! характеристики перехшного процесу реального об'екта

,„ ( ) ив,» (р)

де (р) - передаточна функщя об'екта керування; ивих (р) - зображення керовано! координати (температура контрольно! точки) ивих (/); Пвх (р) - зображення керувального впливу (тдведений тепловий пот1к нагр1ву) ивх (/); к - коефщент шдсилення; т - час зашзнення; Т1, Т2 - стал1 часу аперюдично! та шерцшно! ланок, вшповшно.

Так як в даному випадку значення тдведеного теплового потоку нагр1ву визначити практично неможливо, то й неможливим е визначення пропорцшно! залежносл температури контрольно! точки ввд теплового потоку у вигляд1 коефщента шдсилення к передаточно! функци (7). В свою чергу, сумарний тепловий пот1к, що тдводиться до БЦС, в основному залежить ввд таких ввдомих величин, як: потужшсть нагр1вально! установки реактора РНР, температура в1дход1в у верхнш частит реактора ТВР, витрата охолоджуючого повиря 2-го контуру БЦС QП та температура оточуючого середовища ТОС. Тод1, для розробки математично! модел1 БЦС за допомогою вищенаведеного тдходу пропонуеться застосувати нечигсу систему обчислення температури (НСОТ) зпдно залежносп ТДКТ = fНСОТ (РНР, ТВР, QП, ТОС), яка може бути синтезована на основ1 експертних даних. Функцюнальна структурна неч1тко! математично! модел1 БЦС наведена на рис. 3.

Рис. 3. Функщональна структурна нечОтко1 математично1 моделi БЦС

На вхвд дано1 моделi подаеться значення потужностi нагрОвально1 установки реактора РНР, температури вiдходiв у верхнiй частит реактора ТВР, витрати охолоджуючого повиря 2-го контуру БЦС QП та температури оточуючого середовища ТОС. На виходi формуеться значення температури контрольно1 точки БЦС ТДКТ. Сталi часу Т1БЦС, Т2БЦС, тБЦС, а також порядок п визначаються з експериментально1 характеристики переходного процесу нагрiву вих1дно1 точки БЦС за допомогою подходу, наведеного в [9]. В якосп математично1 моделi реактора обрана добре апробована модель, яка розроблена О наведена в [12]. В свою чергу, математична модель ЛРВ представлена у виглядО коливально1 ланки, де кЛрВ, ТЛРВ, £ -коефщент пiдсилення, стала часу та коефщент демпфування, що визначаються параметрами сервопривода та газового вентиля, яш входять до складу лшшного регулятора витрати.

Розглянемо бшьш детально процедуру синтезу НСОТ Мамдаш типу. Основними етапами нечОткого лопчного висновку Мамдат типу е: фаззифжащя, агрегащя, активОзащя, акумулящя та дефазифшащя [20, 21, 22, 23].

На еташ фазифшаци для кожно! вхщно1 змшно1 визначаеться вщповвдне 1'й лшгвютичне значення та стутнь належнос^ ввдповщнш нечптай множит [17]. У цьому випадку доцшьно вибрати наступи лшгвютичт термши для вхвдних О вих1дно1 змшних, параметри яких зведет в таблицю.

Таблиця 1

Терм Тип функцп належносп Диапазон значень

1 2 3

Для вхщно1 змшно1 Рнр

Z - нульова Трикутна [0 0 0,25]

S - мала Трикутна [0 0,25 0,5]

М - середня Трикутна [0,25 0,5 0,75]

В - велика Трикутна [0,5 0,75 1]

УВ - дуже велика Трикутна [0,75 1 1]

Для вх1дно1 змшно1 Тос

Ь - низька Трикутна [0 0 10]

М - середня Трикутна [10 20 30]

Н - висока Трикутна [30 40 50]

Для вхщно1 змшно1 Твр

Ь - низька Трикутна [0 0 160]

М - середня Трикутна [40 200 360]

Н - висока Трикутна [240 400 560]

Для вхвдно1 змшно1 QП

Z - нульова Трикутна [0 0 0,25]

Ь - мала Трикутна [0 0,25 0,5]

М - середня Трикутна [0,25 0,5 0,75]

В - велика Трикутна [0,5 0,75 1]

УВ - дуже велика Трикутна [0,75 1 1]

продовження табл.1

1 2 3

Для вихiдноï змiнноï ТДКТ

VL -дуже низька Трикутна [0 0 35]

L - низька Трикутна [0 35 65]

LM - нижче середньоï Трикутна [35 70 100]

M - середня Трикутна [65 100 135]

MM - вище середньоï Трикутна [100 135 165]

H - висока Трикутна [135 170 200]

VH - дуже висока Трикутна [175 200 225]

Для реалiзацiï нечеткого лопчного висновку сформуемо базу знань. Правила бази знань за алгоритмом Мамдаш являють собою лшгвютичш твердження виду:

ЯКЩО " PHP = a " I " Toc = b " I " TBP = c " I " Qn = d ТО " Тдкт = e (8)

де a, b, c, d та e - ввдповщш значения лшгвютичних термiв.

Для даного випадку база знань складаеться з 225 правил, яш вiдповiдають всiм комбiнацiям чотирьох вхвдних нечiтких змiнних. Першi 15 правил мають наступний вигляд:

ЯКЩО " PHP = VB " I " T ОС = H " I " T BP = L " I " Qn = = Z " ТО " ТДКТ = VL "

ЯКЩО " PHP = VB " I " T ОС = H " I " T BP = L " I " Qn = = L " ТО " ТДКТ = VL

ЯКЩО " PHP = VB " I " T ОС = H " I " T BP = L " I " Qn = = M " ТО " тдкт = VL "

ЯКЩО " P HP = VB " I " T ОС = H " I " T BP = L " I " Qn = = B " ТО " Тдкт = VL "

ЯКЩО " PHP = VB " I " T ОС = H " I " T BP = L " I " Qn = = VB ТО " ТДКТ = VL "

ЯКЩО " PHP = VB " I " T ОС = H " I " T BP = M " I " Qn = Z " ТО " ТДКТ= L "

ЯКЩО " PHP = VB " I " T ОС = H " I " T BP = M " I " Qn = L " ТО " Тдкт = L "

ЯКЩО " PHP = VB " I " T ОС = H " I " T BP = M " I " Qn = M " ТО " Тдкт = L "

ЯКЩО " PHP = VB " I " T ОС = H " I " T BP = M " I " Qn = B " ТО " Тдкт = VL "

ЯКЩО " PHP = VB " I " T ОС = H " I " T BP = M " I " Qn = VB ТО " Тдкт = VL

ЯКЩО " PHP = VB " I " T ОС = H " I " T BP = H " I " Qn = Z " ТО " Тдкт^ H

ЯКЩО " P HP = VB " I " T ОС = H " I " T BP = H " I " Qn : = L ТО " Тдкт = MM дкт

ЯКЩО " PHP = VB " I " T ОС = H " I " T BP = H " I " Qn = M " ТО " Тдкт = M "

ЯКЩО " PHP = VB " I " T ОС = H " I " T BP = H " I " Qn = = B ТО " T = LM дкт

ЯКЩО " PHP = VB " I " T ОС = H " I " T BP = H " I " Qn = VB ТО " T = LM дкт

На еташ агрегаци визначаються ступеш iстинностi для кожного з правил системи нечiткого лопчного висновку, а на еташ акгивiзацil реал1зуеться процедура знаходження ступешв iстинностi кожного з пiдзаключень правил нечиких продукцiй.

Подальшим етапом нечеткого логiчного висновку е акумуляцiя, тобто процедура знаходження функцш належностi для кожно! з вихiдних лiнгвiстичних змшних [21]. Метою акумуляцп е об'еднання всiх вихвдних лiнгвiстичних термiв з ввдповщними ступенями iстинностi кожного з правил для отримання функци належносп вих1дно! змшно1. Таким чином, на еташ акумуляцп формуеться результуюча функщя належностi для нечiткого рiшення, яке потрiбно перетворити в чiтке значення вихiдного сигналу. Процедура знаходження чiткого числового значення температури контрольно1 точки ТДКТ являе собою процедуру дефазифкаци.

1снуе калька методiв дефазифтацп: метод центру тяжшня, метод центру площини, метод лiвого модального значення, метод правого модального значення та ш. [15, 18]. Для даного випадку обираемо метод центру тяжшня, зпдно якого значення вихвдного сигналу розраховуеться за формулою (9)

Ет • м(т)

Тдкт = ^-, (9)

Е м(т)

i =1

де п - кшьшсть значень вихвдно! лшгвютично! змшно!; Т - ьте значення вщповвдно! вихвдно! лшгвютично! змшно!; м(Т) - значення результуючо! функцп належностi для вщповвдного значення Т.

На рис. 4 представлен сiмейства статичних характеристик БЦС, яш отриманi на основi синтезовано! математично! моделi на нечитай лопщ:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

а) тдкт = ВДп) при рнр = Р

б) тдкт = f(Qп) при рнр = Р

ТОС = 20 °С, ТВР1 = 400 °С, ТВР2 = 350 °С, ТВР3 = 300 °С, ТВР4 = 200 °С;

С, ТОС1 = 40 OС, ТОС2 = 30 "С ТОС 3 = 20 "С ТОС4 = 10 °С.

НРтах

Т = 400

НРтах' ВР

а б

Рис. 4. Омейства нелшшних статичних характеристик неч!тко! математично! моделi БЦС

Анал1з результатiв моделювання (рис. 4) показуе, що залежностi температури вихвдно! точки БЦС вод витрати охолоджуючого повггря 2-го контуру ТДКТ = ЙЮП) при р!зних значеннях РНР, ТВР та ТОС мають суттево нелшшний характер, що пiдтверджуe адекватнiсть розроблено! неч!тко! модел1 БЦС реальному об'екту керування.

3. Комп'ютерне моделювання системи автоматичного керування температурою вихщноТ точки БЦС з р1знотипними регуляторами

За допомогою розроблено! нечiтко! математично! моделi БЦС було проведено комп'ютерне моделювання системи автоматичного керування температурою вихщно! точки БЦС експериментального комплексу ЕПГ з регуляторами наступних тишв: пропорцшний, пропорцiйно-диференцiальний та пропорцiйно-iнтегрально-диференцiальний. Робочий об'ем шрол!зного реактора даного комплексу складае 14 лпр!в, максимальна потужшсть газового пальника - 25 кВт, номшальна потужшсть повпряного вентилятора 2-го контуру охолодження БЦС - 800 Вт. Знайдеш в процесi iдентифiкацi! параметри передаточно! функци БЦС становлять: Т1БЦС = 57 с; Т2БЦС = 24 с,тБЦС = 12 с, п = 3. Моделювання проводилося при сталш нагрiвальнiй потужносп газового пальника РНР = РНРтах = 25 кВт, при температурi кишння полiмерних вщход!в, завантажених у реактор Т = 400° С та при сталш температур! оточуючого середовища ТОС = 20° С. Коефщенти регулятор!в були знайдеш за допомогою параметрично! оптим!зацп, для П-регулятора: КП = -1,4; для ПД-регулятора: КП = -4,2; КД = -450; для ШД-регулятора: КП = -8,6; КД = -520 та К = -0,081. Результати моделювання у вигляд! графЫв перехщних процеав САК температурою вихвдно! точки БЦС з вищенаведеними регуляторами при ТЗКТ = 1200 С наведен! на рис. 5, де прийнято наступш позначення: tВp - час нагр!ву пол!мерних в!дход!в у реактор! до температури кишння; 1К - момент часу, в який вщходи в реактор! починають кишти; tpl та 1Р2 - час регулювання системи з П1Д- та ПД-регуляторами, вщповвдно.

Проанал!зувавши результати моделювання можна стверджувати, що розроблена математична модель мае досить високу адекватшсть, так як характер переходного процесу с високою точшстю повторюе характер реальних процеав нагр!ву БЦС. З графЫв переходного процесу (рис. 4) видно, що до початку кишння в!дход!в у реактор!, процес нагр!ву БЦС проходить дуже повшьно, ! здшснюеться в основному за рахунок незначного пароутворення при нагр!в! та плавленш в!дход!в. Попм, шсля початку кишння вщход!в, за рахунок штенсивного !х випаровування, швидшсть нагр!ву БЦС значно зростае.

Також з рис. 5 видно, що найкращ! показники якосл керування мае система с П1Д-регулятором, а саме: найвищу швидкодш (1Р1 = 135 с), а також вщсутшсть коливальносп та статично! помилки. Система керування з ПД-регулятором мае дещо прш! показники: час регулювання 1Р2 = 345 с та статична помилка Д = 3%. Щодо системи керування з П-регулятором, то вона мае незадов!льш показники якосп, а саме: високу коливальшсть, яка викликае наявшсть постшно! гармоншно! складово! помилки з амплитудою 12% вод заданого значення температури та перюдом коливань 105 с.

140 120 100 ВО 60 40 20 0

\ftAj 4 л ЛЛА ^АААА

П-р егулятор ^ /| 7 ■ ■

М N Г и , V

ШД-рег улятор \ 1 ЦЦ-регулятор

\ I 1 1

\

1 'Р! \ \

1. /р:; »1 -Ч

500

1000

«к 1500

2000

2500

Г, с

Рис. 5. Перехвдш процеси САК температурою вихвдноГ точки БЦС при 7ЗКт = 120 С

Висновки. У данш статп представлена процедура синтезу математичноГ модел1 БЦС комплексу ЕПГ на нечитай лопщ, а також результати ГГ дослвдження у склад1 САК з р1знотипними регуляторами (пропорцшний, пропорцшно-диференщальний та пропорцшно-штегрально-диференщальний).

Розроблена нечггка математична модель дае змогу дослвджувати поведшку даного об'екту керування температурою в усталеному та перехщному режимах, зокрема розраховувати температуру в його контрольнш точщ при певних заданих та збурювальних впливах. Застосування математичного апарату неч1тко! лопки при розробщ дано! модел дозволяе враховувати особливосп багатоконтурноГ структури БЦС та з досить високою точшстю вщображати основш Г! властивосп як об'екта керування з суттево нелшшними та невизначеними параметрами. Анал1з отриманих результапв комп'ютерного моделювання у вигляд1 графЫв статичних та динам1чних характеристик БЦС як об'екта керування температурою пвдтверджуе високу адекватшсть розробленоГ модел1 реальним процесам.

В результат! проведених авторами дослщжень системи автоматичного керування температурою з використанням синтезованоГ на основ1 нечггкоГ лопки модел БЦС можна зробити висновок, що при застосуванш класичних титв регулятор1в найкращих показник1в якосп керування можна досягти в САК з П1Д-регулятором. Для шдвищення показнишв якосп керування в САК такого класу дощльно застосовувати регулятори, синтезоваш на основ1 метод1в штучного штелекту, як1 на даний час добре апробоваш при розробщ та впровадженш систем автоматичного керування об'ектами з суттево нелшшними та невизначеними параметрами.

Отримана математична модель може бути застосована в подальшому при розробщ та дослщженш ефективносп 1ерарх1чноГ системи керування 1 контролю технолопчного комплексу ЕПГ, а також ГГ програмно-алгоршшчного забезпечення реального часу.

Л1ТЕРАТУРА

1. Маркина, Л.М. Впровадження еколопчно безпечно! технологи екошрогенезюу при утил1заци оргашчних побутових в1дход1в з одержанням альтернативного палива // 1нновацп в суднобудуванш та океанотехнщГ Матер1али мгжнародноГ науково-техшчноГ конференций - МиколаГв: НУК, 2011. - сс. 457-460.

2. Кондратенко, Ю.П. Козлов, О.В. Анал1з комплексу задач та координат керування технолопчним процесом екошрогенезюу // Техшчш вютГ Вип.1(33), 2(34), 2011. - сс. 13-16.

3. Рижков, С.С., Марина, Л.М. Експериментальш дослвдження утил1заци оргашчних в1дход1в методом багатоконтурного циркуляцшного шрол1зу // Зб1рник наукових праць НУК. - 2007. - № 5. - сс. 100 - 106.

4. Усов, А.В., Дубров, А.В., Дмитришин, Д.В. Моделирование систем с распределенными параметрами. - Одесса: Астропринт, 2002. - 664 с.

5. Федотшн, 1.М., Бурляй, 1.Ю., Рюмшин, М.О. Математичне моделювання технолопчних процеав: Теор1я реактор1в, рециркуляци й примежового шару. - К.: Техшка, 2003. - 424 с.

6. Шаруда, В.Г. Практикум з теорп автоматичного управлшня. - Дшпропетровськ : НГУ, 2002. - 414 с.

7. Исламов, М.Ш. Проектирование и эксплуатация промышленных печей. - Л.: Химия, 1986. - 280 с., ил.

8. Мастрюков, Б.С. Теплотехнические расчеты промышленных печей. - М.: Изд-во «Металлургия», 1972. - 368 с.

9. Ротач, В.Я. Теория автоматического управления теплоэнергетическими процессами. - М.: Энергоатомиздат. 1985. - 296 с.

10. Пат. 52840 УкраГна, МПК F23G5/027, C10G1/00. Споаб утил1заци оргашчних ввдход1в / Марк1на,

Л.М., Рудюк, М.В., Бабш, В.П.; заявл. 19.03.2001; опубл. 15.01.2003, Бюл. №1. - 5 с.

11. Пат. 77954 Украша, МПК F23B99/00, C10G3/20. Газогенератор двозонний / Марина, Л.М., Рижков, С.С., Рудюк, М.В., Кондратенко, Ю.П., Коробко, О.В, Козлов, О.В.; заявл. 03.05.2012; опубл. 11.03.2013, Бюл. №5. - 9 с.

12. Kondratenko, Y.P., Kozlov, O.V.: Mathematic Modeling of Reactor's Temperature Mode of Multiloop Pyrolysis Plant // Modeling and Simulation in Engineering, Economics and Management: Lecture Notes in Business Information Processing, 2012, Volume 115, pp. 178-187.

13. Кондратенко, Ю.П., Козлов, О.В. Нечпта регулятори в системах керування реакторами багатоконтурних шролiзних установок // Проблеми шформацшних технологш. - 2012. - № 11. - сс. 12- 20.

14. Кондратенко, Ю.П., Козлов, О.В. Синтез системи керування рiвнем завантаженосп реактора технолопчного комплексу екотрогенез^ на базi нейрорегyляторiв // Пращ Одеського полггехшчного ушверситету, Вип. 1(40), 2013, сс. 122-131.

15. Hampel, R., Wagenknecht M. and Chaker N. (Eds.). Fuzzy Control: Theory and Practice. Physika-Verlag, Heidelberg, New York, 2000.

16. Zadeh L.A. Fuzzy sets. Information and Control 8, 338-353, 1965.

17. Zimmermann, H. J. Fuzzy Set Theory and Its Applications, Kluwer Academic Publishers, Boston/Dordrecht/ London, 1992.

18. Герасимов, Б.М., Грабовский, Г.Г., Рюмшин, М.А. Нечеткие множества в задачах проектирования, управления и обработки информации. - К.: Техшка, 2002. - 140 с.

19. Пегат, А. Нечеткое моделирование и управление. - М.: БИНОМ Лаборатория Знаний, 2009. -798 с.

20. Ротштейн, А.П. Интеллектуальные технологии идентификации: нечеткие множества, генетические алгоритмы, нейронные сети. - Винница: "УШВЕРСУМ-Вшниця", 1999. - 300 с.

21. Гостев, В., Кражнев, В., Скрутов, С. Выбор функций принадлежности и настройка нечетких регуляторов систем автоматического управления. Автоматизация производственных процессов, № 1 (14), 2002. сс. 162-167.

22. Ямпольський, Л.С., Ткач, Б.П., Люовиченко, О.1. Системи штучного штелекту в плануванш, моделюванш та управлшш. - К.: ДП «Видавничий дiм «Персонал», 2011. - 544 с.

23. Каргин, А.А. Введение в интеллектуальные машины. Книга 1. Интеллектуальные регуляторы.-Донецк: Норд-Пресс, ДонНУ, 2010. - 526 с.

КОНДРАТЕНКО Юрш Пантелшович, професор, доктор техшчних наук, Заслужений винахщник Украши, професор кафедри штелектуальних шформацшних систем Чорноморського державного ушверситету iм. П. Могили, професор кафедри комп'ютеризованих систем управлшня Нацюнального ушверситету кораблебудування iм. адм. Макарова, м. Микола'в

Науковi штереси: 1нтелектуальш системи пiдтримки прийняття ршень, iнформацiйнi технологii, системи автоматичного керування, комп'ютерш системи та компоненти, нечита логiка.

КОЗЛОВ Олексiй Валерiйович, асшрант кафедри комп'ютеризованих систем управлiння, молодший науковий спiвробiтник науково-дослiдноi частини Нацюнального ушверситету кораблебудування iм. адм. Макарова, м. Миколш'в

Науковi iнтереси: автоматизащя процесiв керування, iнформацiйнi технологii, штелектуальш регулятори.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.