CC BY
13
Вестник Воронежского государственного технического университета. Т. 16. № 6. 2020
DOI 10.36622^Ти.2020.16.6.006 УДК 681.52
СИНТЕЗ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ДЕСТРУКЦИИ СШИТЫХ
ПОЛИМЕРОВ ПРИ КОМБИНИРОВАННЫХ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
^Л. Подвальный1, А.П. Попов2, А.В. Карманов1, Г.С. Тихомиров3, Н.К. Образцов2
воронежский государственный технический университет, г. Воронеж, Россия 2Воронежский государственный университет инженерных технологий, г. Воронеж, Россия 3Воронежский государственный университет, г. Воронеж, Россия
Аннотация: проведенные ранее научные исследования в области радиационной деструкции отработанных полимерных материалов, отходов и резинотехнических изделий, а также их термомеханической обработки недостаточны для проектирования и автоматизации технологических линий производства регенерата в промышленных условиях. Представлены результаты разработки системы поддержки принятия решений для процесса регулируемой деструкции смоляных вулканизатов бутилкаучука при комбинированных воздействиях радиационной и термомеханообработки. Разработанная система является основным функциональным элементом синтезируемой системы управления. Определены управляющие параметры для процесса деструкции. Проведен системный анализ процесса получения бутилреге-нерата как объекта управления. Предложен способ управления стадиями технологического процесса, при котором используется комбинация управляющих воздействий. Выполнен синтез структуры математического обеспечения системы поддержки принятия решений. Сформированы частные критерии поиска оптимальных параметров, установлена структура связей между ними и выбран метод агрегирования обобщенного критерия. С использованием нечеткого интеграла Шоке и нечеткой меры Сугено разработан алгоритм оценки оптимальных параметров процесса. Задача поиска оптимальных параметров осуществлена с использованием генетического алгоритма. Получены результаты вычислительных экспериментов многокритериальной оптимизации управляющих параметров. Разработан алгоритм управления процессом деструкции при комбинированных управляющих воздействиях
Ключевые слова: деструкция, ионизационное облучение, механообработка, математическая модель, управление процессом, система поддержки принятия решений
Благодарности: работа выполнена в рамках гранта программы «У.М.Н.И.К-2018», г/к № 14279ГУ/2019 от 10.07.2019 г.
Введение
Современные системы управления технологическими процессами построены на всестороннем анализе объекта управления и, соответственно, на построении его математической модели для последующего использования в контуре управления. Рассматриваемый в данной работе процесс деструкции обладает рядом специфических особенностей как с точки зрения его оптимального проведения в промышленных условиях, так и с точки зрения приемов управления с использованием систем автоматизации. Анализ результатов исследований физической природы процессов деструкции полимерных материалов [1-2] показал, что в полимерной матрице происходит ряд последовательных и параллельных превращений, таких как вырожденное разветвление, обрыв и рекомбинация полимерных цепей. Поэтому при выборе физических условий протекания деструкции необходимо учитывать их влияние на скорость протекания каждой стадии, а
© Подвальный С.Л., Попов А.П., Карманов А.В., Тихомиров Г.С., Образцов Н.К., 2020
также на интенсивность изменения молекулярной массы полимера, его пространственной структуры и физико-механических свойств. При этом влияние того или иного фактора на скорость химических превращений зависит от начального физического состояния, природы полимерной матрицы, аппаратурного оформления, в котором протекает процесс деструкции [3-5]. Следовательно, для выбора и обоснования способа управления динамикой процесса получения регенерата с заданными показателями качества необходимо провести исследование физических факторов, которые оказывают существенное влияние на интенсивность разрыва макромолекул и межмолекулярных связей [6-8].
В соответствии с классификацией, по типу преобладающих превращений в полимерной матрице, композиции на основе бутилкаучука относятся к материалам, преимущественно подверженным деструкции при внешних воздействиях [9-12]. В процессе получения регенерата основными стадиями являются процессы, вызванные радиационно-химическими и термомеханическими воздействиями.
Для реализации процесса управляемой деструкции сшитых полимеров при комбинированных внешних воздействиях необходимо выполнить алгоритмический и структурный синтез системы автоматизированного управления на базе системы поддержки принятия решений (СППР). Эти решения являются основой для проектирования и автоматизации процесса производства регенерата.
Материалы и методы
В качестве объекта исследования при разработке системы управления процессом деструкции сшитых полимеров рассмотрены процессы обработки вулканизатов бутилкаучука ионизирующим излучением и механическим напряжением при его одновременном нагреве.
Основные процессы получения регенерата бутилкаучука (бутилрегенерата) протекают в двух промышленных аппаратах: ускорителе электронов и экструдере, где под действием факторов различной физической природы протекают физико-химические превращения.
Перед проектируемой автоматизированной системой управления (АСУ) поставлена задача, заключающаяся в определении оптимальных режимных параметров и их поддержании на заданном уровне. Это обеспечит протекание процесса деструкции с контролируемой скоростью, с учетом состава и свойств исходного сырья.
Результаты математического моделирования процессов радиационной и термомеханической деструкции [13-16] позволили получить количественное описание скоростей физико-химических превращений в зависимости от варьирования величин внешних воздействий.
Результаты и их обсуждение
Результаты имитационного моделирования показали, что основными управляющими параметрами процесса деструкции вулканизатов бу-тилкаучука при комбинированных внешних воздействиях являются: суммарная поглощенная доза облучения, температура и продолжительность механической обработки облученного образца.
С целью теоретического обоснования выбора способа управления физико-химическими процессами, протекающими в основных технологических аппаратах, проведен системный анализ технологического процесса как объекта управления [17-18]. Применив метод параметризации, определен перечень величин, являющих-
ся основными переменными состояния. Для каждой из стадий процесса выявлены основные и перекрестные связи между управляющими воздействиями и физико-химическими параметрами реакционной среды. На рис. 1 представлена структурная схема 1-й и 2-й технологической стадий как объектов управления.
Рис. 1. Структурная схема процесса получения бутилрегенерата как объекта управления
1-я стадия - радиационная обработка -включает такие входные параметры, как:
- QZ - рассчитанная оптимальная доза обработки;
- Мйо - начальная вязкость по Муни бу-тилрегенерата;
- Му0 - начальная молекулярная масса бу-тилрегенерата;
- 50 - начальное значение концентрации поперечных связей полимерной матрицы;
- е0 — начальное значение относительного удлинения регенерата;
- о0 — начальное значение прочности на разрыв регенерата;
- Т0 - начальная температура бутилрегенерата;
- ^ - время обработки в ускорителе электронов.
Выходные параметры 1-й стадии:
- - суммарное значение поглощенной дозы;
- М^ О - вязкость по Муни бутилрегенерата после облучения;
- Му 0 - молекулярная масса бутилрегене-рата после облучения;
- 50' - значение концентрации поперечных связей бутилрегенерата после облучения;
- 6о' - остаточное относительное удлинение бутилрегенерата после облучения;
- о0' - остаточная прочность на разрыв бу-тилрегенерата после облучения;
- ТО - температура бутилрегенерата после облучения.
На 2-й стадии механообработки, кроме выходных параметров 1-й стадии, входными параметрами являются:
- Т - оптимальная температура обработки;
- N - оптимальная частота вращений шнека экструдера.
К выходным параметрам 2-й стадии относят:
- М^ - конечная вязкость по Муни;
- Му - конечное значение средневязкостной молекулярной массы;
- - конечное значение концентрации поперечных связей;
- е - значение относительного удлинения;
- о - прочность на разрыв.
Принимая во внимание специфику и особенности поведения процесса, предложен способ управления его стадиями, при котором используется комбинация управляющих воздействий, что позволит одновременно повысить глубину деструкции полимерного материала и существенно снизить энергозатраты на проведение процесса.
Для реализации способа комбинирования факторов деструкции необходимо определить оптимальное количественное соотношение между величинами управляющих воздействий перед их подачей на регулирующие устройства контуров управления АСУ.
Решение этой задачи осуществлено с использованием разработанных математических описаний стадий процесса, являющихся одним из основных элементов алгоритмического обеспечения системы поддержки принятия решений. СППР как структурный элемент АСУ вырабатывает величины задающих воздействий для:
- устройства управления интенсивностью ионизационного облучения;
- регуляторов температуры и частоты вращения вала электродвигателя шнека экструдера.
Одним из основных результатов проведения процедур системного анализа исследуемого процесса явился выбор способа управления. Проектируемая автоматизированная система реализована в рамках концепции программного управления на основе математического и алгоритмического обеспечений СППР [19-22].
Синтез математического обеспечения СППР
Выполнив композицию всех решаемых в процессе выработки управляющих воздействий задач, предложена структура математического обеспечения СППР, которая представлена на рис. 2.
Рис. 2. Структура математического обеспечения СППР процесса синтеза бутилрегенерата
- Мк() - значение вязкости по Муни регенерата после облучения;
- 8() - значение концентрации поперечных связей после облучения;
- Му() - значение средневязкостной молекулярной массы после облучения;
- Мк() - значение вязкости по Муни после термомеханической обработки;
- 8() - значение концентрации поперечных связей после термомеханической обработки;
- Му() - значение средневязкостной массы после термомеханической обработки;
- М() - текущее значение вязкости по Муни в процессе облучения;
- 8^) - текущее значение концентрации поперечных связей после облучения;
- М() - текущее значение средневязкостной массы материала после облучения.
Синтез алгоритмического обеспечения СППР
Анализ полученных зависимостей вязкости по Муни и параметров молекулярной структуры бутилрегенерата от величины поглощенной дозы (0), продолжительности (0 и условий термомеханообработки (Г) показал, что получение заданных значений показателей качества и характеристик пространственной структуры полимерной матрицы невозможно при одних и тех же значениях величин управляющих воздействий вектора х = (0, Г, 0. Решение проблемы сводится к выработке обобщенного критерия, объединяющего частные критерии и учитывающего их влияние на всех стадиях производственного цикла. При этом необходимо учитывать, что частные критерии носят неравнозначный по важности характер.
Для решения данной проблемы поставлены и решены следующие задачи:
- сформированы частные критерии поиска значений оптимальных режимных параметров стадий радиационной и термомеханической обработки
^(О-м^Л^^ (!)
1 V М„(0) ) х у '
М„(0) _ р(0)-5(*)\2
V 5(0) ! _ (мк г-МЛ(х)\
V М™гт )
>тт
мпогт _
^погт
_ тах(МЛЕ,Мп(хУ)
(2)
(3)
(4)
где 5(0), 5(х) - начальная и текущая концентрации поперечных связей в полимерной матрице; М„(0), М„(х) - начальное и текущее значение средневязкостной молекулярной массы; М^ -заданное значение вязкости по Муни;
- выявлены связи и конкурирующие отношения между частными и общим критериями оптимизации (рис. 3);
Рис. 3. Ориентированный граф связей и отношений между частными и общим критериями оптимизации
- выработан обобщенный критерий, объединяющий частные критерии и учитывающий их влияние на всех стадиях процесса:
г_?,11уг(КА1)-КА1-1)), (5) где А{ - подмножества множества 2:{0; z2; г3;
2\23; г2г3; ^223} трех взаимодействующих между собой критериев ^(х), z2(x), ^3(х), которые при некоторых параметрах вектора х принимают значения уь у2, у3; ц(Аг) - нечеткая мера. Агрегирование обобщенного критерия производилось с применением математического аппарата интеграла Шоке в совокупности с вектором значений нечеткой меры Сугено;
- проведены вычислительные эксперименты и определены оптимальные значения вектора управляющих параметров процесса на основе математических моделей отдельных стадий процесса.
Конечные показатели качества бутилрегене-рата, полученные в результате моделирования процесса при найденных числовых комбинациях параметров вектора х, представлены в таблице.
Конечные показатели качества бутилрегенерата
м г уе. Технологические параметры Показатели ка бутилрегене] чества эата
МЛ(0 м,(о S(t)
45 0, кГр 99,36 45,62 55 750 8,46 ■ 10"6
Г, К 373
t, мин 5
50 0, кГр 92,92 50,73 57 010 9,37 ■ 10"6
Г, К 373
t, мин 5
55 0, кГр 87,09 55,85 58 132 1,03 ■ 10"5
Г, К 373
t, мин 5
60 0, кГр 81,77 60,97 59 144 1,12 ■ 10"5
Г, К 373
t, мин 5
65 0, кГр 76,89 66,10 60 060 1,21 ■ 10"5
Г, К 373
t, мин 5
Сравнение полученных в результате вычислительных экспериментов комбинаций величин управляющих воздействий вектора х показало, что для обеспечения более глубокой трансформации полимерной матрицы необходимо увеличивать дозу ионизационного облучения относительно значения, что позволит получать бутилрегенерат с заданными показателями качества при минимально возможных значениях параметров, характеризующих продолжительность и температурный режим термомеханической обработки.
Разработка алгоритма управления процессом
В соответствии с технологическими этапами производства и созданным алгоритмиче-
ским обеспечением системы поддержки принятия решений, разработан алгоритм управления процессом, который включает в себя следующую последовательность технологических, вычислительных и логических операций:
1. Ввод начальных значений: свойств сырья, технологических параметров процесса и параметров модулей математического описания физико-химических процессов.
2. Формирование вектора величин задающих воздействий - параметров, являющихся требуемыми показателями качества готового продукта.
3. Расчет оптимальных значений вектора управляющих воздействий на основе разработанного алгоритмического обеспечения системы поддержки принятия решений.
4. Загрузка бутилкаучука в ускоритель электронов.
5. Оценка значений Мк({), 8(0, Му(0, е(0, о(0 в процессе радиационно-химического разрушения полимерных связей.
6. Процесс, описанный в п. 5, протекает до достижения заданного суммарного значения поглощенной дозы Q(t) = Qz, значение которого рассчитано на основе алгоритмического обеспечения системы поддержки принятия решений (п. 3).
7. Запуск электродвигателей ленточного транспортера и загрузка бутилкаучука в экструдер.
8. Запуск электродвигателя шнека экструдера.
9. Создание в экструдере необходимого температурного и механического режимов обработки полимерной композиции.
10. Расчет количества временных итераций п, на которое разбивается время протекания стадии термомеханической обработки изделия.
11. Оценка значений Мй(0, 8(0, Му(0, е(0, о(0 в процессе обработки регенерата в экструдере.
12. Процесс, описанный в п.12, протекает на протяжении временного интервала ¿, значение которого рассчитано на основе алгоритмического обеспечения системы поддержки принятия решений (п. 3).
13. Завершение процесса синтеза бутилре-генерата и вывод параметров готового продукта.
Укрупненная блок-схема алгоритма управления двухстадийным процессом синтеза бу-тилрегенерата представлена на рис. 4.
Начало
I
2 МП",Т, /
/ КМ 1=0,
/ КМ;=О
I
Шг,Ег, 172 ,4ц
Ввод начальных параметров бутилкаучука (сырья) и параметров процесса
Формирование вектора задающих воздействий
Расчет оптимальных значений вектора управляющих воздействий на основе встроенного алгоритма СППР
5 <2(0 - <?г Облучение бутилкаучука до дос-
МЦг), ЭД, тижения заданного суммарного
Му(1), £(1), значения поглощенной дозы
-
Запуск электродвигателей ленточного транспортера и жструдера
Создание необходимого температурного и механического режимов обработки материала
М/г(и 5(0, \ "М
11
Конец
Протекание процесса термо-мсханодсструкции полимерной композиции
Вывод результатов процесса
Рис. 4. Блок-схема алгоритма управления процессом синтеза бутилрегенерата:
- КМ]^ - состояние электродвигателя ленточного транспортера;
- КМ2 - состояние электродвигателя экструдера
Выводы
Выполнен системный анализ основных стадий процесса как объекта управления, результаты которого в совокупности с результатами моделирования стадий технологического процесса позволили выявить физические величины, оказывающие непосредственное влияние на скорость протекания процесса и динамику изменения показателей качества продукта.
Предложен способ управления производственным процессом, для реализации которого использован метод программного управления на основе системы поддержки принятия решений.
Результаты параметрической идентификации моделей стадий процесса, математического моделирования динамики физико-химических превращений и системного анализа технологического процесса являются основой структуры математического обеспечения системы поддержки принятия решений. Предложенная структура обеспечивает замкнутость и связанность систем дифференциальных уравнений макрокинетики с функциональными зависимостями, описывающими трансформацию вязко-пластических свойств в процессе разрушения основных и поперечных полимерных связей.
Разработано алгоритмическое обеспечение СППР системы управления процессом производства бутилового регенерата. Синтезированы модели и алгоритм поддержки принятия решений. Осуществлена программная реализация расчета оптимальных управляющих параметров с использованием дискретного интеграла Шоке, нечеткой меры Сугено и генетического алгоритма.
Создан алгоритм управления технологическим процессом, позволяющий на основе системы поддержки принятия решений осуществлять программное управление режимными параметрами процесса для получения бутилреге-нерата с заданными показателями качества.
Литература
1. Догадкин Б.А., Донцов А.А., Шершнев В. А. Химия эластомеров. М.: Химия, 1981. 374 с.
2. Барамбойм Н.К. Механохимия высокомолекулярных соединений. М.: Химия, 1978. 384 с.
3. Казале А., Портер Р. Реакции полимеров под действием напряжений. Л.: Химия, 1983. 440 с.
4. Бугаенко Л.Т., Кузьмин М.Г., Полак Л.С. Химия высоких энергий. М.: Химия, 1988. 368 с.
5. Исследование и моделирование процесса деструкции полимера в массе / С.Г. Тихомиров, С.Л. Подвальный, А.А. Хвостов, О.В. Карманова, В.К. Битюков // Теоретические основы химической технологии. 2018. Т. 52. № 6. С. 83-92.
6. Разгон Л.Р., Дроздовский В.Ф. О взаимодействии полимерных радикалов, образующихся при механической деструкции вулканизатов с акцепторами радикалов // Высокомолекулярные соединения. 1970. Т. 7. № 5. С. 15381543.
7. Шутилин Ю.Ф., Карманова О.В. Некоторые особенности деструкции и сшивания полидиенов // Каучук и резина. 2012. №2. С.19-21.
8. Assessment on radiochemical recycling of butyl rubber / T. Zaharescu, C. Cazac, S. Jipa, R. Setnescu // Nuclear
Instruments and Methods in Physics Research. Elsevier. 2001. No. B 185. Pp. 360-364.
9. Obtaining and using of reclaimed butyl rubber with the use of ionizing radiation / O.V. Karmanova, S.G. Tikhomirov, S.N. Kayushnikov, etc. // Radiation Physics and Chemistry. 2019. V. 159. Pp. 154-158.
10. Recycling of gamma irradiated inner tubes in butyl based rubber compounds / B. Karaagaf, M. §en, V. Deniz, O. Guven // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Elsevier. 2007. No. B 265. Pp. 290-293.
11. Radiation degradation of spent butyl rubbers / A.V. Telnov, N.V. Zavyalov, Yu.A. Khokhlov, N.P. Sitnikov, etc. // Radiation Physics and Chemistry. Pergamon. 2002. No. 63. Pp. 245-248.
12. Оценка влияния ионизирующих излучений на вязкоупругие свойства вулканизатов бутилкаучука / С.Л. Подвальный, С.Г. Тихомиров, О.В. Карманова, А.А. Хвостов, А.В. Карманов // Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2019. Т. 83. №9. С. 1232-1234.
13. Моделирование кинетики термомеханической деструкции аморфных каучуков / С.Г. Тихомиров, О.В. Карманова, И.А. Хаустов, А.А. Хвостов и др. // Каучук и резина. 2018. Т. 77. № 4. С. 256-259.
14. Research into kinetics of radiation destruction of elastomers / S.G. Tikhomirov, O.V. Karmanova, S.L. Podvalny, A.A. Khvostov, A.V. Karmanov // Advanced Materials & Technologies. 2018. No. 2. Pp. 9-17.
15. Mathematical modeling of the thermomechanical destruction process of elastomers treated with ionizing radiation / A.K. Pogodaev, S.G. Tikhomirov, O.V. Karmanova, S.L. Podvalny, A.A. Khvostov, A.V. Karmanov // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2019. Vol. 54. No. 5. Pp. 902-908.
16. Modeling of the destruction process of butyl rubbers / S.G. Tikhomirov, P.S. Polevoy, M.E. Semenov, A.V. Karmanov // Radiation Physics and Chemistry. 2019. Vol. 158. Pp. 205-208.
17. Санников А.А., Куцубина Н.В. Cистемный анализ при принятии решений. Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2015. 137 с.
18. The information system of evolution control of multistage processes of production and technical systems in fuzzy dynamic environments / B.V. Paluh, A.N. Vetrov, I.A. Egereva, Yu.G. Kozlova // Open semantic technologies for the design of intelligent systems. 2017. No 7. Pp. 301-304.
19. Holkar K.S., Waghmare L.M. An Overview of Model Predictive Control // International Journal of Control and Automation. 2010. Vol. 3. No 4. Pp. 47-63.
20. Шариков Ю.В., Шариков Ф.Ю. Системы управления с использованием математических моделей технологических объектов в контуре управления. Автоматизация технологических процессов // MathDesigner. 2016. № 1. С. 4-8.
21. Подвальный С.Л., Барабанов А.В. Модульная структура системы многоальтернативного моделирования процессов полимеризации // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2013. Т.9. № 5.1. С.41-43
22. Вент Д.П., Лопатин А.Г., Брыков Б.А. Сравнительный анализ различных методов управления химическим реактором синтеза полимеров // Вестник Международной академии системных исследований. Информатика, экология, экономика. 2019. Т. 21. С. 55-67.
Поступила 02.11.2020; принята к публикации 18.12.2020
Информация об авторах
Подвальный Семен Леонидович - д-р техн. наук, профессор, Воронежский государственный технический университет (394006, Россия, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, д. 84), e-mail: spodvalny@yandex.ru, тел. +7 (929) 011-21-53 Попов Алексей Петрович - канд. техн. наук, доцент, начальник управления информационных технологий, Воронежский государственный университет инженерных технологий (394036, Россия, г. Воронеж, проспект Революции, 19), e-mail: aleksej_p_91@mail.ru, тел. +7 (473) 255-38-56
Карманов Андрей Викторович - аспирант, Воронежский государственный технический университет (394006, Россия, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, д. 84), e-mail: andrikar93@yandex.ru, тел. +7 (920) 414-39-29
Тихомиров Герман Сергеевич - аспирант, Воронежский государственный университет (394018, Россия, г. Воронеж, Университетская площадь, 1), e-mail: tgs.game@bk.ru, тел. +7 (915) 584-75-12
Образцов Николай Константинович - магистрант, Воронежский государственный университет инженерных технологий (394036, Россия, г. Воронеж, проспект Революции, 19), e-mail: kola.l@bk.ru, тел. +7 (920) 214-84-74
SYNTHESIS OF A CONTROL SYSTEM FOR THE DESTRUCTION PROCESS OF CROSS-LINKED POLYMERS UNDER COMBINED EXTERNAL ACTIONS
S.L. Podvalny1, A.P. Popov2, A.V. Karmanov1, G.S. Tikhomirov3, N.K. Obraztsov2
Voronezh State Technical University, Voronezh, Russia 2Voronezh State University of Engineering Technologies, Voronezh, Russia 3Voronezh State University, Voronezh, Russia
Abstract: previous scientific research in the field of radiation destruction of spent polymer materials, waste and industrial rubber goods, as well as their thermomechanical processing, is not sufficient for designing and automation of production lines of low molecular weight polymers using radiation processing on an industrial scale. This paper presents the results of the development of a decision support system for the process of controlled destruction of resin butyl rubber vulcanizates under the combined actions of radiation and thermal mechanical treatment. The developed system is the main functional element of the synthesized control system. Control parameters for the butyl rubber vulcanizates destruction process were determined. A system analysis of the reclaimed butyl rubber production process as a control object was carried out. A method for controlling the stages of a technological process is proposed, in which a combination of control actions is used. The synthesis of the structure of the mathematical support for the decision support system was completed. Particular search criteria for optimal parameters were formed, the structure of connections between them was established, and a method for aggregating a generalized criterion was selected. Using a fuzzy Cho-quet integral and a fuzzy Sugeno measure, an algorithm for estimating the optimal process parameters was developed. The search problem for the optimal parameters was carried out using a genetic algorithm. The results of computational experiments of mul-ticriteria optimization of technological parameters were obtained. An algorithm for controlling the destruction process with combined control actions was developed
Key words: destruction, ionization radiation, mechanical treatment, mathematical model, process control, decision support system
Acknowledgments: the work was carried out within the framework of the grant of the program "U.M.N.I.K-2018" no. 14279GU/2019, 10.07.2019
References
1. Dogadkin B.A., Dontsov A.A., Shershnev V.A. "Chemistry of elastomers" ("Khimiya elastomerov"), Moscow, Khimiya, 1981, 374 p.
2. Baramboim N.K. "Mechanical chemistry of macromolecular compounds" ("Mekhanokhimiya vysokomolekulyarnykh soedi-neniy"), Moscow, Khimiya, 1978, 384 p.
3. Casale A., Porter R. "Reactions of polymers under the action of stresses" ("Reaktsii polimerov pod deystviem napryazheniy"), Leningrad, Khimiya, 1983, 440 p.
4. Bugaenko L.T., Kuz'min M.G., Polak L.S. "Chemistry of high energies" ("Khimiya vysokikh energiy"), Moscow, Khimiya, 1988, 368 p.
5. Tikhomirov S.G., Podvalny S.L., Khvostov A.A., Karmanova O.V., Bityukov V.K. "Investigation and modeling of the process of polymer destruction in bulk", Theoretical Foundations of Chemical Technology (Teoreticheskie osnovy khimicheskoy tekhnologii), 2018, vol. 52, no. 6, pp. 83-92.
6. Razgon L.R., Drozdovskiy V.F. "On the interaction of polymeric radicals formed during mechanical destruction of vulcanizates with radical acceptors", High-Molecular Compounds (Vysokomolekulyarnye soedineniya), 1970, vol. 7, no. 5, pp. 1538-1543.
7. Shutilin Yu.F., Karmanova O.V. "Some features of destruction and cross-linking of polydienes", Caoutchouc and Rubber (Kauchuk i rezina), 2012, no. 2, pp. 19-21.
8. Zaharescu T., Cazac C., Jipa S., Setnescu R. "Assessment on radiochemical recycling of butyl rubber", Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Elsevier, 2001, no. B 185, pp. 360-364.
9. Karmanova O.V., Tikhomirov S.G., Kayushnikov S.N., et al. "Obtaining and using of reclaimed butyl rubber with the use of ionizing radiation", Radiation Physics and Chemistry, 2019, vol. 159, pp. 154-158.
10. Karaagaf B., §en M., Deniz V., Guven O. "Recycling of gamma irradiated inner tubes in butyl based rubber compounds", Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Elsevier, 2007, no. B 265, pp. 290-293.
11. Telnov A.V., Zavyalov N.V., Khokhlov Yu.A., Sitnikov N.P., te al. "Radiation degradation of spent butyl rubbers", Radiation Physics and Chemistry, Pergamon, 2002, no. 63, pp. 245-248.
12. Podvalny S.L., Tikhomirov S.G., Karmanova O.V., Khvostov A.A., Karmanov A.V. "Assessment of the influence of ionizing radiation on the viscoelastic properties of butyl rubber vulcanizates", News of Russian Academy of Sciences (Izvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk), 2019, vol. 83, no. 9, pp. 1232-1234.
13. Tikhomirov S.G., Karmanova O.V., Khaustov I.A., Khvostov A.A., et al. "Modeling the kinetics of thermomechanical destruction of amorphous rubbers", Caoutchouc and Rubber (Kauchuk i rezina), 2018, vol. 77, no. 4, pp. 256-259.
14. Tikhomirov S.G., Karmanova O.V., Podvalny S.L., Khvostov A.A., Karmanov A.V. "Research into kinetics of radiation destruction of elastomers", Advanced Materials & Technologies, 2018, no. 2, pp. 9-17.
15. Pogodaev A.K., Tikhomirov S.G., Karmanova O.V., Podvalny S.L., Khvostov A.A., Karmanov A.V. "Mathematical modeling of the thermomechanical destruction process of elastomers treated with ionizing radiation", Journal of Chemical Technology and Metallurgy, 2019, vol. 54, no. 5, pp. 902-908.
16. Tikhomirov S.G., Polevoy P.S., Semenov M.E., Karmanov A.V. "Modeling of the destruction process of butyl rubbers", Radiation Physics and Chemistry, 2019, vol. 158, pp. 205-208.
17. Sannikov A.A., Kutsubina N.V. "System analysis when making decisions" ("Sistemnyy analiz pri prinyatii resheniy"), Ekaterinburg, Ural State Forestry Engineering University, 2015, 137 p.
18. Paluh B.V., Vetrov A.N., Egereva I.A., Kozlova Yu.G. "The information system of evolution control of multistage processes of production and technical systems in fuzzy dynamic environments", Open Semantic Technologies for the Design of Intelligent Systems, 2017, no. 7, pp. 301-304.
19. Holkar K.S., Waghmare L.M. "An overview of model predictive control", International Journal of Control and Automation, 2010, vol. 3, no.4, pp. 47-63.
20. Sharikov Yu.V., F.Yu. Sharikov "Control systems using mathematical models of technological objects in the control loop. Automation of technological processes",MathDesigner, 2016, no. 1, pp. 4-8.
21. Podvalny S.L., Barabanov A.V. "Modular structure system of multy-alternative polymerization process modeling", Bulletin of Voronezh State Technical University (Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta), 2013, vol.9, no.5-1, pp.41-43
22. Vent D.P., Lopatin A.G., Brykov B.A. "Comparative analysis of various control methods for a chemical reactor of polymer synthesis", Bulletin of International Academy of Systems Research (Vestnik Mezhdunarodnoy akademii sistemnykh issledo-vaniy), 2019, vol. 21, pp. 55-67.
Submitted 02.11.2020; revised 18.12.2020 Information about the authors
Semyen L. Podvalny, Dr. Sc. (Technical), Professor, Voronezh State Technical University (84 20-letiya Oktyabrya str., Voronezh 394006, Russia), e-mail: spodvalny@yandex.ru, tel. +7 (929) 011-21-53
Aleksey Popov, Cand. Sc. (Technical), Associate Professor, Head of the Department of Information Technologies of Voronezh State University of Engineering Technologies (19 Revolutsii prospekt, Voronezh 394036, Russia), e-mail: aleksej_p_91@mail.ru, tel. +7 (473) 255-38-56
Andrey V. Karmanov, Graduate student, Voronezh State Technical University (84 20-letiya Oktyabrya str., Voronezh 394006, Russia), e-mail: andrikar93@yandex.ru, tel. +7 (920) 414-39-29
German S. Tikhomirov, Graduate student, Voronezh State University (1 Universitetskaya square, Voronezh 394018, Russia), e-mail: tgs.game@bk.ru, tel. +7 (915) 584-75-12
Nikolay K. Obraztsov, MA, Voronezh State University of Engineering Technologies (19 Revolutsii prospekt, Voronezh 394036, Russia), e-mail: kola.l@bk.ru, tel. +7 (920) 214-84-74
