Автоматизация процесса охлаждения клинкера на основе систем управления с передаточными функциями дробного порядка тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат наук Кариков, Евгений Борисович

• Кариков, Евгений Борисович
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Кариков, Евгений Борисович

Содержание

Введение

1. Анализ состояния вопроса и постановка задачи исследования

1.1. Анализ колосникового холодильника как теплотехнического объекта управления

1.1.1. Анализ технологического процесса производства цемента

1.1.2. Колосниковый холодильник как объект управления

1.2. Исследования возможностей применения аппарата дробных интегро-дифференциальных преобразований при автоматизации колосникового холодильника

1.3. Анализ существующего уровня автоматизации колосникового холодильника

1.4. Постановка задач исследования

2. Построение математической модели процесса охлаждения клинкера в колосниковом холодильнике

2.1. Анализ исходных данных и выбор метода идентификации колосникового холодильника как объекта управления

2.2. Моделирование динамики физических процессов в колосниковом холодильнике с использование рекуррентных нейронных сетей

2.3. Получение математической модели процесса охлаждения на основе методов идентификации объектов в классе передаточных функций дробного порядка

2.4. Методика реализации интегрированного метода идентификации теплотехнологического объекта управления

3. Теоретическое обоснование структуры системы и синтез законов управления процессом охлаждения клинкера

3.1. Разработка структуры системы управления охлаждением клинкера в колосниковом холодильнике «Волга-75»

3.2. Синтез законов управления давлением в подколосниковой камере и толщиной слоя клинкера на колосниковой решетке

3.3. Синтез законов управления температурами воздуха и клинкера

4. Разработка инженерной методики синтеза систем управления сложными объектами

4.1. Разработка структуры системы автоматизированного управления колосниковым холодильником «Волга-75» на функциональном уровне

4.2. Программа аппроксимации математических моделей в системе MATLAB на основе модифицированного метода Симою

4.3. Программа идентификации математических моделей форме нейронных сетей в системе MATLAB

4.4. Методика синтеза законов управления дробного порядка

Основные выводы и результаты работы

Литература

Приложения

Приложение А. Акт внедрения

Приложение Б. Патент на изобретение

Приложение В. Зависимости показателей качества от положения

корней для объектов дробного порядка

Приложение Г. Листинг программ в среде MATLAB

Приложение Д. ФСА системы управления

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автоматизация процесса охлаждения клинкера на основе систем управления с передаточными функциями дробного порядка»

Введение

Промышленность строительных материалов в наше время представляет собой сложную многоотраслевую систему в общей промышленности Российской Федерации и занимает важное место в экономике. На современном этапе экономического развития России эта отрасль индустрии не только не утратила своего значения, но во многом даже и увеличила свой престиж, а значит и повысилось потребление различных строительные материалов, таких как кирпич, бетон, цемент, асбест и другие.

Производство цемента - это технически сложный и многоступенчатый процесс. В общем цикле производства существенную роль играет технологический процесс обжига клинкера в печи и последующее его охлаждение в колосниковом холодильнике. Технический уровень современной промышленности определяется уровнем ее автоматизации. Поэтому столь важно рассмотреть вопрос о возможности автоматизации такого сложного процесса, как процесс охлаждения клинкера в колосниковом холодильнике. Температура клинкера на выходе из вращающейся печи составляет 1200 - 1300 °С. Быстрое его охлаждение способствует фиксации жидкой фазы в стекловидном состоянии, препятствует росту кристаллов клинкерных минералов, замедляет разложение алита, что улучшает размол и активность клинкера.

С другой стороны, подача во вращающуюся печь вторичного воздуха с максимально возможной температурой приводит к снижению расхода топлива, уменьшению температуры отходящих газов, улучшению условий образования обмазки в зоне спекания и снижению температуры корпуса печи.

Таким образом, процесс охлаждения клинкера направлен на достижение следующих целей:

- минимизацию температуры клинкера;

- максимальную рекуперацию тепла в печь.

Использование автоматизированной системы управления колосниковым холодильником позволит стабилизировать режим охлаждения клинкера за счет управления подачей вторичного воздуха в различные камеры печи и отводом тепла в окружающую среду. Существующие системы управления колосниковым холодильником при производстве цемента по мокрому способу лишь предоставляют доступ к показаниям датчиков и возможность дистанциоиного управления исполнительными механизмами агрегата. Таким образом, задача управления процессом охлаждения ложится на плечи оператора. Такой системе присущи все недостатки ручного управления:

- работа системы в неэффективном режиме, что приводит к снижению качества готовой продукции и увеличению затрат на энергоресурсы;

- возникновение нештатных ситуаций, обусловленное так называемым "человеческим фактором".

Для создания системы автоматизированного управления процессом охлаждения клинкера необходима математическая модель внутренних процессов (движение клинкера по колосникам, аэродинамика холодильника и теплоотдача от воздуха к клинкеру), протекающих в холодильнике. Возможности совершенствования разработанных систем управления холодильником далеко не исчерпаны. Перспективным является применение микропроцессорной техники и создание более совершенных алгоритмов управления на основе моделей, построенных с применением математического аппарата дробной динамики и динамических нейронных сетей.

Объектом исследования является процесс охлаждения клинкера в колосниковом холодильнике при производстве цемента.

Предмет исследования - алгоритмы, модели и методы управления колосниковым холодильником.

Цель диссертационной работы - повышение энергоэффективности колосникового холодильника за счет создания системы автоматизированного управления процессом охлаждения клинкера на базе математических

моделей, полученных путем анализа статистической информации о работе холодильника во время пуска и в номинальном режиме работы агрегата. Поставленная цель достигается благодаря решению следующих основных задач:

- разработке метода получения математической модели в форме передаточных функций дробного порядка сложного объекта управления на основе статистической информации о работе объекта;

- получению математической модели колосникового холодильника в форме динамических нейронных сетей и передаточных функций дробного порядка на основе разработанного метода;

- синтезу управляющих устройств дробного порядка с использованием модифицированного метода корневого годографа;

- созданию структуры автоматизированной системы управления теплообменом в колосниковом холодильнике.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе использованы методы теории автоматического управления, теории нейронных сетей, дробной динамики, статистической обработки информации, математического моделирования и математической физики.

Достоверность обеспечивается корректным и обоснованным применением положений и методов автоматического управления, а также положительными результатами компьютерного моделирования разработанной системы управления колосниковым холодильником, не противоречащих реальному протеканию процесса охлаждения клинкера.

Научную новизну работы составляют:

- патентозащищенный метод идентификации сложных объектов управления дробного порядка (патент РФ №2592464 [43]), отличающийся возможностью получения математической модели сложного теплотехнологического объекта управления в форме передаточных

функций дробного порядка на основе использования промежуточных моделей в классе рекуррентных нейронных сетей;

- модифицированный метод аппроксимации Симою по кривой разгона, отличающийся применением дробного порядка интегро-дифференциальных преобразований;

- модификация метода корневого годографа применительно к решаемой задаче синтеза устройств управления дробного порядка, отличающаяся использованием зависимостей показателей качества объектов дробного порядка от расположения корней на плоскости комплексной переменной й;

- математическая модель динамики колосникового холодильника в классах динамических нейронных сетей и передаточных функций, отличающаяся применением интегро-дифференциальных преобразований дробного порядка.

Практическая значимость работы заключается в:

- повышении энергоэффективности процесса охлаждения за счет повышения температуры вторичного воздуха благодаря применению автоматизированной системы, использующей синтезированные законы управления дробного порядка, на основе математической модели колосникового холодильника, полученной в результате анализа статистических данных о работе системы в номинальном режиме;

- оригинальном программном приложении расчета и идентификации параметров модели по статистической информации о реальных процессах в колосниковом холодильнике, которое может применяться для идентификации других сложных объектов управления.

Внедрение результатов исследований:

- алгоритмы и программы внедрены в учебном процессе в рамках реализации учебного плана подготовки бакалавров и магистров по направлениям подготовки 15.03.04, 15.04.04.

- предложенный подход и структура алгоритмов рекомендованы для внедрения в рамках соглашения между БГТУ им. В.Г. Шухова и АО «Себряковцемент» (см. приложение А), где проведены испытания предлагаемых алгоритмов управления колосниковым холодильником, которые выявили эффективность предложенных алгоритмов управления процессом охлаждения клинкера;

На защиту выносятся положения, составляющие научную новизну работы и структура системы управления колосниковым холодильником, а также результаты компьютерного моделирования.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Диссертационные исследования соответствуют паспорту специальности 05.13.06 - «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами» (строительство и ЖКХ) по областям исследования пп. 4 - "Теоретические основы и методы математического моделирования организационно-технологических систем и комплексов, функциональных задач и объектов управления и их алгоритмизация" и 6 - "Научные основы, модели и методы идентификации производственных процессов, комплексов и интегрированных систем управления".

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены на Международной научно-практической конференции «Математические методы в технике и технологиях» - ММТТ-25 (Харьков: 2012), на 55-й Международной научной конференции МФТИ «Проблемы 13 фундаментальных и прикладных естественных и технических наук в современном информационном обществе» (Долгопрудный: 2012), на международной конференции TEMPUS GreenCo meeting in frame of PACET Conference (Греция, Янина: 2015), а также на ежегодных научно-практических семинарах кафедры «Техническая кибернетика» (2010-2015 гг.).

Связь работы с научно-исследовательскими и опытно-конструкторскими работами и научно-техническими программами.

Основные научные исследования выполнены в рамках гранта РФФИ «Синтез адаптивных и нечетких позиционных энергосберегающих систем автоматизации теплотехнологических объектов, машин и механизмов» (проект №14-41-08009), гранта № А - 20/12 программы стратегического развития БГТУ им. В.Г. Шухова на 2012-2016 г.г. (№ 2011-ПР-146) и гранта TEMPUS GREENCO (проект №530270-TEMPUS-1-2012-1-UK-TEMPUS-JPCR), федеральной целевой программы №14.577.21.0193 от 27 октября 2015 «Разработка роботизированного комплекса для реализации полномасштабных аддитивных технологий инновационных материалов, композитов, конструкций и сооружений».

Публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в 12 печатных работах (пять научных статей опубликованы в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК РФ, одна статья - в сборнике материалов конференции, индексируемом SCOPUS).

Личный вклад соискателя Все разделы диссертационной работы написаны лично автором. Результаты исследований получены им самостоятельно, либо при его непосредственном участии.

В работах [19, 78] автором решена задача моделирования работы колосникового холодильника в классе динамичских нейронных сетей. Работа [20] посвящена решению задачи модификации структуры нелинейной авторегрессивной нейронной сети с экзогенными входами путем введения элементов запаздывания дробного порядка в канал обратной связи для реализации динамических объектов дробного порядка. Задача модификации метода аппроксимации Симою для получения моделей объектов дробного порядка решена в работе [36]. В работе [16, 21] проведена разработка структуры системы управления колосниковым холодильником в составе системы управления обжигом клинкера. В работах [18,48,49] проведены

математическое моделирование и синтез регулятора дробного порядка для теплового объекта управления. Вопросам применения дробной динамики и нейронных сетей при автоматизации промышленных объектов посвящены работы [15,50].

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 94 наименования, изложенных на 122 страницах машинописного текста, включая 8 таблиц 85 рисунков и 5 приложений на 25 страницах.

ГЛАВА 1

Анализ состояния вопроса и постановка задачи исследования

1.1. Анализ колосникового холодильника как теплотехнического объекта управления

1.1.1. Анализ технологического процесса производства цемента

Традиционно существуют несколько методов производства цемента. К ним относятся сухой, мокрый, полусухой и комбинированный (рис. 1.1).

1>^1Х1Х:1Х1

СИ

Клинкер Робаеки Помол I ранение Упаковка

Рисунок 1.1. Схема производства цемента с указанием основных операций для мокрого и

сухого способов

Наиболее распространенными являются мокрый и сухой способы; именно они и лежат в основе производственного процесса многих цементных заводов и именно такими способами получена большая часть всего качественного цемента в мире [65].

Различия между указанными способами производства обусловлены характером переработки сырья и физическими свойствами поступающей на обжиг сырьевой смеси. В производстве цемента мокрым способом применяется следующая технологическая схема. Поступающий из карьеров твердый известняк подвергается двум или трем стадиям дробления до тех пор, пока основная его масса не будет достигать определённого размера кусков до

8-10 мм. Наиболее мелкая фракция, проходит заключительный этап дробления на вальцовых дробительных агрегатах (рис. 1.2).

Мергель или известняк

Дробилка

Мел Т~

Глина

Вода

Дробилка

Дробилка

Болтушка

Болтушка

Газ

>1

Мельница

Шлаыбассейны

Уголь

Мазут

Дробилка

з:

Подогреватель

Сушильный барабан

[Мельница

Вращающаяся

печь

Добавка

Гипс

Дробилка

Холодильник

Клинкерный склад

Дробилка

т

Сушильный барабан

у ^

Мельница

Цементные силосы

Упаковочная

Склад упакованного цемента

Железнодоролсные вагоны

Рисунок 1.2. Мокрый способ производства цемента

Аналогичным образом происходит дробление поступающей из карьера глины, размер кусков которой на выходе из вальцовых дробилок доходит до 0-100 мм, после окончания процесса измельчения полученную смесь отмачивают в специальных болтушках. Полученный в результате глиняный шлам имеет влажность до 70 %. Далее шлам поступает в сырьевую мельницу, где происходит процесс смешивания и дополнительного помола с измельченной известняковой массой. При применении мягких известковых компонентов, таких как мел, туф и т.п. технологическая схема несколько изменяется [5].

После проверки и коррекции лаборантами и технологами свойств шламовой смеси, шламовая масса перемещается из вертикального бассейна в горизонтальные, откуда в дальнейшем смесь поступает в печь для обжига.

На выходе из вращающейся печи раскаленный клинкер достигает температуры 1250 - 1300 °С. Перед дальнейшей транспортировкой и переработкой клинкер охлаждается в специальных установках, называемых холодильниками. Главная функция холодильников заключается в максимальной рекуперации тепла и быстром охлаждении клинкера. После обжига на каждый килограмм приходится около 320 кКал, что составляет до 40% всего тепла, затрачиваемого на обжиг 1 килограмма клинкера при сухом способе производства и до 15% при мокром. Назначение холодильников -охлаждение полученного клинкера до температуры 50 - 80 °С и рекуперация большей части отобранного от клинкера тепла. Характер охлаждения клинкера, как показывают исследования [22], оказывает существенное влияние на качество получаемого цемента. Например, скорость охлаждения влияет на соотношение кристаллической и стекловидной фаз в получаемом клинкере. При медленном охлаждении происходит кристаллизация почти всех его компонентов, а при быстром образование кристаллов замедляется, часть расплава застывает в стекловидной форме. Доля расплава в клинкере вращающихся печей составляет 23 - 30%.

Содержание же стекловидной фазы заметно влияет на размалываемость клинкера. Клинкер, охлажденный медленно, требует более высоких затрат на помол, нежели клинкер, охлажденный быстро [27]. Это происходит из-за более высокого содержания стекловидной фазы и меньшего размера кристаллов.

Применяют холодильники барабанные, рекуператорные, инерционные, колосниковые и вращающиеся. Барабанные и рекуператорные холодильники используют в печных агрегатах небольшой производительности. В современных печных агрегатах наибольшее распространение получили

колосниковые холодильники переталкивающего типа, благодаря возможности рекуперации тепла, надежности в эксплуатации и наличию условий для автоматизации.

Полученный таким способом клинкер проходит процесс охлаждения в промышленных холодильниках, после чего повергается дроблению и посредством транспортёров подаётся в специальные бункеры цементных мельниц. Здесь остывшая клинкерная масса проходит процесс помола.

Получаемый по изложенной технологической схеме цемент транспортируется из бункеров мельниц пневматическим способом в специальные помещения для последующего хранения. На этом этапе технологи и лаборанты заводской лаборатории вновь проверяют качество цемента, определяют его марку и только после этого готовый цент поступает в упаковочные агрегаты. Здесь цемент автоматическим путём насыпается в специальные бумажные мешки, которые впоследствии отгружаются с цементного завода, и вывозится непосредственно к строителям и/или продавцам различными видами транспорта. С этой целыо на цементных заводах специально оборудованы железнодорожные, автомобильные или водные способы отгрузки цемента потребителям. Основная часть цемента отправляется навалом в специально оборудованных железнодорожных вагонах, так же как и в специальных контейнерах-цементовозах. Таким образом, создание системы управления процессом охлаждения клинкера позволит повысить энергоэффективность производства в целом, за счет более точного распределения вторичного тепла. Повысить качество управления возможно за счет применения математических моделей, наиболее полно учитывающих характер внутренних физических процессов, протекающих в холодильнике, поскольку тепловые процессы наиболее точно описываются дифференциальными уравнениями в частных производных, но такие модели неудобно использовать при решении задач синтеза законов управления, то было бы желательно воспользоваться формой модели,

которая была бы наиболее близкой к дифференциальному уравнению в частных производных, но, в то же время, позволяла решать задачи синтеза. К таким моделям относятся передаточные функции дробного порядка, позволяющие промоделировать дифференциальные уравнения в частных производных.

1.1.2. Колосниковый холодильник как объект управления

Как было отмечено, обжиг клинкера производится во вращающихся печах, представляющих собой футерованный внутри огнеупорным материалом [8, 13,41]. Обжиг шлама, поступающего с холодного конца печи осуществляется за счет сгорания топливной смеси. При производстве цемента по мокрому способу всю длину печи (20 - 30 м) можно разделить на зоны испарения влаги, подогрева и дегидратации, декарбонизации, экзотермических реакций, спекания и охлаждения. В зоне охлаждения клинкер охлаждается с температуры 1400 - 1500°С до температуры 1100 - 1300°С. Исходя из необходимости стабилизировать клинкерные минералы в наиболее гидратационно-активной форме и в целях более полной утилизации теплоты клинкера, его подвергают интенсивному охлаждению атмосферным воздухом в клинкерных холодильниках [31,32,63].

Клинкер из печи с температурой 1150 - 1250 °С поступает в колосниковый холодильник переталкивающего типа "Волга-75СА" (длина - 16.6 м, ширина - 5.04 м, полезная площадь - 83.5 м2, ход подвижных колосников -150 мм, толщина слоя клинкера на решетке - 200 - 450 мм) [9, 29, 62]. Клинкер, раскаленный до температуры 1150 - 1250 °С из вращающейся печи падает на откос материала в шахте холодильника, скатывается с него и попадает на колосники острого дутья, где происходит предварительное его охлаждение воздухом от вентилятора острого дутья производительностью 75000 м3/час, давлением 750 мм вод.ст. С колосников острого дутья клинкер

попадает на колосниковую решетку. Перемещение клинкера по колосниковой решетке происходит за счет возвратно-поступательного движения подвижных колосников. Воздух, подаваемый под колосниковую решетку от вентилятора общего дутья производительностью 210000 м3/час, давлением 275 мм вод.ст., проходит сквозь слой клинкера и охлаждает последний. Воздух, нагретый до температуры 500 - 700 °С, поступает в печь. Клинкер, пройдя по распределительной решетке, поступает на молотковые дробилки производительностью 50 т/час, которые дробят крупные куски. Охлажденный клинкер до температуры 90 °С поступает в бункер холодильника, а из него в бункер клинкерных транспортеров. Во время прохождения клинкера по колосниковой решетке, сквозь щели в колосниках и зазоры между ними, часть мелкого клинкера проваливается в подколосниковое пространство, откуда с помощью скребковых транспортеров попадает в течки, а по течкам в бункер клинкерных транспортеров. Избыточный воздух с температурой 100 - 200 °С забирается над решеткой в разгрузочном конце холодильника с помощью дымососа аспирации, производительностью 185000 м3/час., давлением 380 мм вод.ст., и, проходя через "батарею" из 8-ми циклонов Крейзеля диаметром 1510 мм, обеспыливается и выбрасывается в атмосферу. Уловленная клинкерная пыль шнеком возвращается в бункер холодильника. Выдача готового продукта - клинкера - осуществляется ковшовыми транспортерами производительностью 100 т/час (ширина 800 мм, длина 74 м). На каждой печи установлено по одному рабочему и одному резервному транспортеру. Клинкер от печей ковшовым транспортером подается в клинкерные силоса.

Анализ колосникового холодильника как отдельного объекта с позиции теории автоматического управления чрезвычайно затруднен ввиду сложности внутренних вещественных и энергетических связей. Много связность такого объекта не позволяет обособленно изучать отдельные процессы, протекающие внутри агрегата, так как на полученные в ходе эксперимента данные будут влиять различные возмущения, обусловленные как агрессивностью

среды, в которой работают измерительные приборы, так и особенностями функционирования агрегата. Основную трудность при создании системы управления колосниковым холодильником представляет собой отсутствие математической модели, пригодной для синтеза законов управления. Отсутствие таких моделей обусловлено следующими факторами:

- сложностью технологического процесса производства цемента;

- отсутствием возможности использовать измерительную аппаратуру в теплонагруженных и запыленных зонах колосникового холодильника. Существующие математические модели, представленные в литературе,

решают, в основном, задачу определения статических режимов работы холодильника. Так, например, модель, рассмотренная в работах Федоренко А.Б. [59, 60] используется для определения оптимального теплового режима и не позволяет определить динамику системы. Аналогично ей, модель, представленная в [76], позволяет рассчитать тепловые и массовые потоки в колосниковом холодильнике, но не дает достаточного представления о динамике физических процессов. Развитие современных методов теории управления позволяет формализовать ранее недоступные для описания процессы. Описание работы холодильника с помощью базы нечетких правил позволило синтезировать нечеткие законы управления [80, 92, 93]. Стоит отметить, что получение базы нечетких правил связано, прежде всего, с получением и обработкой знаний операторов печи и холодильника об их стратегиях управления процессами. Несмотря на простоту такого подхода, в базе знаний могут оказаться как эффективные стратегии управления процессом, так и ошибочные, приводящие к нарушению хода технологического процесса.

Существуют также и модели, учитывающие динамику внутренних процессов агрегата. Так, в [17, 23, 24] получены уравнения, отражающие распределения температур материала и газа по высоте слоя и получена разгонная характеристика температуры вторичного воздуха на уменьшение

расхода общего воздуха. Недостатком такой модели является ее избыточная сложность. Подбор значений параметров данной модели для соответствия ее конкретному агрегату сложен, к тому же, даже холодильники одной модели, находящиеся на разных заводах могут существенно различаться. Такие различия объясняются особенностями сырья и постоянной модернизацией, которой подвергается оборудование заводов. В.К. Классеном [25, 26] предложена модернизация холодильника типа "Волга", в ходе которой было отключено острое дутье, существенно изменены система общего дутья и конфигурация колосниковой решетки. Такие изменения в конструкции агрегатов могут учтены, если при построении модели делать упор не на универсальности самой модели, а на упрощении процесса ее построения. Если процесс получения модели может быть автоматизирован и реализован с помощью языков программирования или систем математических расчетов, то задача исследователя существенно упростится и будет заключаться в корректировке полученной с помощью программного обеспечения первичной модели процессов. Таким образом, при разработке математической модели колосникового холодильника необходимо решить две задачи:

1. Учесть динамику внутренних физических процессов, протекающих в холодильнике, не прибегая при этом к математическому описанию избыточной сложности;

2. Учесть особенности конструкции конкретного агрегата.

Решение первой задачи требует представления математической модели в форме, адекватно описывающей физические особенности исследуемых процессов. Теплообмен между клинкером и воздухом можно представить в форме уравнения теплопроводности [2] в частных производных, которое для слоя клинкера постоянной толщины будет выглядеть следующим образом:

/шум) . д^х.г)

СпРпО. - е) + дх ) ~ дх2 -

f

где Акл - коэффициент теплопроводности клинкера, шх - скорость перемещения клинкера вдоль решетки, е - пористость слоя клинкера, Скл -теплоемкость клинкера, ркл - плотность клинкера, Тв вх - температура воздуха на входе в слой клинкера.

Классические модели теории управления в форме передаточных функций или пространства состояний представляют собой интерпретацию дифференциальных уравнений в полных производных и не описывают в полной мере особенности динамики, присущей уравнениям в частных производных. Результатом преобразования по Лапласу такого уравнения будет трансцендентная изображающая функция, содержащая дробные показатели степени аргумента s. С другой стороны, аппроксимация дифференциальных уравнений в частных производных возможна с помощью передаточных функций дробного порядка. Такой подход, в последнее время, получил широкое распространение в работах российских ученых Килбаса А.А. [53], Кубышкина В.А. [28], Постнова С.С. [47], Нахушева A.M. [38], Учайкина В.В. [58] и зарубежных ученых Подлубного И. [88], Матиньона Д. [82], Горенфло Р. [74], Чен Я,-К. [69,77].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кариков, Евгений Борисович, 2016 год

Литература

1. Альтшуль, А.Д. Гидравлика и аэродинамика / А.Д. Альтшуль, JI.C. Животовский, Л.Г. Иванов. -- М. : Стройиздат, 1987. — 415 с.

2. Аэров, М.Э. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем / М.Э. Аэров, О.М. Тодес. -Л. : Химия, 1968. - 510 с.

3. Башта, Т.М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы / Т.М. Башта, C.B. Руднев и др. — М.: Машиностроение, 1982. —- 424 с.

4. Бекмачев, Д.А. Проектирование фрактальных пропорциональио-интегрально-дифференциальных регуляторов дробного порядка / Д.А. Бекмачев, A.A. Потапов, П.А. Ушаков // Успехи современной радиоэлектроники - 2011. - №5. - С. 13-20.

5. Беседин, П.В. Исследование и оптимизация процессов в технологии цементного клинкера / П.В. Беседин, П.А. Трубаев ; Под общей редакцией П.В. Беседина. - Белгород: Изд-во БелГТАСМ, БИЭИ, 2004. - 420 с.

6. Бессекерский, В. А. Теория систем автоматического управления / В. А. Бессекерский, Е. П. Попов . — Спб.: Профессия, 2003. — 757 с.

7. Бутковский, А.Г. Дробное интегро-дифференциальное исчисление и его приложения в теории управления. I. Математические основы и проблема интерпретации / А.Г. Бутковский, С.С. Постнов, Е.А. Постнова // АиТ. -2013.-№ 4.-С. 3-42.

8. Воробьев, Х.С. Теплотехнические расчеты цементных печей и аппаратов / Х.С. Воробьев, Д.Я. Мазуров. - М.: Высшая школа, 1962. - 351 с.

9. Воробьев, Х.С.Теплотехнологические процессы и аппараты силикатных производств / Х.С. Воробьев, Д.Я. Мазуров, A.A. Соколов. - М.: Высшая школа, 1965. — 774 с.

10. Воронов, A.A. Основы теории автоматического управления: Особые линейные и нелинейные системы / A.A. Воронов. - М.: Энергоатомиздат,

1981.-230 с.

11. Гинзбург, И.Б. Автоматизация цементного производства / И.Б. Гинзбург, А.Б. Смолянский. - JL: Стройиздат, 1986 - 191 с.

12. Древицкий, Е.Г. Повышение эффективности работы вращающихся печей / Е.Г. Древицкий, А.Г. Добровольский, A.A. Коробок. - М.: Стройиздат, 1990-225 с.

13. Дуда, В. Цемент / В. Дуда. - Пер. с нем. М. Стройиздат. - 1981. - 464 с.

14. Дудников, Е. Г. Автоматическое управление в химической промышленности: Учебник для вузов / Под ред. Е. Г. Дудникова. — М.: Химия. 1987. —368с.

15. Дуюн, Т.А. Математическое моделирование и оптимизация процессов механической обработки как средство управления технологическими параметрами на основе нечеткой логики / Т.А. Дуюн, В.Г. Рубанов, A.B. Хуратсенко, A.B. Гринек, Е.Б. Кариков, М.Е. Лесунов // Региональная научно-техническая конференция по итогам конкурса ориентированных фундаментальных исследований по междисциплинарным темам, проводимого российским фондом фундаментальных исследований и правительством белгородской области : сб. докл. конф., Белгород 9-10 апр., 2015 / Белгор. гос. технол. ун-т. - Белгород: Изд-во БГТУ, 2015. - С. 138-156.

16. Интеллектуальные подходы к созданию советующей системы управления вращающейся цементной печью обжига клинкера / А.Г. Бажанов, A.C. Копылов, В.А. Порхало, Д.А. Юдин, Е.Б. Кариков, В.Г. Рубанов, В.З. Магергут // Цемент и его применение. - 2013. - №3. - С. 77-82.

17. Ицелев, Р.И. Автоматизированное управление обжигом при производстве клинкера / Р.И. Ицелев, А.Д. Кацман, В.И. Шидлович. - Л.: Стройиздат, 1978- 151 с.

18. Кариков, Е. Б. Аппроксимация дробных интегро-дифференциальных преобразований при построении дробномерного регулятора / Е.

Б. Кариков, В. Г. Рубанов // Международная научно-техническая конференция молодых ученых «Исследования и иновации в ВУЗе»: избранное. - Белгород: Изд-во БГТУ, 2013. - 4.1С. 116-122.

19. Кариков, Е.Б. Анализ динамики сложного объекта управления с помощью нейронных динамических моделей / Е.Б. Кариков, В.Г. Рубанов, В.К. Классен // Известия ТулГУ. Технические науки. - 2013. - №5. - С. 174-181.

20. Кариков, Е.Б. Использование нейронных сетей дробного порядка при моделировании сложных объектов управления / Е.Б. Кариков, В.Г. Рубанов. // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика - 2014

- №1 - С. 26-33.

21. Кариков, Е.Б. Использование передаточных функций дробного порядка для моделирования работы колосникового холодильника / Е.Б. Кариков, В.Г. Рубанов // Инновационные материалы и технологии: сб. докл. Междунар. науч.- практ. конф., Белгород, 11-12 окт., 2011г. / Белгор. гос. технол. ун-т. - Белгород: Изд-во БГТУ, 2011. - Ч. 1. - С. 197-204.

22. Кауман, А.Р. Математическая модель колосникового холодильника вращающейся печи / А.Р. Кауман, Г.М. Файкин // Труды ВИЛСМ, 1967

- вып.№1.

23. Кафаров, В. В. Математическая модель технологического процесса производства цемента / В. В. Кафаров, В. П. Сатарин, В. Б. Шифрин // Цемент. 1974. - № 10. - С. 15-16.

24. Кафаров, В. В. Методы кибернетики в химии и химической технологии / В. В. Кафаров // М.: Химия, 1985. - № 10. - 448 с.

25. Классен, В.К.^Обжиг цементного клинкера / В.К. Классен. - Красноярск: Стройиздат, 19р4 - 322 С.

26. Классен, В.К. Технология и оптимизация производства цемента / В.К. Классен. - Белгород: Изд-во БГТУ, 2012 - 308 с.

27. Кочетов, B.C. Автоматизация производственных процессов и АСУП промышленности строительных материалов / B.C. Кочетов, A.A.

Марченко, Л.Р. Немировский. - Л.: Стройиздат, 1981 - 456 С.

28. Кубышкин, В.А. Дробное интегро-дифференциальное исчисление и его приложения в теории управления: монография / В.А. Кубышкин, С.С. Постнов. - М.: ИПУ РАН, 2014. - 154 с.

29. Левченко, П.В. Расчеты печей и сушил силикатной промышленности / П.В. Левченко. - М.: Высшая школа, 1968. - 368 с.

30. Лойцянский, Л.Г. Механика жидкости и газа / Л.Г. Лойцянский. - М.: Наука, 1987. - 840 с.

31. Лугинина, И. Г. Химия и химическая технология неорганических вяжущих материалов: учеб. пособие / И. Г. Лугинина; Белгород, гос. технол. ун-т им. В. Г. Шухова. - Белгород Ч. 1. - 2004. - 198 с.

32. Лугинина, И. Г. Химия и химическая технология неорганических вяжущих материалов: учеб. пособие / И. Г. Лугинина; Белгород, гос. технол. ун-т им. В. Г. Шухова. - Белгород Ч. 2. - 2004. - 198 с.

33. Мееров, М. В. Системы многосвязного регулирования / М.В. Мееров. -М.: Наука, 1965.- 384 с.

34. Мишунин, В.В. Особенности анализа качества при проектировании систем с передаточными функциями дробного порядка / В.В. Мишунин // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Экономика. Информатика. - 2010. - №1-1 (72).

35. Мишунин, В.В. Системы автоматического управления и контроля с дробно-иррациональными передаточными функциями / В.В. Мишунин, В.Г. Рубанов - Белгород: БГТУ им. В. Г. Шухова, 2004 - 253 С.

36. Моделирование теплотехнологических объектов в классе дробно-иррациональных передаточных функций / Е.Б. Кариков, В.В. Мишунин, В.Г. Рубанов, Ю.А. Гольцов // Научные ведомости БелГУ. - 2012. - № 13(132). Вып.23/1. - С. 173 -179.

37. Морозовский, В. Т. Многосвязные системы автоматического регулирования / В. Т. Морозовский. - М.: Энергия, 1970. - 288 с.

38. Нахушев, A.M. Дробное исчисление и его применение / A.M. Нахушев. -Москва: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 272 с.

39. Нейросетевое прогнозирование уровня глюкозы в крови больных сахарным диабетом I типа / А.П. Карпенко, К.Н. Косоруков, A.A. Сабуров, С.А. Чернецов // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. -2011. -№07.

40. Нигматуллин, P.P. Дробный интеграл и его физическая интерпретация / P.P. Нигматуллин // Теор. матем. физ, 1992. - Т.90. - №3. - С.354-368.

41. Павлов, В.Ф. Теплотехника и теплотехническое оборудование заводов промышленности строительных материалов и изделий / В.Ф. Павлов, Н.М. Никифорова. - М.: Высшая школа, 1965. - 572 с.

42. Пассивные электронные компоненты с фрактальном импедансом / Д.А. Бекмачев, Д.В. Слезкин, К.О. Максимов, С.А. Широких, П.А. Ушаков // Пассивные электронные компоненты-2011. Труды научно-технический конференции (Н.Новгород, 13-15 апреля 2011 г.). - Н.Новгород: КБ "ИКАР", 2011.-С. 119-129.

43. пат. 2592464 Рос. Федерация : МПК G 05 В 13/04, G 06 N 3/02. Способ идентификации сложного объекта управления дробного порядка / Кариков Е.Б., Рубанов В.Г., Дуюн Т.А., Гринек A.B.; заявитель и патентообладатель федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" - № 2015115546/08 ; заявл. 23.04.2015 ; опубл. 20.07.2016, Бюл. № 20. - 9с.

44. пат. 962741 СССР : МПК F 27 D 19/00. Способ автоматического управления колосниковым холодильником и устройство для его осуществления / Бородай А.Г., Ерошкин А.К., Опришко A.A. , Шишова С.С., Журавель Г.А., Мартынова В.А. ; заявитель и патентообладатель грозненское научно-производственное объединение "Промавтоматика". — № 3237946/22-02 ; заявл. 16.01.1981; опубл. 30.09.1982, Бюл. №36. - 5с.

45. Порхало, В. А. Математическая модель обжига клинкера как многосвязного объекта / В. А. Порхало, В. Г. Рубанов // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-24 [текст]: сб. Трудов XXIV Междунар. науч. конф.: в 10 т. Т. 6. Секция 6,7 / под общ. ред. B.C. Балакирева. - Киев: Национ. техн. ун-т Украины «КПИ», 2011. С. 83-85.

46. Порхало В.А. Автоматизация процесса обжига клинкера на основе статистической идентификации динамических параметров вращающейся печи: дисс. канд. тенх. наук: Д 12.014.05: защищена 18.05.12: утв. 19.11.12 / Порхало Василий Александрович. - Белгород: Изд-во БГТУ. - 2012 -118с. (руководитель: Рубанов Василий Григорьевич).

47. Постнов, С. С. Исследование задач оптимального управления динамическими системами дробного порядка методом моментов : автореферат дис. ... кандидата физико-математических наук : 05.13.01 / Постнов Сергей Сергеевич; Ин-т проблем упр. им. В.А. Трапезникова РАН. - М., 2015. - 25 с.

48. Реализация алгоритма аппроксимации дробного интегродифференцирования с оценкой ошибки / В. Г. Рубанов, А. С. Кижук, Ю. А. Гольцов, Е. Б. Кариков // Вестн. БГТУ им. В. Г. Шухова. -2015.-№2.-С. 148-151.

49. Рубанов, В.Г. Модификация метода синтеза законов управления дробного порядка с применением корневого годографа / В.Г. Рубанов, Е.Б. Кариков // Сборник трудов региональной научно-технической конференции по итогам конкурса фундаментальных исследований по междисциплинарным темам, проводимого РФФИ и Правительством Белгородской области — Изд-во БГТУ. им. В.Г. Шухова. - 2015. 1 электрон, опт. диск (CD-ROM).

50. Рубанов, В.Г. Способы повышения эффективности теплотехнологических объектов при их автоматизации / В.Г. Рубанов, A.C. Кижук, Ю.А. Гольцов, Е.Б. Кариков // Региональная научно-техническая конференция по итогам конкурса ориентированных фундаментальных исследований

по междисциплинарным темам, проводимого российским фондом фундаментальных исследований и правительством белгородской области: сб. докл. конф., Белгород 9-10 апр., 2015 / Белгор. гос. технол. ун-т. -Белгород: Изд-во БГТУ, 2015. - С. 389-394.

51. Рубанов, В.Г. Теория автоматического управления (математические модели, анализ и синтез линейных систем) : учеб. пособие для студ. вузов / В. Г. Рубанов - Белгород: БГТУ им. В. Г. Шухова, 2009 - 199 с.

52. Рубанов, В.Г. Теория автоматического управления (нелинейные, оптимальные и цифровые системы) : учеб. пособие / В. Г. Рубанов - Белгород: БГТУ им. В. Г. Шухова, 2006 - 256 с.

53. Самко, С.Г. Интегралы и производные дробного порядка и некоторые их приложения / С.Г. Самко, A.A. Килбас, О.И. Маричев. - Минск: Наука и техника, 1987 - 688 с.

54. Симою, М.П. Определение коэффициентов передаточных функций линеаризованных звеньев и систем авторегулирования / М.П. Симою // «Автоматика и телемеханика» - 1957. - т. XVIII - №6.

55. Турчанинов, В.И. Рекуррентное вычисление свертки с заданным ядром и экспоненциальная аппроксимация / В.И. Турчанинов. - М.: ИПМ, 2009. -18 с.

56. Удерман, Э.Г. Метод корневого годографа в теории автоматических систем / Э.Г. Удерман - М.: Наука, 1972 - 199 с.

57. Украинский, В.А. Моделирование процесса охлаждения материала в колосниковом клинкерном холодильнике / В.А. Украинский, П.А. Трубаев // Фундаментальные исследования. - 2013. - № 10-7. - С. 1431-1435.

58. Учайкин, В. В. Метод дробных производных / В.В. Учайкин - Ульяновск: Артишок, 2008. - 512 с.

59. Федоренко, А.Б. Анализ, оптимизация и управление теплообменом в колосниковых холодильниках цементных печей : автореферат дис. ...

кандидата технических наук : 05.13.06 / Федоренко Артем Борисович; Белгород, гос. технол. ун-т им. В.Г. Шухова. - Белгород, 2007. - 18 с.

60. Федоренко, А.Б. Математическое моделирование и управление теплообменом в колосниковом холодильнике / А.Б. Федоренко // Материалы XIX Международной конференции «Математические методы в технике и технологиях» ММТТ - 19, 30 мая - 2 июня 2006 г.: Сборник трудов, Т.6, секция 12 «Автоматизация технических систем и процессов».

- Воронеж: ВГТА, 2006. - С. 150-154.

61. Хайкин, С. Нейронные сети: полный курс / С. Хайкин. - М. : Вильяме, 2006.- 1104 с.

62. Ходоров, Е.И. Техника спекания шихт глиноземной промышленности / Е.И. Ходоров, Н.С. Шморгуненко. - М.: Металлургия, 1978. - 320 с.

63. Холодильники колосниковые КС — 25, КС — 35, КС — 50, КС — 75. Техническое описание: инструкция по эксплуатации 1953.00.000.T0.3. -

- М.: В/О «СОЮЗГЛАВСТРОМЗАГРАНПОСТАВКА», 1977. - 77 с.

64. Чертков, А. А. Параметрическая настройка ПИД-регуляторов динамических систем средствами MatLab / A.A. Чертков, Д.С. Тормашев, C.B. Сабуров // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. - 2014. - №5 (27).

65. Юнг, В. Н. Основы технологии вяжущих веществ / В.Н. Юнг. - М.: Госстройиздат, 1961. - 232 с.

66. Astrom, К. Advanced PID Control / К. Astrom, T. Hagglund. - ISBN 1-55617942-1 -ISA, 2005.

67. Benoit-Marand, F. Identification of non linear fractional systems using continuous time neural networks / F. Benoit-Marand, L. Signac, T. Poinot, J.C. Trigeassou // IFAC Workshop on Fractional Differentiation and its Applications

- 2006.

68. Chen, Y.Q. Fractional Order Control: A Tutorial / Y.Q. Chen, I. Petras, D. Xue. // Proceedings of the 2009 American Control Conference (ACC'09). - 2009 -

P. 1397-1411.

69. Concepcion, A.M. Fractional Order Systems and Controls: Fundamentals and Applications. Series: Advances in Industrial / A.M. Concepcion, Y.Q. Chen, B.M. Vinagre, D. Xue, V. Feliu. - Springer, Berlin - 2010.

70. Das, S. Functional Fractional Calculus for System Identification and Controls / S. Das - Berlin: Springer, - 2008.

71. Elman, J. L. Finding structure in time / J. L. Elman // Cognitive Science, - V. 14.- 1990 -P. 179-211.

72. Fractional Order Systems. Modelling and Control Applications / R. Caponetto, G. Dongola, L. Fortuna, I. Petras. - Singapore: World Scientific, 2010.

73. Frequency-band complex noninteger differentiator: characterization and synthesis / A. Oustaloup, F. Levron, B. Mathieu, F.M. Nanot. // IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Fundamental Theory and Applications -2000. -№1.- P. 25-39.

74. Gorenflo, R. Fractional calculus: Integral and differential equations of fractional order / R. Gorenflo, F. Mainardi // Fractals and Fractional Calculus in Continuum Mechanics. - Springer Verlag, 2006.

75. Hagan, M.T. Training feedforward networks with the Marquardt algorithm / M.T. Hagan, M.B. Menhaj // Neural Networks, IEEE Transactions on - 1994 -№6-P. 989-993.

76. Heat Exchange Modeling of a Grate Clinker Cooler and Entropy Production Analysis / D. Touil, H.F. Belabed, C. Frances, S. Belaadi // International Journal of Heat and Technology - 2005 - №1. - P. 61-68.

77. Jiao, Z. Distributed-Order Dynamic Systems: Stability, Simulation, Applications and Perspectives. SpringerBriefs in Electrical and Computer Engineering / Z. Jiao, Y. Q. Chen, I. Podlubny. - Springer, London - 2012.

78. Karikov, E.B. Construction of a Dynamic Neural Network Model as a Stage of Grate Cooler Automation / E.B. Karikov, V.G. Rubanov, V.K. Klassen // World Applied Sciences Journal - 2013. - № 25 - p. 227-232.

79. Lanusse, P. PLC implementation of a crone controller / P. Lanusse, J. Sabatier // Fractional Calculus and Applied Analysis - 2011. - №4. - P. 505-522.

80. Li, C.X. Application Study of Single Input and Dual Output Fuzzy-Predictive Coordination Control on Grate Cooler / C.X. Li, J. Zhu // Journal of The Chinese Ceramic Society - 2002. - № 6. - P. 707-711.

81. Machado, J.A.T. Root locus of fractional linear systems / J.A.T. Machado // Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation - 2011. -№16.-P. 3855-3862.

82. Matignon, D. Stability properties for generalized fractional differential systems / D. Matignon, G. Montseny // Proceedings of the Colloquium Fractional Differential Systems: Models, Methods and Applications - Paris, 1998. - №5.

- P. 145-148.

83. Merrikh-Bayat, F. Extension of the root-locus method to a certain class of fractional-order systems / F. Merrikh-Bayat, M. Afshar, M. Karimi-Ghartemani // ISA Transactions - 2009. - №48 - P. 48-53.

84. Nakagava, M. Basic characteristics of a fractance device / M. Nakagava, K.Sorimachi. // IEICE Trans, fundamentals - 1992. - №12. - P. 1814-1818.

85. Oustaloup, A. La Derivation non Entiere / A. Oustaloup, - Paris: Hermes, 1995.

86. Oustaloup, A. Systemes Asservis Linearies d'Ordre Fractionnaire: Theorie et Pratique / A. Oustaloup, - Paris: Editions Masson, 1983.

87. Petras, I. Analogue Realization of Fractional Order Controllers / I. Petras, I. Podlubny, P. O'Leary // Nonlinear Dynamics - 2002. - №1. - P. 281-296.

88. Podlubny, I. Fractional Differential Equations. An Introduction to Fractional Derivatives, Fractional Differential Equations, Some Methods of Their Solution and Some of Their Applications /1. Podlubny - San Diego: Academic Press, 1999.

89. Rivero, M. Stability of Fractional Order Systems / M. Rivero, S.V. Rogosin, J.A.T Machado, J.J. Trujillo // Mathematical Problems in Engineering - 2013.

- 14 P.

90. Rutman, R.S. On Physical Interpretations of Fractional Integration and Differentiation / R.S. Rutman // Theoretical and Mathematical Physics - 1995.

- № 3. P. 393-404.

91. Tsamatsoulis, D. Simplified Modeling of Clinker Cooling Based on Long Term Industrial Data / D. Tsamatsoulis // World Scientific and Engineering Academy and Society (WSEAS) - 2011. - P. 143-147.

92. Wang, Z. A self-tuning fuzzy PID control method of grate cooler pressure based on Kalman filter / Z. Wang, M. Yuan // Computer Science and Information Processing (CSIP), 2012 International Conference on, Xi'an, Shaanxi - 2012.

- P. 257-260.

93. Wardana, A.N.I. PID-Fuzzy Controller for Grate Cooler in Cement Plant / A.N.I. Wardana // Proceedings of Asian Control Conference - 2004. - P. 15631567.

94. Xie, H. Time series prediction based on NARX neural networks: An advanced approach / H. Xie, H. Tang, Y.H. Liao // Machine Learning and Cybernetics, 2009 International Conference on - 2009. - №3. - P. 1275-1279.