Повышение быстродействия алгоритмов обработки информации и управления автоматизированной системы формирования бумажного полотна тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Лысова Наталья Владимировна

• Лысова Наталья Владимировна
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Лысова Наталья Владимировна

Введение

ГЛАВА 1. Анализ основных факторов, влияющих на эффективность бумажного производства

1.1. Основные конструктивные особенности бумагоделательных машин

1.2. Анализ показателей качества бумажного полотна в зависимости от подготовки сырья

1.3. Анализ влияния напуска суспензии на показатели качества бумажного полотна

1.4. Система контроля плотности бумажного полотна

1.5. Анализ современного состояния проблем автоматизации бумажного производства

Основные результаты и выводы

ГЛАВА 2. Повышение быстродействия методов цифровой обработки сигналов автоматизированной системы формирования бумажного полотна

2.1. Анализ современных методов выделения информативных составляющих сигнала

2.2. Теоретическое обоснование применения метода декомпозиции на эмпирические моды для выделения трендовой составляющей значения массы бумажного полотна

2.3. Экспресс-анализ сигналов в автоматизированной системе формирования бумажного полотна

2.3.1. Выделение составляющих временного ряда на основе экстремальной фильтрации

2.3.2. Экспресс-оценивание спектра тренда

2.3.3. Сжатие-восстановление трендов

Основные результаты и выводы

ГЛАВА 3. Разработка алгоритмов управления автоматизированной

системы формирования бумажного полотна

3.1. Синтез классических регуляторов

2

3.2. Синтез оптимального цифрового регулятора

3.3. Синтез регуляторов с дробными степенями

3.4. Синтез оптимальных регуляторов, основанных на принципе максимума Понтрягина

3.4.1. Реализация принципа максимума Понтрягина по времени

3.4.2. Реализация принципа максимума Понтрягина по минимально затраченной энергии

Основные результаты и выводы

ГЛАВА 4. Разработка методики визуализации, анализа и архивирования информации о точности формирования массы квадратного метра бумажного полотна на основе использования SCADA-системы

4.1. Архитектура многофункциональных комплексов SCADA

4.2. Выбор SCADA-системы

4.3. Основные функции и задачи SCADA-систем

4.4. Определение производственного процесса как объекта автоматизации

4.5. Разработка элементов SCADA-системы формирования бумажного полотна для динамической визуализации данных

Основные результаты и выводы

Заключение

Список использованных источников

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Листинг программы, реализующей БУБ разложение

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Листинг программы, реализующей ЭФ

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Акты внедрения результатов диссертационного исследования

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение быстродействия алгоритмов обработки информации и управления автоматизированной системы формирования бумажного полотна»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В настоящее время существует тенденция усложнения объектов управления в сочетании со все более жесткими требованиями к качеству переходных процессов, временными ограничениями и минимизации энергетических затрат. Эти требования являются противоречивыми, а решение основывается на применении оптимального управления. Таким объектом является автоматизированная система формирования бумажного полотна.

На сегодняшний день бумажная промышленность является одной из ведущих динамично развивающихся отраслей в нашей стране. Задача дальнейшего развития этой отрасли связана с повышением качества готовой продукции при экономном использовании материальных ресурсов.

Среди всех показателей качества бумаги и картона стоит выделить плотность полотна (и его дисперсию), регулирование и контроль которых является первоочередной задачей для систем управления. Минимизация дисперсии плотности бумаги является сложной, комплексной задачей, включающей в себя стабилизацию сразу нескольких параметров. Регулирование осуществляется с помощью исполнительных механизмов, которые располагаются по всей ширине сетки бумагоделательной машины и локально влияют на качественные показатели бумаги.

Совершенствование систем управления в целлюлозно-бумажной промышленности осуществляется путем использования современных методов цифровой обработки сигналов, оптимального управления, экстремального регулирования и эвристических алгоритмов.

Большой вклад в развитие современных систем управления внесли

такие видные отечественные ученые как Л.С. Понтрягин, А.Г. Александров,

В.И. Гостев, Ю.М. Коршунов, Э.М. Галеев, В.М. Тихомиров, Н.Н. Моисеев, а

также зарубежные ученые: Ж.-Л. Лионс, К.Ю. Острем, Э. Мамдани, Р. Ягер,

4

С. Хэйкин, Д. Перл. Вопросам бумажного производства посвещены работы Д.М. Фляте, Д.А. Кларка, С.Н. Иванова, Д.П. Кейси, А.В. Бахтина и др.

Действующие стабилизирующие и экстремальные системы регулирования и контроля плотности бумажного полотна обладают невысоким быстродействием, которое обусловлено большим временным запаздыванием в объекте управления и сложными помехозащищенными алгоритмами обработки данных. Поэтому актуальной является задача повышения быстродействия алгоритмов обработки информации и управления в системе формирования массы квадратного метра бумажного полотна путем сочетания методов традиционного и оптимального регулирования с применением современных методов цифровой обработки сигналов.

Целью диссертационной работы является повышение быстродействия алгоритмов обработки информации и управления автоматизированной системы формирования бумажного полотна.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:

1. выявление основных факторов, влияющих на эффективность бумажного производства и поиск способов совершенствования функциональных подсистем;

2. повышение быстродействия системы с сохранением точности формирования массы квадратного метра бумажного полотна за счет применения алгоритма обработки информации на основе экстремальной фильтрации;

3. разработка алгоритмов управления формированием массы квадратного метра бумажного полотна с использованием методов оптимального, дробного и цифрового регулирования;

4. разработка методики визуализации, анализа и архивирования информации о точности формирования массы квадратного метра бумажного полотна на основе использования ЗСЛОЛ-системы.

Объект исследования - система формирования массы квадратного метра бумажного полотна.

Предмет исследования - методы и алгоритмы цифровой обработки сигналов и алгоритмы управления системой формирования массы бумажного полотна.

Методы исследования. Методологической основой исследований служат системный анализ, методы обработки информации и оптимизации моделей, методы операционного исчисления, теории автоматического управления. Исследования выполнены с применением математического моделирования и использованием программного обеспечения, включая среду программирования МЛ^ЛВ и программные средства обработки сигналов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. применен многофункциональный аппарат экстремальной фильтрации для решения типовых задач обработки информации в сложных технических системах, таких как отсеивания шумов, выделения тренда, оценивания спектрального состава тренда для контроля режима и экспресс-диагностики системы бумагоделательной машины. При функциональной схожести с аппаратом сингулярного разложения и часто применяемой декомпозиции на эмпирические моды этот метод отличается гораздо меньшей трудоемкостью, что позволяет на его основе строить типовые для систем управления алгоритмы обработки - выделение тренда для управления объектом, оценивание спектрального состава для контроля режима работы и диагностики;

2. разработаны алгоритмы управления формированием массы квадратного метра бумажного полотна с использованием: цифрового регулятора, оптимального по времени; регуляторов на основе принципа Понтрягина - оптимального по времени и оптимального по энергии; дробно-степенных регуляторов, позволяющих добиться компромисса между показателями быстродействия и перерегулирования;

3. разработана методика визуализации, анализа и архивирования информации о точности формирования массы квадратного метра бумажного полотна на основе использования SCADA-системы, которая обеспечивает взаимодействие и передачу данных между такими программными средствами как Matlab, DataRate, MatrikonOPC и My SQL. Применение разработанной методики позволяет оценить адекватность Simulink-модели, результативность применения методов цифровой обработки для анализа и архивирования информации о точности формирования массы квадратного метра бумажного полотна.

Практическая значимость работы заключается в разработке современных научно обоснованных алгоритмов и систем контроля и управления технологическими процессами бумажного производства, что позволило:

- сократить время для выхода на рабочий режим при опытной выработке бумаги;

- сократить время перехода бумагоделательной машины между различными режимами функционирования;

- сократить число параметров, регулируемых оператором вручную;

- повысить точность и стабильность массы квадратного метра бумажного полотна;

- снизить нормы расхода бумажного волокна.

Достоверность и обоснованность полученных результатов и выводов подтверждается расчетами и математическим моделированием с использованием среды MatLab и его расширения Simulink, а также сходимостью рассчитанных и экспериментальных данных. Положения, выносимые на защиту:

1. алгоритм обработки информации на основе экстремальной фильтрации для повышения быстродействия системы с сохранением точности формирования массы квадратного метра бумажного полотна;

2. алгоритмы управления формированием массы квадратного метра бумажного полотна с использованием методов оптимального, дробного и цифрового регулирования;

3. методика визуализации, анализа и архивирования информации о точности формирования массы квадратного метра бумажного полотна на основе использования БСЛОЛ-системы.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и были одобрены на конференциях, среди которых Международный научно-практический семинар «Современные технологии, в задачах управления, автоматики и обработки информации» (Алушта, 2013, 2014), Международная научно-техническая конференция «Проблемы автоматизации и управления в технических системах» (Пенза, 2017), Московский семинар по электронным и сетевым технологиям «MWENT» (Пенза, 2020), Молодежный форум ПФО <аВолга» (Самара, 2020), Международная научная конференция «Энергетический менеджмент муниципальных объектов и технологии устойчивой энергетики» (Воронеж, 2020), Европейский исследовательский форум (Петрозаводск, 2021).

Личный вклад автора. Положения и результаты, которые выносятся

на защиту и составляют основное содержание диссертации, принадлежат

лично автору или получены при его непосредственном участии. Автором

проведен анализ литературных источников и сбор экспериментальных

данных. Проведен сравнительный анализ современных методов цифровой

обработки сигналов и обосновано применение методов экспресс - обработки

сигналов на основе экстремальной фильтрации (разработаны алгоритмы

выделения тренда, экспресс-оценивания спектрального состава). Автором

разработаны алгоритмы управления функциональными системами

бумажного производства с использованием методов оптимального

управления, дробного исчисления и цифрового регулирования. Разработаны

элементы SCЛDA-системы оптимального регулирования веса бумажного

полотна. Разработан программный комплекс для моделирования работы

8

алгоритмов обработки экспериментальных данных. Проведен анализ предложенных методов, сформулированы выводы об их эффективности. Автором осуществлялась подготовка материалов для представления на конференциях и публикаций.

Публикации. По теме диссертации было опубликованы 23 статьи в научных журналах и в сборниках конференций, из них 5 работ в изданиях, включенных в перечень ВАК, 4 работы в изданиях, рецензируемых в SCOPUS. Основные результаты исследования вошли составной частью в работы, поддержанные грантом РФФИ № №19-38-90186.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа включает введение, четыре главы основного материала, заключение, список сокращений и условных обозначений, список литературы, приложения. Материал изложен на 149 страницах, содержит 120 страниц основной части, включающей 58 рисунков. Список литературы состоит из 147 наименований.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ БУМАЖНОГО ПРОИЗВОДСТВА

1.1. Основные конструктивные особенности бумагоделательных

машин

Технологический процесс производства бумаги включает в себя следующие основные операции: аккумулирование бумажной массы, разбавление ее водой до необходимой концентрации и очистку от посторонних включений и узелков; напуск массы на сетку; формование бумажного полотна на сетке машины; прессование влажного полотна бумаги и удаление избытка воды; сушку; машинную отделку и намотку бумаги в рулон.

Бумагоделательная машина представляет собой специальное устройство, в комплектацию которого входит прессовка, сушильный элемент, каландр, накат и напорный ящик [1]. Также в системе присутствует бассейн для переработки бумажной массы. Предусмотрен механизм для очищения изготавливаемых материалов, вентиляционная система, устройство для циркуляционной смазки, насосное оборудование.

Процесс производства в бумагоделательной машине состоит из нескольких операций. Процесс изготовления бумаги представлен на рисунке 1.1.

Бумажная масса смешивается с водой, чтобы добиться нужной концентрации. Затем выполняется очистка от посторонних взвесей и примесей. После этого происходит процесс формирования бумажного полотна на сетке оборудования. Масса прессуется, а лишняя влага удаляется. В завершающей стадии сырье подвергается сушке, машинной отделке и намотке бумаги на рулон.

Рисунок 1.1 - Структурная схема производства бумаги

Благодаря специальной системе подачи на агрегат обеспечивается равномерное состояние помола и композиции. Технология защищает машину от образования осадка из скопленных волокон, а также от возникновения элементов наполняющего назначения. Устройство позволяет контролировать расходы сырья, которое проходит на оборудование. Смесь перед подачей подвергается очищению.

Очистка производится вихревыми очистителями конической формы и узлоловителями закрытого типа. Очистители дополнительно оборудуются приборами для аэрации сырья. Чтобы обеспечить вакуум применяются компрессоры и насосы вакуумного типа.

Из размольно-подготовительного отсека в бассейн поступает бумажное сырье, концентрация которого 2.5 - 3.5 %. Для современных систем выбирается машинный бассейн с определенным объемом, который рассчитывается на базе работы БДМ на протяжении 30 - 40 минут.

В зависимости от выработки конкретных видов продукции подбираются дисковые или конические мельницы, которые устанавливают после машинного бассейна. Они предназначены для уборки элементов дополнительного размола и волокон в пучках. С их помощью происходит регулировка степени помола.

После этого бумажная масса переходит в напорный ящик, в котором равномерно распределяется по всей ширине сетки. Концентрация бумажной массы составляет 0.1 - 1.3 %, данный показатель зависит от массы 1 м вырабатываемого сырья и вида.

Для распределения потоков напорного ящика используется коллектор переменного сечения, а также перфорированная плита. Чтобы выравнивать обрабатываемый материал используются валы привода перфорированного типа. При определении степени разбавления смесей для отлива на сетке учитывается степень помола, тип волокон и масса.

На процесс удаления воды на сетке влияет температурное значение

массы. Большая степень разбавления требуется при повышении температуры,

12

когда процесс обезвоживания на сетке облегчается. Уменьшать степень разбавления необходимо, когда температура массы снижается.

В конструкции БДМ предусмотрена сеточная составляющая. Этот элемент применяется для формирования и отлива листа из волокнистых смесей. Отлив - это технологическая манипуляция, которая обеспечивает равномерное распределение материалов по поверхности сетки, а также проведение обезвоживания масс. Формование - это специальная процедура, позволяющая распределить волокна в определенной последовательности для создания необходимой структуры. После проведения работ обеспечивается контактирование бумажных листов в волокнами.

В сеточное устройство входят различные элементы, кроме напорного ящика и сеточного стола. Например, приводные механизмы, насосные устройства, насосы вакуумного типа и механизмы для осуществления динамических манипуляций. Сеточная часть БДМ часто совершенствуется путем дооснащения гидропланкой и отсасывающими ящиками в комбинации с сетками из синтетических материалов.

Еще одна группа бумагоделательных машин - это устройства для обработки бумажных полотен между двумя сетками. Благодаря такому формованию, можно получить полотно, в котором две поверхности имеют идентичные свойства.

При таком подходе материал не контактирует с воздухом, что позволяет сократить длительность процесса формирования. На рынке представлен большой выбор устройств БДМ для двухсеточного процесса обработки.

Оборудование для прессовки способствует уплотнению структуры мокрой бумажной массы. В результате материал приобретает гладкую поверхность и из него удаляется лишняя влага, благодаря процедуре отжима.

Чтобы усилить процесс обезвоживания бумажной массы в

прессованных конструкциях задействуются прессы с валами в виде желобов,

в которых предусмотрено высокое линейное давление между отдельными

13

элементами. Также используются прессы с удлиненной зоной прессовки башмачного типа и прессы с глухосверленными валами.

Две части БДМ - прессованная и сеточная имеют название «мокрая часть» оборудования. С помощью сеточной конструкции удаляется примерно 93 - 95 % воды из материала, с помощью прессованной - 3 - 4 %.

Сеточная часть - это основная часть бумагоделательного оборудования. Машины классифицируются с учетом типа производимых материалов. Также принимается во внимание тип полуфабриката для сеточных частей, которые отвечают за важные технологические процессы.

Сушильное устройство позволяет удалять влагу из материалов. Если возникают проблемы с механическим отжимом, применяется метод испарений. Чтобы разгладить лист используют сушильную конструкцию.

Каландры прокатывают бумагу между валами, что обеспечивает гладкость и лоск материала. Накаты задействуются для бесперебойного наматывания готового материала в рулоны. Чтобы получить бумагу с повышенными показателями гладкости, плотности и лоска, ее пропускают через суперкаландры. Такой материал используют для печати, а также для изготовления технической и писчей бумаг.

Бумагоделательные машины оборудованы многодвигательными приводами. Это способствует поддержанию постоянной скорости оборудования и отдельных элементов.

На оборудовании высокой производительности ставятся автоматизированные системы. С их помощью производится управление технологическими процессами с применением распределенных многофункциональных систем управления.

Особенностью системы является организация в единое целое

автономных устройств разного уровня. Первый нижний уровень относится к

локальным системам управления. Управление верхнего уровня включает

решение проблем с координацией управления не только отдельными

агрегатами, но и всем предприятием. Это способствует поддержанию

14

необходимого производственного режима с учетом технико-экономических критериев.

К параметрам бумагоделательной техники стоит отнести ширину и скорость листа. Эти значения зависят от количества создаваемого продукта.

На качество производимых материалов оказывают влияние методы изготовления и характеристики полуфабрикатов. К популярным полуфабрикатам относят суспензию волокнистого типа. Благодаря водной среде, обеспечивается раскрытие водородных связей на листе. Волокнистое сырье хорошо передвигается за счет водной среды. Это позволяет создать однородное состояние для суспензии.

Полуфабрикат, состоящий из волокнистого сухого сырья, подходит для переработки волокон значительной длины. Его применение помогает уменьшить лишнюю влагу при производстве. Полотно, получаемое из водной суспензии, передается на бумагоделательное оборудование. Для этого используют метод осаждения и напыления. Полуфабрикаты сухого типа складываются с применением методики расчесывания.

Для укладки волокнистой массы влажной консистенции выбирают способ экструзии, в процессе которого сырье проходит через щели. Для каждого варианта формовки применяют оборудование разного типа. На производстве применяются круглосеточные и длинносеточные агрегаты.

На одном и том же оборудовании производится отлив и формовка, что может спровоцировать сложности технического плана.

При использовании напыления процедуры отлива и формовки осуществляются отдельно. Это позволяет проводить регулировку для каждого элемента. Для укладки сухих листов применяют технологию напыления на длинносеточной технике. Для расчесывания материалов с волокнами, имеющими длину более 5мм, задействуют кардочесальные машины. Такие устройства активно используют в текстильных областях. В этом случае вместе с расчесыванием одновременно выполняется формование.

В процессе экструзионного метода волокнистые материалы укладываются с помощью выдавливания из узких щелей. Конструкционные особенности машины связаны формующим оборудованием. Часто применяется односеточная система с плоскими сетками. Для изготовления бумаги многослойного типа применяют агрегаты, созданные из плоских сеток. Эти элементы создают отдельные слои. После формовки они соединяются в общий комплект.

В производственных процессах задействуют формующие аппараты для дискретного производства. Они работают по принципу насасывания волокнистых прослоек на формующее оборудование. Агрегаты круглосеточного типа применяют для изготовления бумаги многослойных разновидностей. Они обладают различными особенностями устройства.

В зависимости от перемещений сеточного цилиндра и направлений волокнистой массы применяются противоточные или прямоточные машины. Чтобы ускорить процесс отлива и увеличить значения фильтрационного напора применяют ванны полусухого и сухого типа. В таких системах не применяют смыв в отличие от заполненных емкостей.

В круглосеточных установках не применяются ванны. И без их использования обеспечивается повышенная сухость листов и нужные показатели скорости. Для прижима полотна при помощи сетки задействуют дополнительные устройства. После проведения обезвоживания выполняется сброс волокнистого сырья. Процедура выполняется в оборудовании для напыления и вызывает фракционирование материалов. Для компенсации дефекта применяют приборы с тремя сетками.

Чтобы выполнить формирование полуфабриката сухого типа используют кардочесальную технику, а также методы шахтного напыления. Оборудование многошахтной разновидности актуальное не только для бумаг, но и для древесноволокнистого сырья.

В зависимости от видов вырабатываемой бумаги по конструктивному

признаку и технологической компоновке односеточные бумагоделательные

16

машины можно подразделить на двенадцать основных групп (рисунок 1.2), из них одинадцать групп - для выработки отдельных классов бумага и одна группа объединяет специальные машины (сушильные машины - пресспаты, листоотливные для древесно-волокнистых плит и т.п.).

Теоретическая производительность любой бумагоделательной машины зависит от трех факторов: скорости, ширины бумажного полотна и массы 1 м2 бумаги.

0 = О.ОвБуд,

где 0 - производительность бумагоделательной машины, кг/ч; В - ширина

л

бумаги на накате, м; V - скорость бумага на накате, м/мин; д - масса 1 м бумаги, г/м2.

Характеристики готовой бумаги определяются качеством исходного сырья. Влияют на параметры и особенности оборудования - количество прессов, ширина и скорость устройства, значения применяемого вакуума и длина сеточной части. Также на характеристики оказывают влияние такие факторы, как соотношение скоростей между секциями оборудования и число цилиндров сушильного типа.

Чтобы создать бумагу любой разновидности, необходим грамотный технологический расчет сушки, отлива, прессовки и обезвоживания. Для некоторых материалов может понадобиться дополнительная обработка материалов.

Вий полуфабриката Волокнистая суспензия Сухое Волокне УОлажненн Ьолокно

1

Способ фармайания ОсажЗение Напыление Расчесы Бание Экструзия

1

Конструкция формусщего Плоскосеточное Коийумиройвч-ное Круглосеточное Плоскосеточное ЗкструЭвр

устройства 1 1 / 1 ! 1 1 1 1 1 1 1 I

Конструкция машины ш 3 X г о е си У еэ :г а=) сэ си -г X о ( (XI и сэ го а х ЗГ йбухсеточные Вакуум-формуощиг плоские си гз 3 и =Г з СП. сз =г гт • оп си "Л X £ Б ■и ии 1-0 =п сз. ш г> ЕГ о а «Е! =п Б г: СЭ.' =з сэ сэ 5 ^ С О «XI л х х сэ Е= сэ ас ел СЭ. 1_ Си а: СЭ еЕ - хэ 1 1=3 га СП с I л: х сэ «сэ № сэ 1-1 сэ (_ о л: 3: о 1* о •—' л 31 сз гп си ии ш з: — О р си 1—1 1 си ЛЗ 37 з- О ( си т сх* ■Ъ -1-е сэ Э сэ ж го о Ш X ЕЕ м сэ о <41 сэ X ас си 33 X -О сз 1-1 си Э" о го сх о ^ "г э а П

1 1 / 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 I / \

Вибы машин си аг а ЕЕ СП 1-1 □ ж и а е=- т л 5 3 а Э х: а =п яо О: "Л СО с: з: ■=! СЕ £ 1"= = а Е I Сч4 г- ГЭ яц си ■л ж. х В си 1 со • ■ - О сл. си ы— □ С" С—1- ас сл. 1_Г Е= сх си си о с с_ •ГЛ си к ■ ■ ■ ■ ■ г 1—1 <—» си х: Г"1 О е- • | , 1, Ы-1 с-си га си И | » п г—» а . ш Ш сл. Ш И 1 : • —1 -и ■ 2= а. си х= п сэ ^ т ил. с= а сх си в сх о -I а. си сз. си 21 « . сэ сз. си С» о СГХ- гсэ сх си т. о -ьэ-го '=3 сз «Г •ас. . си XI йХ о ш сх (XI ас сэ чэ-1—1 1С си <Г-> ЕЕ ш X Л ш сз =/ ш с «_; ш 1р 11 С (и и ГЭ о <= ~ м —'1 СЭ «=1. ГС " ЗГ сэ сх гсэ эс г § =1 =» ас сэ ГСэ Е сэ сх си х: сх сэ о 0 сл. 1 сг зг» с*м Г ИЗ «гэ Г--1 1 3" сз »<1 гз ио =1 а л: =э Э сэ ЗС си сэ . е сз X ГЭ =» о 21 си 31 X • => сз 1—1 сэ X го сэ си X X о с ГЭ о - си X Го ГЧ> Г -X XI си X У е =э с= о сх <=

Бумага 5 -250 2/кйл ® ® <8> <8> <8> <8> ®<£><8> ® ®

=г ^ го о а. СП Картон 250 - 800 г/кЬ.м <8> ® ® ® ® ® ® ®

Цеплолоэная папка 600 - 1300 г/кЬ.м • »

ЛреБесно-Балокн плиты 800 - 2500 г/кбм ® ® ®

Рисунок 1.2 - Классификация бумагоделательных машин по способу формования листа

1.2. Анализ показателей качества бумажного полотна в зависимости от подготовки сырья

Все этапы создания бумажного материала влияют на его механические параметры и на равномерность структуры. Технологический процесс может воздействовать на возникновение неравномерности материалов. Такое явление происходит при появлении хлопьев или в процессе формирования флокуляции. На степень неравномерных процессов влияют определенные факторы [3]:

- наличие флоккулирующих компонентов;

- разновидности полуфабрикатов волокнистого типа;

- режимы проведения размолов;

- параметры для напуска и формовки листов.

Все эти критерии могут по разному воздействовать, что зависит от технологии подготовки сырьевых материалов и созданных условий на производстве [4].

Концентрация бумажной массы. Однородность и качество полученных материалов зависят от режима подачи массы на сеточный стол. Особое внимание уделяется концентрации массы [4 - 7]. Для получения бумаги меньшей толщины понадобится сильное разбавление. При идентичном параметре массы квадратного метра разбавление уменьшают при более высокой степени помола.

Если разбавление будет значительным, существуют риски появления сгустков и хлопьев. При низких концентрациях лист характеризуется равномерными просветами.

В процессе изготовления материала производится анализ зависимостей массы от концентрации. Если увеличить разбавление сырья, появятся более равномерные просветы (рисунок 1.3).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Лысова Наталья Владимировна, 2022 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Машины для производства бумаги и картона / под ред. В.С. Курова, Н.Н. Кокушина. - СПб.: СПбПУ Петра Великого, 2017. - 646 с.

2. Иванов С.Н. Технология бумаги / Иванов С.Н. - Москва: изд-во «Школа бумаги», 2006. - 310 с.

3. Дунаев Д.В. Системный подход к обеспечению требуемых печатных свойств бумаги на основе информации о качестве печати. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук -СПБ, 2006. - 148 с.

4. Фляте Д.М. Свойства бумаги: учеб. пособие / Д.М. Фляте. - СПб, М., Краснодар: Лань, 2012.-384 с.

5. Технология целлюлозно-бумажного производства. В 3т. Т. 1 Сырье и производство полуфабрикатов. Ч. 3. Производство полуфабрикатов.- СПб.: Политехника, 2004. - 315 с.

6. Технология целлюлозно-бумажного производства. В 3т. Т. 2 Производство бумаги и картона. Ч. 1. Технология производства бумаги и картона.- СПб.: Политехника, 2005. - 423 с.

7. Швецов Ю.Н., Смирнова Э.А. Расчет основных параметров бумаго- и картоноделательных машин - СПб: ГОУВПО СПбГТУРП, 2009.-64с.

8. Вураско А.В. Технология получения, обработки и переработки бумаги и картона: учеб. пособие / А.В. Вураско, А.Я. Агеев, М.А. Агеев. -Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГЛТУ», 2011. -281 с.

9. Кларк Д.А. Технология целлюлозы.- M.: Лесная промышленность, 1893.-465с.

10. Д.П. Кейси. Производство полуфабрикатов и бумаги. Т 1. Книга 2-М.: Гослесбумиздат, 1958 634 с.

11. М.К. Smith. Formation potential of west coast kraft pulps // Pulp and paper. 1986 - Vol. 87. No. 10. -p. 69-76.

121

12. Leo Neimo. Papermaking chemistry. Helsinki, Finland, 1999.- 320p.

13. Ю.А. Крылатое, Н.И. Афанасьев, А.Ю. Крылатов, А.А. Дикунец. Новое в технологии удержания, обезвоживания, формования бумаги и картона // Цел-люлоза.Бумага .Картон.- 2003.-№ 7-8.-С.26-30.

14. Федоров Ю.Н. Справочник инженера по АСУТП: проектирование и разработка. - М: Инфра-Инженерия, 2008. - 958 с.

15. Александров А.В., Алашкевич Ю.Д. Оборудование ЦБП. Часть II. Бумагоделательные машины/ ВШТЭ СПбГУПТД. - СПб., 2018. - 96с.

16. Ицкович Э. Л. Современные проблемы и методы эффективной автоматизации производства на российских предприятиях технологического и энергетического типа / Материалы XI Международной научно -технической конференции «Автоматизация и управление в ЦБП, ЛПК и энергетике» // Научное электронное издание / Петрозавод. гос. ун - т; -Петрозаводск : Издательство ПетрГУ, 2016. [Электронный ресурс]: http: // www.opti - soft.ru / doc / pubs / aiu _ v _ cbp.pdf

17. Титекли Б.М., Современные технологии автоматизации для повышения эффективности производства в целлюлозно - бумажной промышленности // Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности», № 1 (43). - 2013. [Электронный ресурс]: http: // isup.ru / articles / 1 / 4357 /

18. Борцов Ю.А. и др. Электромеханические системы с адаптивным и модальным управлением. М.: Энергоатомиздат, 1984; Автоматические системы с разрывным управлением. Л.: Энергоатомиздат, 1986; Автоматизированный электропривод с упругими связями. 2-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1992; Управление механотронными вибрационными установками. СПб.: Наука, 2001.

19. Рубан А. И. Глобальная оптимизация методом усреднения координат: Моногр. / А. И. Рубан — Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2004. — 302 с.

20. Rouban A. I. Simulation Methods of Test Multiextreme Functions of

Continuous Arguments // Advances in Modelling & Analysis: Series C. System

122

Analysis; Control & Design; Simulation, CAD. France: A.M.S.E. — 2003. — Vol. 58. — № 1. — Pp. 19-38.

21. Rouban A. I. Method for Global Optimization in Continuous Space // Advances in Modelling & Analysis: Series A. Mathematical, general mathematical modelling. France: A.M.S.E. — 2003. — Vol. 40. — № 4. — Pp. 9- 28.

22. Исследования по теории многосвязных систем : [Сб. статей] / Ин-т пробл. управления(автоматики и телемеханики); [Отв. ред. Б. Н. Петров, М.

B. Мееров]. - М. : Наука, 1982. - 151 с.

23. Библиотека по автоматике, вып. 442. Метод структурного синтеза нелинейных систем автоматического управления/ Бойчук Л. М. - СПб., 1971.-112c

24. Востриков А. С. Параметрическая стабилизациядавления / А. С. Востриков // Научный вестник Новосибирского государственного технического университета, 2009, №4, с.3-10

25. Востриков А. С. Проблема синтеза нелинейных систем автоматического регулирования: состояние и перспективы исследований / А.

C. Востриков // Сб. тр. 4-ой Межд. конф. по проблемам управления, 26-30 января 2009 - Москва: Ин-т проблем управления РАН, 2009. - C. 125-131.

26. Востриков А. С. Проблема синтеза алгоритмов автоматического управления нелинейными нестационарными объектами / А. С. Востриков // Тр. 5-й науч. конф. "Управление и информационные технологии (УИТ-2008)". - 2008. С. 56-61.

27. Алгоритмы адаптивного управления на основе метода локализацииания // Тезисы докладов XV международной конференции «Моделирование и исследование устойчивости динамических систем». Киев: КНУ. 2011, с. 352. / О. Я. Шпилевая, А. С. Востриков, А. С. Мальцев // Тезисы докладов XV международной конференции «Моделирование и исследование устойчивости динамических систем». Киев: КНУ. 2011, с. 352.

28. Крутько П.Д., Малахов А.А., Чернышов В.Г./ Динамические характеристики традиционных и адаптивных контуров демпфирования// Системы управления, 1998, №1(29).

29. Никулин С.В. Совершенствование функциональных подсистем АСУТП бумажного производства на основе экстремального, нейросетевого и предиктивного управления : диссертация кандидата технических наук : 05.13.06 / Никулин Сергей Васильевич; [Место защиты: Пенз. гос. ун-т]. -Пенза, 2016. - 160 с. : ил.

30. Golyandina, N. The "Caterpillar"-SSA method for analysis of time series with missing values / N. Golyandina, E. Osipov // Journal of Statistical Planning and Inference. - 2007. - Vol. 137. - No 8. - P. 2642-2653.

31. Бриллинджер, Д. Временные ряды. Обработка данных и теория / Д. Бриллинджер. - М.: Мир, 1980. - 536 с.

32. Broomhead, D. Extracting qualitative dynamics from experimental data / D. Broomhead, G. King // Physica D. - 1986. - V. 20. - P. 217-236.

33. Повышение точности выделения трендовой составляющей временного ряда с использованием сингулярного разложения / А. Д. Семенов, В. В. Волков, В. М. Каргин, Н. В. Лысова // Проблемы автоматизации и управления в технических системах : Сборник статей Международной научно-технической конференции, Пенза, 23-25 апреля 2013 года / под редакцией М. А. Щербакова. - Пенза: Пензенский государственный университет, 2013. - С. 174-176.

34. Мелентьев, В.С. Аппроксимационные методы и системы измерения и контроля параметров периодических сигналов: моногр. /В.С. Мелентьев, В.И. Батищев - ФИЗМАТЛИТ 2011, 240с.

35. Строганов, М. П. Обработка сигналов в системах диагностики / М. П. Строганов, М. П. Берестень, Н. В. Мясникова ; под ред. Е. П. Осадчего. - Пенза : Изд-во Пенз. гос. техн. ун-та, 1997. - 119 с.

36. Мясникова, Н. В. Аппроксимативный способ вейвлет-анализа / Н. В. Мясникова, М. П. Берестень // Датчики и системы. - 2003. - № 1. - С. 17-20.

37. J. M. Smith, "Closer Control of Loops with Dead Time", Chem. Eng. Prog., no. 53, pp. 2217-2219, 1959

38. Дмитриенко, А.Г. Оценивание порядка моделей авторегрессии при аппроксимации сигналов/ Г.А. Дмитриенко, М.Г. Мясникова , Б.В. Цыпин/ Измерительная техника. 2011. № 4. С. 38-41.

39. Dmitrienko A.G., Myasnikova M.G., Tsypin B.V. Estimating the order of autoregressive models in approximation of signals// Measurement Techniques. 2011. Т. 54. № 4. С. 416-421.

40. Мясникова Н.В., Берестень М.П., Строганов М.П. Аппроксимация многоэкстремальных функций и ее приложения в технических системах// Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2011. № 2. С. 113-119.

41. Терехина А.В. Сравнительная оценка алгоритмов сжатия информации на основе метода Прони// Современные проблемы науки и образования. №1 2013

42. Zhaohua Wu, Norden E. Huang. Ensemble Empirical Mode Decomposition: A Noise Assisted Data Analysis Method. Advances in Adaptive Data Analysis Vol.1, No.1 (2009) 1-41.

43. Flandrin, P. Empirical mode decomposition as filter bank / P. Flandrin, P. Confalves, G. Rilling // IEEE Sig. Proc. Lett. - 2004. - Vol. 11, № 2. - P. 112-114.

44. Huang, et al. The empirical mode decomposition and the Hilbert spectrum for nonlinear and non-stationary time series analysis. // Proc. R. Soc. Lond. A. — 1998. — Т. 454. — С. 903—995

45. Долгих Л.А., Мясникова Н.В., Мясникова М.Г.Применение

разложения по эмпирическим модам в задачах цифровой обработки

сигналов// Датчики и системы. 2011. № 5. С. 8-10.

125

46. Мясникова, Н. В. Экспресс-анализ сейсмоакустических сигналов в системах периметровой охранной сигнализации / Н. В. Мясникова, М. П. Берестень // Современные технологии безопасности. - 2003. - № 2. - С. 1718.

47. Мясникова, Н. В. Подход к экспресс-wavelet-анализу на основе адаптивной фильтрации / Н. В. Мясникова, М. П. Берестень // Датчики и системы. - 2004. - № 2. - С. 16-21.

48. Мясникова, Н. В. Экстремальная фильтрация и ее приложения / Н. В. Мясникова, М. П. Берестень // Датчики и системы. - 2004. - № 4. - С. 8-11.

49. Мясникова, Н. В. Методы разложения сигналов на основе экстремальной фильтрации / Н. В. Мясникова, М. П. Берестень, Л. А. Долгих // Датчики и системы. - 2011. - № 2. - С. 8-12.

50. Мясникова, Н. В. Методы разложения сигналов на основе экстремальной фильтрации / Н. В. Мясникова, Л. А. Долгих, М. Г. Мясникова // Датчики и системы. - 2011. - № 5. - С. 8-12.

51. Ломтев Е.А., Применение метода на основе экстремальной фильтрации в задачах сжатия измерительных сигналов/ Е.А. Ломтев, Б.В. Цыпин, А.В. Терехина// Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 2013. № 1. С. 55-59.

52. Азовцев Ю.А., Баркова Н.А., Доронин В.А. Виброакустика и диагностика технологического оборудования // Бумага, картон, целлюлоза. -1999. №5.

53. Артоболевский И.И., Бобровницкий Ю.И., Генкин М.Д. Введение в динамику машин. -М.: Наука, 2000. - 296 с.

54. Барков А.В., Баркова Н.А. Интеллектуальные системы мониторинга и диагностики машин по вибрации // Тр. Петербургского энергетического института повышения квалификации Минтопэнерго Российской Федерации и Института вибрации США (Vibration Institute, USA) // 1999. - Вып. 9. -Санкт-Петербург.

55. Барков А.В., Баркова Н.А., Азовцев А.Ю. Мониторинг и диагностика роторных машин по вибрации. Рекомендации для пользователей систем диагностики. - Санкт-Петербург: СПбГМТУ, 2000.

56. Баркова Н.А. Современное состояние виброакустической диагностики машин. - Санкт-Петербург: СПбГМТУ, 2002.

57. Биргер И.А. Техническая диагностика. - М.: Машиностроение, 1978. -240 с.

58. Генкин М.Д., Соколова А.Г. Виброакустическая диагностика машин и механизмов. -М.: Машиностроение, 1987. - 288 с.

59. Динамические процессы в механизмах с зубчатыми передачами / Под ред. М.Д. Генкина. -М.: Энергия, 1975.

60. Попков В.И., Мишинский Э.Л., Попков О.И. Виброакустическая диагностика в судостроении. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1989, -256 с.

61. Абрамов Ю.А., Грачев А.А., Козлов М.С. Разработка объективного мето-да измерения дефектов по шумности зубчатых передач. Отчет НИРФИ, Горький, 1966.

62. Абрамов Ю.А., Грачев А.А., Козлов М.С. Аппаратура для обнаружения дефектов зубчатых передач по их шумам и вибрациям: Тез. докл. VI Акустическая конференция. - М.: Акустич. ин-т АН СССР, 1968.

63. Ковалевский В.А. Методы оптимальных решений при распознавании изображений. -М.: Наука, 1976.

64. Отчет НИРФИ. Разработка объективного контроля измерения дефектов по шумности зубчатых передач. / Рук. проф. В.А. Зверев. Горький, 1966.

65. Кононенко Ю.А. Методы виброакустической диагностики и их автоматизация при борьбе с вибрациями и шумом листовых печатных

машин: Дис. канд. техн. наук. М., 1974.

127

66. Марпл.-мл. С. Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения: Пер. с англ.. - М.: Мир, 1990. - 584с.

67. Ионов С.В., Козлов В.В., Мясникова М.Г., Цыпин Б.В. Применение методов цифрового спектрального оценивания в задаче измерения параметров сигнала / Измерительная техника. №10, 2010. - С. 2630.

68. Application of methods of digital spectral estima-tion in the measurement of the parameters of a signal Tsypin B.V., Myasnikova M.G., Kozlov V.V., Ionov S.V. Measurement Techniques. 2011. Т. 53. № 10. С. 1118-1124.

69. Мясникова Н.В., Строганов М.П., Берестень М.П. Моделирующие методы спектрального анализа на основе исследования экстремальных значений процесса. Цифровые модели в проектировании и производстве РЭС: Межвуз. сб. науч. тр. 1995;7:59-63.

70. Мясникова Н.В., Строганов М.П., Берестень М.П. Спектральный анализ на основе исследования экстремальных значений процесса. Датчики систем измерения, контроля и управления: Межвуз. сб. науч. тр. 1995;15:80-82.

71. Myasnikova N. V., Lysova N.V Application of Modern Digital Processing Methods in Automated Control Systems. Moscow Workshop on Electronic and Networking Technologies (MWENT).

72. Осадчий Е.П., Берестень М.П., Мясникова Н.В., Строганов М.П. Аппроксимативный способ спектрального анализа. Открытия. Изобретения. 1987;35:138

73. Ионов С.В., Козлов В.В., Мясникова М.Г., Цыпин Б.В. Применение методов цифрового спектрального оценивания в задаче измерения параметров сигнала / Измерительная техника. №10, 2010. - С. 26-30.

74. Мясникова, Н. В. Экспресс-метод определения спектрального состава сигнала на основе экстремальной фильтрации / Н. В. Мясникова, Н. В. Лысова // Моделирование, оптимизация и информационные технологии. -2022. - Т. 10. - № 2(37).

75. Мясникова, Н. В. Спектральный анализ на основе времяимпульсной модуляции сигнала / Н. В. Мясникова // Приборы и системы управления. - 1999. - № 11. - С. 54-58.

76. Мясникова, Н. В. Спектральный анализ сигналов на основе аппроксимации функцией синуса малых аргументов / Н. В. Мясникова // Метрология. - 2000. - № 9. - С. 3-10.

77. Кей, С.М. Современные методы спектрального анализа: Обзор / С.М.Кей, С.Л. Марпл-мл. // ТИИЭР. - 1981. - №11.

78. Зенов, А. Ю. Применение метода экспресс-анализа для сжатия видеоинформации в системах видеонаблюдения / А. Ю. Зенов // Надежность и качество - 2010 : тр. междунар. симп. : в 2 т. - Пенза : Изд-во ПГУ, 2010. -Т. 1. - С. 212-214.

79. Долгих, Л. А. Применение экспресс-вейвлет-анализа для сжатия изображений / Л. А. Долгих // Проблемы автоматизации и управления в технических системах : тр. междунар. науч.-техн. конф. - Пенза, 2007. - С. 272-273.

80. Ватолин Д. Методы сжатия данных. Устройство архиваторов, сжатие изображений и видео. / Д.Ватолин, А.Ратушняк, М.Смирнов. - М., 2003. - 384с

81. Сэломон, Д. Сжатие данных, изображений и звука / Д. Сэломон. -М: Техносфера, 2004. - 368с.

82. Терехина, А.В. Сравнительная оценка алгоритмов сжатия информации на основе метода Прони/ Современные проблемы науки и образования. 2013. № 1. С. 166.

83. Лысова Н.В., Семенов А.Д., Волков В.В., Каргин В.М. Повышение точности выделения трендовой составляющей временного ряда с использованием сингулярного разложения // Проблемы автоматизации и управления в технических системах: сб.ст. Международной научно-

технической конференции (г.Пенза, 23-25 апреля 2013г.) под ред. д.т.н., проф. М.А. Щербакова. - Пенза: Изд-во ПГУ, 2013. - С. 174-176.

84. Мясникова Н.В., Берестень М.П., Цыпин Б.В., Мясникова М.Г. Использование разложения на эмпирические моды на основе дифференцирования и интегрирования в ИИС // Перспективные информационные технологии: Труды Международной научно-технической конференции. - Самара, 2016. - С. 510-514.

85. Ломтев Е.А., Мясникова М.Г., Мясникова Н.В., Цыпин Б.В. Совершенствование алгоритмов сжатия-восстановления сигналов для систем телеизмерений // Измерительная техника. -2015. - № 3. - С. 11-15.

86. Ломтев Е.А., Применение метода на основе экстремальной фильтрации в задачах сжатия измерительных сигналов/ Е.А. Ломтев, Б.В. Цыпин, А.В. Терехина// Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 2013. № 1. С. 55-59.

87. Пат. 2472287 Российская федерация H03M7/30. Способ и устройство для цифрового сжатия и восстановления сигналов / Дмитриенко А.Г., Мясникова М.Г., Мясникова Н.В., Цыпин Б.В.; заявитель и патентообладатель Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений". -№2011132894/08; заявл. 04.08.2011, Бюл. № 1. - 10с.

88. Приймак А.А. Адаптация метода экстремальной фильтрации для систем реального времени с помощью покадровой обработки сигнала // Инженерный вестник Дона, 2017, №2.

89. Приймак А.А. Использование нейронных сетей для выделения составляющих в режиме реального времени // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2018. №2. C. 18-26.

90. Jamil W., Bouchachia A. Model selection in online learning for times series forecasting // Advances in intelligent systems and computing. 2019. №840. pp. 83-95.

91. MathWorks. Fuzzy Logic Toolbox: User's Guide. The MathWorks, Inc. USA, 2017. - p. 473.

92. Черных, И.В. Simulink среда создания инженерных приложений / И.В. Черных. - М.: Изд-во Диалог-МИФИ, 2004. - 491 с.

93. Солонина, А.И. Цифровая обработка сигналов. Моделирование в Simulink / А.И. Солонина. - СПб.: БХВПетербург, 2012. - 432 с.

94. Дьяконов, В.П. MATLAB. Полный самоучитель / В.П. Дьяков. - М.: Изд-во ДМК Пресс, 2012. - 767 с.

95. Chee-Mun Ong. Dynamic Simulations of Electric Machinery: Using MATLAB/SIMULINK / Chee-Mun Ong. - USA: Prentice Hall, 1998. - p. 688.

96. Подборка видео-лекций по основам Matlab и Simulink. URL: https://exponenta.ru/academy/study_material (дата обращения: 18.11.2021).

97. Малахов, А.А. Основы работы с вычислительной системой Matlab и пакетом визуального моделирования Simulink / А.А. Малахов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. - 56 с.

98. Ревунов М.С., Лысова Н.В. Совершенствование функциональных подсистем управления бумажного производства на основе координирующего нечеткого регулятора и кросскорреляционных измерителей. Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2020;8(4).

99. Ревунов М.С. Повышение эффективности АСУТП формирования бумажного полотна с использованием методов экстремального и нечеткого управления : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06 / Ревунов Максим Сергеевич; [Место защиты: ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет»]. - Пенза, 2020. - 160 с.

100. Стрижнев, А. Г. Автоматизированный синтез цифровых регуляторов на основе дискретных передаточных функций объектов управления / А. Г. Стрижнев, А. Н. Русакович // Информатика. — 2013. — № 3(39). — С. 105-114.

101. Гостев, В. И., Худолий, Д. А., Баранов, А. А. Синтез цифровых

регуляторов систем автоматического управления. — Киев, 2000.

131

102. Гостев, В. И., Стеклов, В. К. Системы автоматического управления с цифровыми регуляторами: Справочник. — Киев, 1998.

103. Стрижнев, А. Г., Ледник, Г. В. Применение цифровых регуляторов в канале регулирования потокосцепления ротора в системе векторного управления // Информатика. — 2011. — № 2 (30). — С. 124-133.

104. Гостев, В. И. Системы управления с цифровыми регуляторами: Справочник. — Киев, 1990.

105. Yahyazadeh M., Haen M. Application of fractional derivative in control functions. Proc. Annual IEEE India Conf. INDICON. 200;1:252-257.

106. Monje C. A., Chen Y., Vinagre B., Xue D., Feliu V. Fractional-order Systems and Controls: Fundamentals and Applications. Advances in Industrial Control. Springer Verlag. 2010.

107. Miller K., Ross B. An introduction iti the fractional calculus and fractional differential equations. Wiley. 1993.

108. Oustaloup А., Melchior P., Lanusse P., Cois O., Dancla F. The CRONE toolbox for Matlab Proc. IEEE Int. Symp. Computer-Aided Control System Design CACSD. 2000;190-195.

109. Bettoua, K. and Charef, A. Control quality enhancement using fractional PIXD controller. International Journal of Systems Science Vol. 40, No. 8,2009, pp. 875-888.

110. Xue D., Chen Y. Atherton D. P. Linear Feedback Control- Analysis and Design with MATLAB (Advances in Design and Control), 1st ed. Philadelphia, PA, USA: Society for Industrial and Applied Mathematics. 2008.

111. Заворин А.Н., Ядрышников О. Д., Жмудь В.А. Усовершенствование качественных характеристик систем управления с обратной связью при использовании ПИ2Д2-регулятора. Сборник научных трудов НГТУ. Новосибирск. 2010. 4 (62). С.41 - 50.

112. A. Tepljakov, E. Petlenkov, E. Petlenkov, J. BelikovJ FOMCON:

Fractional-order modeling and control toolbox for MATLAB// Proc. 18th Int

Mixed Design of Integrated Circuits and Systems (MIXDES) Conference, 2011

132

113. A. Cabada, J.A. Cid, L. Lopez-Somoza, Maximum Principles for the Hill's Equation (Academic Press, New York City, 2017)

114. K. Astrom and T. Hagglund, PID Controllers: Theory, Design, and Tuning, 2nd ed. The Instrumentation, Systems, and Automation Society (ISA), 1995.

115. Лысова Н.В., Мясникова Н.В. Применение регуляторов с дробными степенями для регулирования параметров технологических процессов. Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2020;8(4). Доступно по: https://moitvivt.ru/ru/journal/pdf?id=876

116. Оптимальное управление, Галеев Э.М., Зеликин М.И., Конягин С.В. и др. МЦНМО, 2008.

117. Оптимальное управление, Алексеев В.М., Тихомиров В.М., Фомин С.В., М. Наука, 1979.

118. Мангасарян, О. Л. (1966). "Достаточные условия для оптимального управления нелинейными системами". SIAM Journal on Control. 4 (1): 139152.

119. Камьен, Мортон И.; Шварц, Нэнси Л. (1971). "Достаточные условия в теории оптимального управления". Журнал экономической теории. 3 (2): 207-214

120. Чжоу, Х. Ю. (1990). "Принцип максимума, динамическое программирование и их связь в детерминированном управлении". Журнал теории и приложений оптимизации. 65 (2): 363-373.

121. В. А. Иванов, А. С. Ющенко. Теория дискретных систем автоматического управления. — М.: Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана, 2015. — 352 с.

122. N Lysova, N Myasnikova, Optimal paper web weight control system based on the Pontryagin's maximum principle, E3S Web of Conferences, Vol. 244, 04013 (2021)

123. N. Lysova, N. Myasnikova. Optimal System for Controlling Paper Web Formation/ Lecture Notes in Networks and Systems book series (LNNS, volume 246). pp 853-860.

124. Gligor, A., Turc, T. Development of a Service Oriented SCADA System // Procedia Economics and Finance. 2012. No. 3. pp. 265-261.

125. Byres E.J, Franz M., Miller D. The Use of Attack Trees in Assessing Vulnerabilities in SCADA System // Proceedings of the International Infrastructure Survivability Workshop (IISW'04). 2004. pp. 3-10.

126. Towards Modeling of Digital Ecosystems for Cultural Heritage / D. Dochev, R. Pavlov, D. Paneva-Marinova, L. Pavlova // Digital Presentation and Preservation of Cultural and Scientific Heritage. 2019. Vol. 9. pp. 77-88.

127. Almalawi A. An unsupervised anomaly-based detection approach for integrity attacks on SCADA systems // Computers & Security. 2014. Vol. 46. pp. 94-110.

128. Alakbarov R.G., Hashimov M.A. Migration issues of SCADA systems to the cloud computing environment (review) // SOCAR Proceedings. 2020. No 3. pp. 155-164. DOI: 10.5510/OGP20200300457.

129. Прошин Д.И., Гурьянов Л.В. Проблемы выбора инструментальных средств построения SCADA-систем // Информатизация и Системы Управления в Промышленности. 2010. № 1(25). С. 21-25.

130. Сабирова Ю.А. SCADA-системы. Современные технологии автоматизации // Аллея науки. 2019. Т. 1. № 1(28). С. 27-30.

131. Андреев Е.Б., Куцевич Н.А., Синенко О.В. SCADA-системы: взгляд изнутри М. : Издательство «РТСофт», 2004. 176 с.

132. Варламов И. Г. SCADA нового поколения. Эволюция технологий

— революция системостроения // Автоматизация и IT в энергетике. — 2016.

— №2 (79). — С. 28-32.

133. MasterSCADA 4D [Электронный ресурс]. URL: http://masterscada.ru/ masterscada4d (дата обращения: 09.04.2022).

134. InTouch — Wonderware Russia [Электронный ресурс]. URL: https://www.wonderware.ru (дата обращения: 09.04.2022).

135. Калайджян А. Х., Цветков А.Н., Обзор современных SCADA-систем. КИП и автоматика: обслуживание и ремонт. 2021;11.

136. Конюх В.Л. Компьютерная автоматизация в промышленности. М. : Издательство «Бестселлер», 2006. 237 с.

137. Прошин Д.И., Гурьянов Л.В. Информационно-измерительная система технического учета электроэнергии на основе SCADA/HMI DataRate 2.0 // Промышленные АСУ и контроллеры. 2008. № 7. С. 10-11.

138. Прошин Д.И. DataRate - новое слово в HMI // Control Engineering Russia. 2007. № 1. С. 135-158.

139. Гурьянов Л.В., Слета В.Д., Соколов К.А. Объектный подход -основа разработки современных автоматизированных систем учета энергоресурсов // Автоматизация в промышленности. 2013. № 11. С. 26-28.

140. Osman F.A., Hashem M.Y., Eltokhy M.R. Secured cloud SCADA system implementation for industrial applications // Multimedia Tools and Applications. 2022. Vol. 7 (81). pp. 9989-10005. DOI: 10.1007/s11042-022-12130-9.

141. Лысова Н.В., Никулин С.В. Стабилизация режимов работы напорного устройства бумагоделательной машины // Современные технологии, в задачах управления, автоматики и обработки информации: Сборник трудов XXIV Международного научно-технического семинара, 1319 сентября 2015г., Алушта. - М.: Изд-во МГПУПИ, 2015. - С. 264.

142. Лысова Н.В., Никулин С.В. Математическая модель отлива бумажной массы на сетку бумагоделательной машины // Проблемы автоматизации и управления в технических системах: сб.ст. XXXII Международной научно-технической конференции, (г.Пенза, 6-8 июня 2017г.): в 2 т./ под ред. д.т.н., проф. М.А. Щербакова.- Пенза: Изд-во ПГУ, 2017. - Т.1. С. 217-220

143. Лысова Н.В., Никулин С.В. Математическая модель напорного устройства закрытого типа с воздушной подушкой // Проблемы автоматизации и управления в технических системах : посвященной 55-летию образования кафедры «Автоматика и телемеханика». Пенза, 2019. С. 264-269.

144. Лысова Н.В., Никулин С.В., Семенов А.Д. Моделирование системы экстремального регулирования дисперсии веса бумажного полотна // Перспективные информационные технологии (ПИТ 2017): труды Международной научно-технической конференции / под ред. С.А. Прохорова. - Самара: Издательство Самарского научного центра РАН, 2017. - С. 932-935 .

145. Matrikon Inc.: официальный сайт компании. URL: https://matrikonopc.com (дата обращения: 12.05.2022).

146. Документация MATLAB: официальный сайт компании. URL: https://www.mathworks.com/help/matlab/index.html (дата обращения: 12.05.2022).

147. Быстрая разработка - SCADA DataRate: официальный сайт компании. URL: https://www.scadadatarate.ru/vozmozhnosti/bystraya-razrabotka/ (дата обращения: 12.05.2022).

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Листинг программы, реализующей 8УБ разложение

% clear dan=U; p=dan;

n=length(dan); t=0:1:(n-1); plot(t,p),grid %pause

% Выбор размерности матрицы l=56;

k=length(p)-l+1; clear X

% Формирование матрицы for j=1:k

X(: j)=p(j:j+l-1);

end

ttt=cputime;

% SVD-разложение S=X*X'; [U,D]=eig(S); V=X'*U*inv(sqrt(D)); xs=zeros(1,n); for i1=1:l

A=sqrt(D(i 1,i1))*U(:,i1)*V(:,i1)'; for m=2:k+l i=0;j=2;x=0;z=0; while i<k & j>1 i=i+1;

j=m-i; if j<l+1 x=x+A(j,i); z=z+1; end end xc(m-1)=x/z; end

xo(i1,:)=xc; end

trud=cputime-ttt plot(xo(end,:)),grid %for k=1:10

%plot(t,xo(end-k-1 : end-k,:)),grid

%pause

%end

sk(l)=std(xo(l,:)); e=zeros(1,42); hold on for i=1:42

pr=sum(xo(end-i:end,:));

plot(t,p'-pr),grid

pause

hold on;e(i)=std(p'-pr); plot(e),grid end

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Листинг программы, реализующей ЭФ

function y=extremf(u); global Aa Af Alf fil fs N B dt; global nu enu emul l_l f; w=7;lt=1;pt=0;NN=length(u);%dt=3.2500e-04 dt=1/fs; while lt<6, if and(pt==0,w>3), k=1;

if l_l==1 ,figure(2);subplot(4,1,1 );hold on;plot(u);end; for j=2: length(u)-1,

if (u(j+1 )-u(j )).*(u(j )-u(j -1))<0, if lt==1, enu(lt,k)=j; else enu(lt,k)=enu(lt- 1,j); end;

emu(k)=u(j); k=k+1; end; end;

w=k-1;nu(lt)=w; if w>2,

s=0;sis=0;sk=0; for j=2:k-2,

emu1(lt,j)=-1/4*emu(j - 1)+1/2*emu(j)-1/4*emu(j+1); s=s+abs(emu 1 (lt,j));

if not( or(emu1(lt,j)==0,emu1(lt,j-1)==0) ),sk=sk+1; sis=sis+(log(abs(emu1(lt,j)))-log(abs(emu1(lt,j-1))))./(enu(lt,j)-enu(lt,j-

1));end;

emu2(j)=1/4*emu(j - 1)+1/2*emu(j)+1/4*emu(j+1); end;

emu 1(lt,1)=1/2 * emu(1)+1/2* emu(2); emu 1 (lt,k-1)=1/2* emu(k-2 )+1/2* emu(k-1); emu2(1)=1/2*emu(1)+1/2*emu(2); emu2 (k-1 )=1/2* emu(k-2 )+1/2* emu(k-1); s=s+abs(emu1(lt, 1 ))+abs(emu1(lt,k-1)); sis=sis+log(abs(emu1(lt,1)))+log(abs(emu1(lt,k-1))); Af(lt)=w/( 2*( enu(lt,nu(lt))-enu(lt, 1)) )/(1/fs); %nu(lt)/2/NN* fs; %enu(lt,nu(lt))

Aa(lt)=s/(nu(lt));Alf(lt)=sis/sk/Af(lt)/2/pi * fs; fil(lt)=enu(1 ,lt)/fs; fil(lt)=enu(lt,1);

else

Af(lt)=w/( 2*( enu(lt,nu(lt))-enu(lt,1)) )/(1/fs); ss=0;

for l=1:w, ss=ss+abs(emu(l)); sis=sis+log(abs(emu(l)))./l/dt; end;

Aa(lt)=ss/(w+1);Alf(lt)=sis/w/Af(lt)/2/pi;fil(lt)=enu(lt,1);

end; clear u;

u(1: w)=emu2( 1:w); pt=1;

for j=2:k-1,

if (u(j-1)*u(j)<0), pt=1*pt; else pt=pt*0;

end; end;

end; lt=lt+1; end;

for j=1 :lt—1, end;

for j=1 :lt—1, clear enn emn;

enn=enu(j ,1:nu(j ));emn=emu 1(j,1:nu(j )); for ll=1:nu(j)-1,

for ii=enn(ll):enn(ll+1), uq=enn(ll+1 )-enn(ll); apprn(ii)=(emn(ll)+emn(ll+1 ))/2+(emn(ll)-emn(ll+1 ))/2*cos(pi*(ii-enn(ll))/(enn(ll+1 )-enn(ll)));

atn(ii)=ii;

end;; end;

for ii=1:enn(1)-1,

apprn(ii)=(emn(1 )+emn(2))/2+(emn(1 )-emn(2))/2 * co s(pi * (ii-enn(1 ))/(enn(2)-enn( 1 ))); atn(ii)=ii; end;

for ii=enn(nu(j))+l:NN,

apprn(ii)=(emn(nu(j ))+emn(nu(j )-1 ))/2+(emn(nu(j ))+emn(nu(j )-l))/2*cos(pi* (ii-enn(nu(j )-1 ))/(enn(nu(j ))-enn(nu(j )-1)));

atn(ii)=ii;

end;

rt=atn;ru=apprn;

B(j,l:NN)=ru;

end;

if length(Aa)==l, Af(2)=0;Aa(2)=0;Alf(2)=0;fil(2)=0;

Af(3)=0;Aa(3)=0;Alf(3)=0;fil(3)=0; end;if length(Aa)==2,

Af(3)=0;Aa(3)=0; Alf(3)=0;fil(3)=0; end;

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Акты внедрения результатов диссертационного исследования

УТВКРЖДАК)

IIioiuhh В.Г.

« »

20

AK"!'

о внедрении результатов диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Лмсоной Haiu.ii.ii Владимировны

Научно-техническая комиссия ОАО «МАЯК» в составе:

1. Нику лин C.B. к.т.и, начальник отдела АСУТП 1пектроцсха;

2. Романов A.C. - начальник лаборатории КИНиА. i данный метролог;

3. Миронов A.M. - ведущий инженер программист;

состаиила настояпшй акт о том, что результаты диссертационной работы ЛысоаоД Н.В. использованы при проектировании АСУ ТП бумагоделательной машины В частности, применяются:

• алгоритм обработки информации на основе экстремальной фильтрации для повышения быстродействия системы с сохранением точности формирования массы квадратно! о метра бу мажного полотна;

• алгоритм управления формированием массы квадратного метра бумажного полотна с использованием метода оптимального регулирования, основанного на принципе максимума Понтрягнна;

• методика визуализации, анализа и архивирования информации о точности формирования массы квадратного метра бумажного полотна на основе использования SCADA-сисгем ы.

Использование указанных результатов позволяет повысить быстродействие алгоритмов обработки информации и управления автоматизированной системы

Миронов A.M.

Никулин C.B.

Романов A.C.

Генерал

«

/

ЮКОПОВ О.В.

[ф «КРУГ»

АКТ

о внедрении (использовании) результатов диссертационной работы, представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук, Лысовой Натальи Владимировны

Научно-техническая комиссия ОС Ю НПФ «КРУГ» составила настоящий акт о том. что результаты диссертационной работы Лысовой Н.В. на тему «Повышение быстродействия алгоритмов обработки информации и управления автоматизированной системы формирования бумажного полотна» использованы при проектировании автоматизированных систем управления объектами с непрерывным или периодическим характером протекания технологических процессов. В частности применяются:

- методика визуализации, анализа и архивирования информации на основе использования БСАПА-снстемы с применением алгоритма для обеспечения взаимодействия и передачи данных между элементами виртуальной системы с использованием программного пакета МаЫкоп ОРС;

- алгоритм обработки информации на основе экстремальной фильтрации для повышения быстродействия систем управления и для повышения степени сжатия трендов. В результате внедрения была докаина возможность применения метода экстремальной фильтрации и получена степень сжатия трендов в 4 раза.

Технический директор

Зам. технического директора по ОВ

Начальник департамента АСУ ТП

УТВЕРЖДАЮ

ОУ ВО «ПГУ»

АКТ

о внедрении (использовании ) результатов диссертационной работы, на соискание ученой степени кандидата технических наук, Лысовой Натальи Владимировны

Комиссия в составе зав. кафедрой АиТ. д.т.н., профессора Щербакова М.А.. декана ФИТЭ. д.ф-м.н.. профессора Кревчика В.Д., директора ПИ, д.т.н., профессора Козлова Г .В. составила настоящий акт о том. что результаты диссертационной работы Лысовой Н.В. использованы при модернизации конспекта лекций и разработке методических материалов к лабораторным работам и курсовому проектированию по дисциплине «Автоматизированные информационно-управляющие системы» в рамках программы подготовки бакалавров по напраазению 27.03.04 «Управление в технических системах».

Разработанная соискателем виртуальная система управления напорным устройством бумагоделательной машины с применением предложенных в диссертации алгоритмов также использована при проведении лабораторных занятий и курсового проектирования по дисциплинам «Автоматизированные системы мониторинга технологических процессов» и «Автоматизация технологических процессов и производств» в рамках подготовки магистрантов по направления 27.04.04 «Управление в технических системах» (магистерская программа «Интеллектуальные системы управления»).

Внедрение в учебный процесс результатов диссертационного исследования Лысовой Н.В. способствует повышению эффективности освоения студентами и магистрантами основных принципов проектирования автоматизированных систем управления и приобретению практических навыков, необходимых для разработки БСАОЛ-систем.

Заведующий кафедрой АиТ ^ЛХЛ^!^^ М.А. Щербаков Декан ФИТЭ В Л Кревчик

Директор ПИ / ¿¿^ Г В Козлов

УТВЕРЖДАЮ

раооте

7 ^Ш%нзГГУ>>

0 д

« ^ »_ ■. ' ■ /у2022 г.

СПРАВКА

об использовании результатов диссертационной работы Лысовой Натальи

Владимировны «Повышение быстродействия алгоритмов обработки информации и управления автоматизированной системы формирования бумажного полотна», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Настоящей справкой подтверждается использование полученных научных результатов диссертационной работы Лысовой Н.В., выполненной на СТеПСНИ каидидата технических наук, в учебном процессе г Пенза- <<Пепзенский государственный технологический университет»,

алгоритма обработки информации на основе экстремальной фильтрации для повышения быстродействия системы при модернизации конспекта лекций и проведении лабораторных работ по дисциплине «Интегрированные системы проектирования и управления автоматизированных и автоматических производств» для Образовательной программы «Автоматизация технологических процессов и производств (в промышленности)»;

разработанных элементов ЯСАОА-системы для динамической визуализации, анализа и архивирования информации при проведении лабораторных работ и курсового проектирования по дисциплине «Интегрированные автоматизированные комплексы и современные ЯСАОЛ-системы» для образовательной программы «Автоматизация технологических процессов и производств (в промышленности)».

Реализация полученных автором результатов исследований и разработанного комплекса программ позволила повысить эффективность и качество у чебного процесса.

Декан факультета промышленных технологий, к.т.н., доцент

Зав. кафедрой

«Автоматизация и управление», К.Т.Н., доцент

елюдов

О.В. Ермилина

Актив

Чтобы с