Разработка квазистатических окрестностных систем и их применение в задаче управления температурным режимом стадии диффузии производства сахара тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат наук Канюгина Анастасия Сергеевна

• Канюгина Анастасия Сергеевна
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Канюгина Анастасия Сергеевна

Введение

1. Проблемы моделирования и управления технологическими процессами производства сахара

1.1. Основные стадии процесса производства сахара

1.2. Получение диффузионного сока в диффузионных аппаратах различных типов

1.3. Особенности управления технологическим процессом получения диффузионного сока

1.4. Состояние проблемы управления технологическими параметрами стадии диффузии свеклосахарного производства

1.5. Обзор существующих методов управления линейными и нелинейными статическими окрестностными системами

1.6. Постановка задач исследования

2. Кластеризация окрестностных структур

2.1. Постановка задачи кластеризации окрестностных структур

2.2. Окрестностная структура и окрестностная структура с векторами экспериментальных данных

2.3. Метрики на совокупности вершин окрестностной структуры

2.4. Комбинированные метрики на совокупности вершин окрестностной структуры с векторами экспериментальных данных

2.5. Кластеризация окрестностной структуры и окрестностностной структуры с векторами экспериментальных данных

2.6. Примеры кластеризации окрестностностных структур по связям и векторам экспериментальных данных

2.6.1. Пример кластеризации окрестностной структуры

2.6.2. Пример кластеризации окрестностной структуры с векторами экспериментальных данных

2.7. Окрестностные структуры со свободными и заданными связями

2.7.1. Свободные и заданные связи

2.7.2. Векторы экспериментальных данных

2.7.3. Линейные реализации окрестностных структур

2.7.4. Идентификация линейной окрестностной системы

2.7.5. Комбинированная метрика на совокупности вершин окрестностной структуры со свободными и заданными связями

2.7.6. Кластеризация окрестностных структур со свободными и заданными связями

2.8. Выводы

3. Идентификация и управление квазистатическими окрестностными системами

3.1. Вершинные и реляционные окрестностные структуры

3.2. Вершинные и реляционные окрестностные системы

3.3. Обработка информации и идентификация номинальных режимов

3.4. Квазистатические композиции номинальных режимов

3.4.1. Квазистатические окрестностные системы для номинальных режимов по входам

3.4.2. Квазистатические окрестностные системы для номинальных режимов по узлам

3.5. Моделирование дискретных и непрерывных переходов в квазистатической схеме

3.5.1. Дискретный и непрерывный случай для номинальных режимов по входам

3.5.2. Дискретный и непрерывный случай для номинальных режимов по узлам

3.6. Управление вблизи номинального режима

3.7. Управление квазистатическими композициями номинальных режимов

3.7.1. Управление квазистатическими окрестностными системами с номинальными режимами по входам

3.7.2. Управление квазистатическими окрестностными системами с номинальными режимами по узлам

3.8. Управление линейной окрестностной системой в динамическом случае

3.9. Выводы

4. Применение квазистатических окрестностных систем в задаче управления температурным режимом стадией диффузии производства сахара

4.1. Системный анализ и окрестностное моделирование процесса экстрагирования

4.2. Предварительная обработка исходных данных

4.3. Линейная окрестностная система: построение и параметрическая идентификация

4.4. Построение общей билинейной окрестностной системы на основе уравнений теплового баланса

4.5. Параметрическая идентификация общей билинейной окрестностной системы

4.6. Кластеризация данных и идентификация номинальных режимов

4.7. Построение квазистатической окрестностной системы стадии диффузии с несколькими номинальными режимами процесса экстрагирования103

4.8. Управление температурным режимом стадии диффузии производства сахара на основе квазистатической окрестностной системы

4.9. Выводы

Заключение

Список литературы Приложения

110

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка квазистатических окрестностных систем и их применение в задаче управления температурным режимом стадии диффузии производства сахара»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В задачах управления распределенными или многостадийными производственными процессами возникает проблема перехода от технологической схемы производства к математической модели. Удобным инструментом системного анализа и математического моделирования технологических схем являются окрестностные структуры и системы. Это статические или дискретные динамические системы уравнений на ориентированном графе с набором переменных в вершинах и ребрах графа. Управление сложным распределенным производственным процессом вблизи номинального режима обычно осуществляется в предположении, что такому режиму соответствует стационарная точка некоторой динамической системы, и потому для управления процессом можно использовать локальную статическую линейную или билинейную окрестностную модель. Управление статической системой осуществляется на основе пропорционального регулирования: значения управляющих воздействий определяются по отклонениям от параметров номинального режима.

Теория окрестностных систем и связанные с ними задачи управления рассматривались в работах С.Л.Блюмина, А.М.Шмырина, Н.Н.Карабутова и других. В частности, в этих работах рассматривалась задача управления статическими линейными и билинейными окрестностными системами.

Переход от линейного случая к билинейному оставляет нас в рамках локального управления одним номинальным режимом системы, в то время как достаточно типичной является ситуация, когда номинальных режимов несколько и диспетчер производства изменяет управляющие переменные в зависимости от внешних входных данных или входных данных узлов. Построение более сложной динамической системы, описывающей переходные режимы (а не только номинальные) на основе данных наблюдений, то есть регрессионными методами, обычно не дает хороших результатов. Поэтому для управления распределенными производственными процессами с несколькими номинальными режимами

актуальной является задача объединения локальных статических окрестностных систем, описывающих номинальные режимы, в общую окрестностную систему с общим законом управления, имитирующем действия диспетчера как по стабилизации режимов, так и по переводу процесса из одного номинального режима в другой. Схемы такого объединения должны учитывать, в частности, варианты зависимости этих локальных режимов и переключений, как от внешних условий (внешних входов), так и от внутренних состояний узлов системы. В работе предлагается метод решения описанной актуальной задачи в рамках теории квазистатических окрестностных систем.

Разработанная методика применяется для решения задачи управления температурными параметрами стадии диффузии производства сахара в диффузионных аппаратах колонного типа в условиях зависимости номинального температурного режима от качества сахарной свеклы.

При оценке степени научной разработанности темы следует отметить, что различные аспекты проблемы управления технологическими параметрами свеклосахарного производства рассматривались в исследованиях многих авторов, в частности, в работах Н.Г. Кульневой, А.В. Кульнева, Ю.С. Сербулова, С.А. Ляшенко и других. Задача управления температурным режимом изучалась, в основном, для диффузионных аппаратов наклонного типа и соответствующие схемы управления не могут быть адаптированы для аппаратов колонного типа, основанных на совершенно другом технологическом решении. К тому же существующие схемы управления не рассматривают выбор температурного режима от качества перерабатываемой свеклы. Таким образом, проблема управления температурными параметрами стадии диффузии в диффузионных аппаратах колонного типа в условиях зависимости номинального температурного режима от качества сахарной свеклы остается актуальной.

Тематика диссертационной работы связана с научными направлениями Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Липецкий государственный технический университет»

«Исследование и разработка методов и алгоритмов прикладной математики для идентификации технологических и сопровождающих процессов» и «Современные сложные системы управления».

Цель работы и задачи исследования. Целью работы является разработка и исследование методов управления статическими распределенными системами с несколькими номинальными режимами, заданными технологически или определяемыми на основе кластеризации экспериментальных данных. В соответствии с целью были поставлены и решены следующие задачи:

- обзор существующих методов управления линейными и нелинейными статическими окрестностными системами;

- разработка алгоритмов кластеризации окрестностных структур и окрестностных структур с векторами экспериментальных данных;

- разработка квазистатической схемы объединения в общую систему нескольких окрестностных систем, описывающих локальные номинальные режимы распределенного производственного процесса;

- решение задачи статического управления вблизи номинального режима и задачи управления распределенной системой с несколькими номинальными режимами на основе квазистатической схемы;

-разработка квазистатической окрестностной системы с несколькими номинальными температурными режимами для решения задачи управления температурными параметрами стадии диффузии производства сахара.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие результаты, отличающиеся научной новизной:

- определены комбинированные метрики на совокупности вершин окрестностной структуры, снабженной набором экспериментальных данных, отличающиеся наличием параметров и позволяющие оценивать сходство вершин структуры по связям, по данным и по связям вместе с данными с выбираемым приоритетом (весом) связей или данных;

- разработаны соответствующие комбинированным метрикам алгоритмы кластеризации структур, отличающиеся возможностью уменьшать количество вершин структуры с учетом или без учета данных и позволяющие кластеризовать окрестностные структуры с минимальной потерей информации;

- определены реляционные окрестностные системы, обобщающие класс окрестностных систем, отличающиеся от них большей гибкостью и позволяющие упростить этап системного анализа технологической схемы распределенного многостадийного производства и этап построения соответствующей этой схеме окрестностной системы для дальнейшего решения задач управления;

- рассмотрен класс квазистатических окрестностных систем, отличающихся наличием в них дискретных или непрерывных комбинаций локальных окрестностных систем и позволяющих решать задачи управления объектами с несколькими номинальными режимами или с режимами, являющимися комбинациями номинальных режимов отдельных узлов системы;

- разработана квазистатическая окрестностная система, отличающаяся учетом зависимости номинального температурного режима от качества перерабатываемой сахарной свеклы и позволяющая решать задачи управления температурными параметрами стадии диффузии производства сахара.

Теоретическая и практическая значимость. Теоретическая значимость результатов диссертации заключается в разработанной схеме объединения нескольких локальных линейных окрестностных систем в одну общую квазистатическую систему, линейную по управляющим параметрам.

Практическая значимость результатов диссертации заключается в построении квазистатической окрестностной системы с несколькими номинальными температурными режимами и переходными режимами, позволяющей управлять температурными параметрами стадии диффузии производства сахара в диффузионных аппаратах колонного типа в условиях зависимости номинального температурного режима от качества сахарной свеклы.

Объект исследования. Сложные распределенные производственные процессы с несколькими номинальными режимами.

Предмет исследования. Управление сложными распределенными производственными процессами с несколькими номинальными режимами.

Методология и методы исследования. В качестве теоретической и методологической основы диссертационного исследования использованы методы системного анализа, теории графов, математической статистики, математического моделирования, теории управления, вычислительные эксперименты. Положения, выносимые на защиту:

-комбинированные метрики на совокупности вершин окрестностной структуры, снабженной набором экспериментальных данных, и соответствующие этим комбинированным метрикам алгоритмы кластеризации структур;

-реляционные окрестностные системы, обобщающие класс окрестностных систем;

-квазистатическая схема объединения в общую систему нескольких окрестностных систем, описывающих локальные номинальные режимы распределенного производственного процесса;

-статическое управление вблизи номинального режима и управление распределенной системой с несколькими номинальными режимами на основе квазистатической схемы;

-квазистатическая окрестностная система для задачи управления температурными параметрами стадии диффузии производства сахара и получение для этой системы формулы статического пропорционального управления температурами.

Тематика работы соответствует следующим пунктам паспорта специальности 05.13.01:

п. 4 «Разработка методов и алгоритмов решения задач системного анализа, оптимизации, управления, принятия решений и обработки информации»

соответствует разработке алгоритмов кластеризации окрестностных структур и окрестностных структур с кортежами экспериментальных данных;

п. 6 «Методы идентификации систем управления на основе ретроспективной, текущей и экспертной информации» соответствует 1) разработке квазистатической схемы объединения нескольких окрестностных систем, описывающих локальные номинальные режимы распределенного производственного процесса; 2) обработке данных и идентификации номинальных режимов;

п. 7 «Методы и алгоритмы структурно-параметрического синтеза и идентификации сложных систем» соответствует 1) определению реляционных окрестностных систем, обобщающих класс окрестностных систем; 2) идентификации квазистатических композиций номинальных режимов.

Степень достоверности результатов работы. Достоверность результатов диссертации подтверждается проведенными в достаточном объеме вычислительными экспериментами, практической реализацией методов управления статическими распределенными системами с несколькими номинальными режимами в производственных условиях, сравнительным анализом полученных результатов с производственными данными.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы рекомендованы к использованию на структурном подразделении «Боринский сахарный завод» акционерного общества «Агропромышленное объединение «Аврора» для управления температурными параметрами стадии диффузии.

Теоретические результаты диссертации используются в учебном процессе Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Липецкий государственный технический университет» при выполнении курсовых работ по дисциплине «Спецглавы системного анализа», а также подготовке выпускных квалификационных работ.

Апробация работы. Теоретические и практические результаты работы докладывались и обсуждались на международных конференциях: XXI-th International Open Science Conference «Modern informatization problems in the technological and telecommunication systems analysis and synthesis» (Yelm, WA, USA, 2016), IX Международная конференция «Современные методы прикладной математики, теории управления и компьютерных технологий» («ПМТУКТ-2016») (Воронеж, 2016), XXII-th International Open Science Conference «Modern informatization problems in the technological and telecommunication systems analysis and synthesis» (Yelm, WA, USA, 2017), Международная конференция «Понтрягинские чтения - XXVIII» (Воронеж, 2017), XII Международная научно-практическая конференция «Современные сложные системы управления HTCS'2017»: (Липецк, 2017), XIII Международная научно-практическая конференция «Современные сложные системы управления HTCS'2018»: (Старый Оскол, 2018) а также на научных семинарах кафедры высшей математики Липецкого государственного технического университета.

Научная работа по теме диссертационного исследования проводилась в рамках научного проекта, поддержанного грантом РФФИ «Создание информационно-аналитической технологии моделирования и управления распределёнными техническими системами на основе динамических билинейных окрестностных моделей», проект №2 16-07-00854 (2016-2019 г).

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 19 печатных работах, из них 4 статьи в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных в Перечне ВАК, 4 - в изданиях, входящих в международную систему цитирования Scopus, 2 свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ.

В работах, написанных в соавторстве и приведенных в автореферате, лично соискателем получены следующие результаты: [1,5,11,18,] - определение метрик на совокупности вершин окрестностной структуры и окрестностной структуры с векторами экспериментальных данных; [1] - разработка алгоритма кластеризации

окрестностной структуры; [2,16] - разработка алгоритма получения систем уравнений для узлов (вертексная система) и систем уравнений для узлов и связей (реляционная система); [3] - разработка квазистатической линейной реляционной модели стадии диффузии производства сахара; [4,6,7,8,17] - анализ эффективности функционирования технологической схемы получения диффузионного сока, параметрическая идентификация билинейной модели; [7] -оценка адекватности линейной реляционной окрестностной модели; [9,10] -алгоритмическое обеспечение окрестностных систем; [12] - разработка методики перехода от нессиметричной матрицы расстояния к симметричной; [13] -разработка реляционной (блочно-регрессионной) схемы перехода от окрестностной структуры к системе уравнений; [14] - разработка методики параметрической идентификации реляционной (блочно-регрессионной) модели; [15] - разработка адаптивного подхода для реляционной (блочно-регрессионной) модели; [17] -разработка окрестностной структуры стадии диффузии; [18] -разработка методики кластеризации окрестностной структуры с кортежем экспериментальных данных.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Основная часть работы изложена на 122 страницах, содержит 20 рисунков и 9 таблиц. Список литературы содержит 119 наименований.

Во введении обоснована актуальность темы исследования, степень ее разработанности, приведены цель и задачи исследования, научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы, методология и методы диссертационного исследования, положения, выносимые на защиту, степень достоверности и апробация результатов, а также основное содержание работы.

В первой главе рассмотрены общие теоретические положения технологии производства сахара, указаны основные стадии этого сложного многостадийного процесса. Отмечено, что в данной работе основное внимание уделяется стадии диффузии производства сахара, соответствующей процессу извлечения сахарозы

из свекловичной стружки с получением диффузионного сока, с целью разработки математических моделей и алгоритмов управления. Указано, что в качестве математического аппарата используются окрестностные системы, отличающиеся гибкостью описания сложных схем взаимосвязей между элементами системы. Сделан краткий обзор методов идентификации и управления этими системами. Предложена постановка задачи разработки квазистатической окрестностной системы с несколькими номинальными режимами для решения задачи управления температурными параметрами стадии диффузии производства сахара.

Во второй главе рассмотрена задача кластеризации окрестностной структуры. Сформулирована постановка задачи кластеризации окрестностной структуры, которая состоит в определении новой окрестностной структуры в результате объединения сходных вершин в кластеры на основе алгоритмов кластерного анализа с использованием определенной метрики. Определены комбинированные метрики на совокупности вершин окрестностной структуры и совокупности вершин структуры с векторами экспериментальных данных, способные оценивать сходство вершин структуры по связям, по данным и по связям вместе с данными с выбираемым приоритетом (весом) связей или данных. Предложены два варианта алгоритма кластеризации окрестностной структуры и окрестностной структуры с векторами экспериментальных данных по соответствующим комбинированным метрикам: с пошаговым и апостериорным пересчетами матрицы смежностей структуры. По описанным алгоритмам рассмотрены примеры кластеризации.

В третьей главе рассмотрена задача идентификации и управления квазистатическими окрестностными системами. Приведена классификация окрестностных систем как систем на графах, выделены вершинные и реляционные системы. Рассмотрена идентификация номинальных (эмпирических) режимов окрестностной системы на основе кластеризации внешних входных данных системы или кластеризации данных входов для каждого узла системы. Предложена схема объединения нескольких статических окрестностных систем,

описывающих локальные номинальные режимы, в общую квазистатическую окрестностную систему, учитывающую зависимость этих локальных режимов как от внешних условий (внешних входов), так и от внутренних состояний узлов системы. Рассмотрена задача управления вблизи номинального режима и управления квазистатическими композициями нескольких номинальных режимов. Управление в обоих случаях осуществляется по принципу пропорционального регулирования.

Четвертая глава посвящена применению квазистатических окрестностных систем в задаче управления стадией диффузии производства сахара. Рассмотрен технологический процесс получения диффузионного сока в диффузионном аппарате колонного типа с позиции системного анализа. Построены окрестностная структура и соответствующая ей окрестностная система стадии диффузии производства сахара. На основании уравнений теплового баланса с последующим регрессионным уточнением коэффициентов получена билинейная окрестностная система стадии диффузии производства сахара. Линеаризации билинейной системы в центрах кластеров входных данных определяют три локальные статические окрестностные системы, соответствующие трем температурным режимам в зависимости от качества перерабатываемой свеклы. На основе предлагаемого квазистатического подхода локальные статические окрестностные системы объединены в общую квазистатическую окрестностную систему и получен общий закон управления, осуществляемый по принципу пропорционального регулирования и имитирующий действия диспетчера по стабилизации режимов и по переводу процесса из одного режима в другой.

В заключении изложены основные результаты исследования, рекомендации, перспективы дальнейшей разработки темы.

1. ПРОБЛЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ ПРОИЗВОДСТВА САХАРА

В данной главе рассмотрены общие теоретические положения технологии производства сахара, указаны основные стадии этого сложного многостадийного процесса. Отмечено, что в данной работе основное внимание уделяется стадии диффузии производства сахара, соответствующей процессу извлечения сахарозы из свекловичной стружки с получением диффузионного сока, с целью разработки математических моделей и алгоритмов управления. Указано, что в качестве математического аппарата используются окрестностные системы, отличающиеся гибкостью описания сложных схем взаимосвязей между элементами системы. Сделан краткий обзор методов идентификации и управления этими системами. Предложена постановка задачи разработки квазистатической окрестностной системы с несколькими номинальными режимами для решения задачи управления температурными параметрами стадии диффузии производства сахара.

1.1. Основные стадии процесса производства сахара

Производство сахара является сложным многостадийным производственным процессом, состоящим из следующих основных стадий: предварительные операции обработки свеклы; получение диффузионного сока; очистка диффузионного сока; сгущение диффузионного сока до сиропа; кристаллизация сахара [20, 80-82, 84].

К предварительным операциям обработки свеклы относят: подача свеклы на переработку; очистка и мойка свеклы; получение свекловичной стружки. На рисунке 1.1 представлена технологическая схема получения свекловичного сахара.

Рисунок 1.1. - Технологическая схема получения свекловичного сахара

Ленточным транспортером свекловичная стружка подается в диффузионный аппарат непрерывного действия. В диффузионном аппарате происходит извлечение сахарозы из свекловичной стружки противотоком горячей воды (методом диффузии) с получением диффузионного сока. Далее полученный диффузионный сок освобождают от мезги (мелких частичек свеклы) в мезголовушке и направляют на стадию очистки сока. Уловленную мезгу возвращают в диффузионный аппарат. Побочным продуктом процесса извлечения сахарозы является обессахаренная стружка [54]. В результате отжима стружки на прессах получают отжатый жом и жомопрессовую воду. Жомопрессовую воду после термической обработки и очистки от примесей возвращают в диффузионный аппарат. Отжатый жом используют как в сыром, так и в сушеном виде (высушивают в сушильном отделении).

Полученный диффузионный сок содержит не только сахарозу, но и растворимые несахара (около 80%) [82], которые замедляют процесс кристаллизации сахарозы и увеличивают содержание сахара в мелассе (побочном продукте сахарного производства). Для удаления несахаров диффузионный сок очищают. Известно много способов очистки диффузионного сока. Наибольшее распространение получил способ очистки диффузионного сока известью с последующим удалением избытка извести диоксидом. Данная схема очистки включает в себя следующую последовательность операций: предварительная дефекация, основная дефекация, I сатурация, II сатурация, сульфитация, фильтрация [80-82,84].

Очищенный диффузионный сок представляет собой ненасыщенный раствор сахарозы и несахаров. Для выделения сахарозы в виде кристаллов необходимо сгущение сока до получения сиропа. Для этого в выпарной установке из сока выпаривают воду. При выпаривании часть несахаров выпадает в осадок. Поэтому перед увариванием сиропа в вакуум-аппарате он подвергается сульфитации и фильтрованию.

Кристаллизация сахара - завершающая стадия производства сахара. Здесь происходит выделение чистой сахарозы в виде кристаллов сахара. Данный

технологический процесс производится в продуктовом и сушильном отделениях сахарного завода. Рассмотрим трехкристаллизационную схему продуктового отделения. Полученный на этапе выпаривания сироп подают в вакуум-аппарат I, где под разряжением (при низких температурах) происходит его сгущение до состояния пересыщения сахарозой с последующим образованием кристаллов сахара. При уваривании сиропа образуется утфель I, который состоит из кристаллов сахара и межкристальной жидкости (несахара и насыщенный раствор сахара). Из вакуум-аппарата I утфель I поступает в центрифуги, где происходит процесс отделения кристаллов сахара от межкристальной жидкости. Отобранная межкристальная жидкость утфеля I образует оттек I. Для получения чистого белого сахара кристаллы сахара пробеливают в центрифугах горячей водой. Во время пробелки небольшое количество кристаллов растворяется и образуется оттек II, который направляют на варку утфеля I. Полученный влажный сахар-песок высушивают в сушильном отделении и упаковывают.

Отобранный оттек I уваривают в вакуум-аппарате II и получают утфель II. В процессе центрифугирования утфеля II образуется сахар II кристаллизации и оттек III. Сахар II клеруют (растворяют в соке II сатурации) и смешивают с сиропом из выпарной установки, который далее поступает на сульфитацию и варку утфеля I.

Отобранный оттек III уваривают в вакуум-аппарате III и получают утфель III. Утфель III подают в кристаллизатор, где в течение 24-28 ч происходит его кристаллизация охлаждением. Далее утфель III подогревают и центрифугируют в центрифугах с выделением сахара III кристаллизации и оттека IV (меласса). Меласса является побочным продуктом стадии кристаллизации сахара. Сахар III совместно с оттеком I подают на аффинацию (очистку) с последующим образованием аффинационного утфеля. В процессе центрифугирования аффинационного утфеля образуется аффинированный сахар и аффинационный оттек. Аффинационный оттек используют для варки III утфеля. Аффинационный

сахар клеруют и смешивают с сиропом из выпарной установки, который далее поступает на сульфитацию и варку утфеля I.

На сахарных заводах также применяется и двухкристаллизационная схема продуктового отделения (уваривание утфеля I и II). Выбор схемы кристаллизации определяется производственной мощностью сахарного завода.

1.2. Получение диффузионного сока в диффузионных аппаратах различных

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Канюгина Анастасия Сергеевна, 2019 год

- - - - -

о

! О э

? о о 0 Зр § # о go о о

Si? b О ее 5 сР О о О Q° ® Кг о о

ч оо <Ъ о о ^ „о о О О О о ов ° о о

О о О О

1

•10 0 10 20 30 40 50 60 70

Рисунок 4.13. - Точки рассеяния двумерного вектора входных данных

Для идентификации номинальных температурных режимов будем использовать кластеризацию методом - средних, полагая к = 3. На рис. 4.14. три режима выделены разными цветами.

Рисунок 4.14. - Номинальные температурные режимы по входам

Из рисунка 4.14 мы видим, что идентификация номинальных режимов проводилась только на основе данных по подмороженности, апроксимирующие нормальные плотности для режимов являются одномерными. Схожие результаты были получены и при кластеризации данных по подмороженности и дигестии свекловичной стружки. На основе полученных результатов, можно сделать заключение, что показатель подмороженности корнеплодов свеклы является определяющим при выборе температурного режима стадии диффузии производства сахара.

Выделенные номинальные температурные режимы 1-3 в дальнейших вычислениях используются для управления температурными параметрами стадии диффузии производства сахара.

4.7. Построение квазистатической окрестностной системы стадии диффузии с несколькими номинальными режимами процесса экстрагирования

На основе общей билинейной окрестностной системы (4.20)-(4.21) построим квазистатическую окрестностную систему стадии диффузии производства сахара с тремя номинальными режимами и переходными режимами, позволяющую управлять температурными параметрами процесса диффузии. В качестве локальных статических окрестностных систем, описывающих номинальные режимы 1-3, возьмем линейные части тейлоровских разложений уравнений общей билинейной системы (4.20)-(4.21) вблизи этих номинальных режимов (см. глава 3, параграф 3.6).

В качестве переменных управлений примем /м 0, 7м 0, 7п в [37]. Значения остальных переменных /сс, ,Рстр, /Д7Д /ш о, 7Д к, /Ш о + /м о, /П в, /ж о м, 7Жо м заменим соответствующими выборочными средними.

Локальные линеаризации общей билинейной системы вблизи номинальных режимов 1-3, соответствующие локальным статическим окрестностным системам, имеют вид:

= 0,576Гмо + 0,179^о + 0,115ГДК - 24,947; 7* = 0,997ТСС + 0,231 Гпв - 15,538;

(4.22)

Тсс = 0,561 Гмо + 0,175^о + 0,108ГДК - 23,909;

Гд2к = 1,0 387Сс + 0 , 2 1 8 7Пв - 1 7, 3 1 2 ; ( . )

XI = 0,558ГМО + 0,185^о + 0,108ГДК - 24,387;

7Дк = 1 , 0 4 1 7сс + 0, 2 1 8 7пв - 1 7,5 0 6. ( . )

Объединим построенные локальные окрестностные системы, описывающие номинальные температурные режимы 1-3, в общую квазистатическую глобальную систему с помощью непрерывных разбиений единицы (см. глава 3, параграф 3.5, формула 3.21). Квазистатическая окрестностная система стадии диффузии с тремя номинальными температурными режимами и переходными режимами имеет вид:

^ т"3.

СС'

Тсс — <р 1+ <р 2Т^С + <р 3ГС

Тдк = <р 1 Тдк + <р 2Тдк + <р зТдк ;

< - 1 схр , Ч (Р1~ 0 '67 5} 21-'

Т1 271*1,456 Р I 2 1 1,4562 Л'

Г 1 Г(Р2-11,80б)21у I 2 * 5 '0502 +]'

(Р 2 =

271*5,050

ехр

_ 1 Г 1 Г(Р3-32,995)21|

< 3— 2 я * 7' 1 4 дСХР[ 2* 7'1492 +1'

р

<Рг

<Р1+<Р2+Фз

'Г — 1 '..' 3 '

(4.25)

(4.26)

(4.27)

(4.28)

(4.29)

где РГ' г — 1 ' 2 ' 3 - средние подмороженности корнеплодов свеклы, соответствующие номинальному режиму .

4.8. Управление температурным режимом стадии диффузии производства сахара на основе квазистатической окрестностной системы

Рассмотрим задачу управления температурным режимом стадии диффузии производства сахара на основе квазистатической окрестностной системы.

Управление квазистатической системой можно считать линейной

комбинацией с коэффициентами <рГ' г — 1, 2, 3 управлений локальных окрестностных систем вблизи номинальных режимов. Управление вблизи текущего номинального температурного режима осуществляется по принципу пропорционального регулирования, описанного в параграфе 3.6 главы 3. Запишем законы управления для локальных окрестностных систем (4.22)-(4.24) в соответствии с формулами (3.30) и (3.31):

Закон управления для локальной окрестностной системы (4.22):

ЛТ( ЛТ

СС

Дк.

ЛТт

лтъ

А Е

пв

МО

МО-1

о

.0,997

" 0 0,231

0,1151 \лтс

1С

1 СС

о \лт,

Дк

+

0 0,576 0,179 0,231 0 0

АТХ ЛТ, АК

пв

МО

МО

0,576 0,179 0 0

-1 0,115] \ат< 0,997

Д151 \ДТСС - 1 ] И Тдк

(4.30)

(4.31)

Закон управления для локальной окрестностной системы (4.23):

лт( лт,

сс

Дк-1

О 0,1081 \ЛТС

11,038 0 ] [ЛТ,

1 сс

Дк-1

+

О 0,561 0,175 [0,218 О О

АТт ЛТ, Л К

пв

МО

МО

ЛТт

лтъ А к

пв

МО

МО-1

О 0,561 0,175 0,218 О О

-1 0,1081 \ЛТ< 1,038

Д08] ГАТСС

- 1 ] и 7дк

(4.32)

(4.33)

Закон управления для локальной окрестностной системы (4.24):

АТ( АТ,

сс

Дк-1

АТХ ЛТ, АК

пв

МО

МО-1

о

1,041

" о 0,218

0,1081 \АТС

][

1 сс

О ]\АТ,

Дк-1

+

О 0,558 0,185 [0,218 О О

АТХ ЛТЪ АК

пв

МО

МО

0,558 0,185 О О

-1

0,1081 \лтсс

Дк.

,1081 Г 1 , 0 4 1 - 1 ]И 77

(4.34)

(4.35)

Управляемыми переменными ошпаривателя являются /м 0 и 7м 0, поэтому температуру сокостружечной смеси может поддерживаться за счет

одновременного управления переменными и , либо за счет управления каждой из переменных /м 0 и 7м 0 по отдельности. Управляемой переменной диффузионной колонны является температура питательной воды , посредством которой и регулируется температура в диффузионной колонне.

Таким образом, управление температурным режимом стадии диффузии в диффузионном аппарате колонного типа можно осуществлять в трех вариантах:

тремя переменными

пв.

1 МО 5

1 МО,

двумя переменными

пв,

1 МО,

двумя

переменными , . Вычисляя псевдообратные матрицы, запишем формулы статического управления температурами для каждого из трех случаев:

1. Переменные управления 7п в, 7м 0, /м 0:

АТт ЛТ, А К

пв

МО

МО

(4.36)

4,316 -4,329 -1,583 0,182 [-0,492 0,056 ]

+ <Р 2

4,761 -4,587 -1,624 0,175 -0,506 0,054 ]

+ <Р з

4,775 -1,614 -0,535

-4,587 0,174 0,057 ]

ЛТ( ЛТ,

сс

Дк.

2. Переменные управления , в предположении :

лт; лт

пв

MOJ

/ г 4,316 -4,329 1 * - 1 ,

,736 0,199

+ <Р 2

4,761 -4,587 [. - 1,78 2 0, 19 2 ]

+ <Р з

4,775 -4,587 [—1,792 0,193

])[

лт( л т,

сс

дю

(4.37)

3. Переменные управления 7п в, ^ 0 в предположении Л 7м 0 = 0:

ЛТ, ЛК

пв

MOJ

/ г 4,316 -4,329 1 * - 1 ,

,736 0,199

+ <Р 2

4,761 -4,587 [. - 1,78 2 0, 19 2 ]

+ <Р з

4,775 -4,587 [—1,792 0,193

])[

лт( лт

сс

ДKJ

(4.38)

Построение квазистатической окрестностной системы (и, далее, соответствующего закона пропорционального управления) на основе линейной окрестностной системы требует параметрической идентификации локальных линейных статических систем вблизи номинальных температурных режимов 1-3 с последующим их объединением в общую линейную квазистатическую систему с помощью непрерывных разбиений единицы. Мы не приводим соответствующие численные расчеты построения линейной квазистатической системы по той причине, что сравнение квазистатической системы на основе линейной модели и квазистатической системы на основе билинейной модели показало, что формулы пропорционального управления для квазистатическая системы на основе общей билинейной системы лучше отражают осуществляемый диспетчером процесс управления температурным режимом.

4.9. Выводы

В главе 4 получены следующие результаты:

- рассмотрен технологический процесс получения диффузионного сока в диффузионном аппарате колонного типа с позиции системного анализа. Для математической формализации технологического процесса использованы окрестностные структуры и системы. Построены окрестностная структура и

соответствующая ее окрестностная система стадии диффузии производства сахара;

- проведена предварительная обработка исходных данных, включающая в себя также статистический анализ, с целью повышения достоверности данных наблюдений;

- построена линейная окрестностная система. Параметрическая идентификация коэффициентов системы произведена стандартными регрессионными методами;

-построена общая билинейная окрестностная система. Структурная идентификация системы осуществлена на основании уравнений теплового баланса для ошпаривателя и диффузионной колонны. Параметрическая идентификация коэффициентов системы произведена стандартными регрессионными методами. Средняя ошибка уточненной регрессионной модели для ошпаривателя приблизительно в 2 раза меньше ошибки исходной теоретической теплобалансовой. Средняя ошибка уточненной регрессионной модели для диффузионной колонны приблизительно в 3 раза меньше ошибки исходной теоретической теплобалансовой.

- выполнена идентификация номинальных температурных режимов по входам на основе кластеризации внешних входных данных системы. Выделены три номинальных температурных режима, зависящие от качества свеклы;

- на основе общей билинейной окрестностной системы построена квазистатическая окрестностная система стадии диффузии производства сахара с тремя номинальными режимами и переходными режимами, позволяющая управлять температурными параметрами процесса диффузии;

- рассмотрена задача управления температурными параметрами стадии диффузии производства сахара на основе квазистатической окрестностной системы. Получены формулы статического пропорционального управления температурами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По итогам работы построена квазистатическая окрестностная система с тремя номинальными температурными режимами для стадии диффузии производства сахара, на основе которой решена задача управления температурными параметрами процесса диффузии в диффузионном аппарате колонного типа. Результаты апробации разработанного алгоритма управления применительно к СП «Боринский сахарный завод» АО «АПО «Аврора» позволяют сделать вывод о его пригодности, так как полученные расчетные значения управляемых параметров сопоставимы со значениями параметров, задаваемыми в тех же условиях опытным оператором производства. Разработанный алгоритм управления может использоваться для коррекции действий оператора, что способствует эффективности протекания процесса диффузии, а также может служить основой оптимизации, прогнозирования и управления диффузионным процессом сахароварения в производствах, использующих диффузионные аппараты колонного типа.

В рамках работы были получены следующие результаты:

-определены комбинированные метрики на совокупности вершин окрестностной структуры, снабженной набором экспериментальных данных, отличающиеся наличием параметров и позволяющие оценивать сходство вершин структуры по связям, по данным и по связям вместе с данными с выбираемым приоритетом (весом) связей или данных;

- разработаны соответствующие комбинированным метрикам алгоритмы кластеризации структур, отличающиеся возможностью уменьшать количество вершин структуры с учетом или без учета данных и позволяющие кластеризовать окрестностные структуры с минимальной потерей информации;

- определены реляционные окрестностные системы, обобщающие класс окрестностных систем, отличающиеся от них большей гибкостью и позволяющие упростить этап системного анализа технологической схемы распределенного

многостадийного производства и этап построения соответствующей этой схеме окрестностной системы для дальнейшего решения задач управления;

- рассмотрен класс квазистатических окрестностных систем, отличающихся наличием в них дискретных или непрерывных комбинаций локальных окрестностных систем и позволяющих решать задачи управления объектами с несколькими номинальными режимами или с режимами, являющимися комбинациями номинальных режимов отдельных узлов системы;

- построена квазистатическая окрестностная система, отличающаяся учетом зависимости номинального температурного режима от качества перерабатываемой сахарной свеклы и позволяющая решать задачи управления температурными параметрами стадии диффузии производства сахара.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Айвазян, С. А. Прикладная статистика и основы эконометрики / С. А. Айвазян, В. С. Мхитарян. - М.: ЮНИТИ, 2002. - 1022 с.

2. Арбиб, М. Основания теории систем: разложимые системы / М. Арбиб, Э. Мейнс // Математические методы в теории систем. - М.: Мир, 1979. -С. 7-48.

3. Афанасьев, В.Н. Математическая теория конструирования систем управления / В.Н. Афанасьев, В.Б. Колмановский, В.Р. Носов.- М.: Высшая школа, 2003. - 615 а

4. Басакер, Р. Конечные графы и сети / Р. Басакер, Т. Саати.- М.: Наука, 1974. - 366 а

5. Белик, В.Г. Справочник по технологическому оборудованию сахарных заводов / В.Г. Белик, С.А. Зозуля, Б.Н. Жарик и др.; под ред. В.Г. Белика. - К.: Техника, 1982. - 304 с.

6. Бесекерский, В.А. Теория систем автоматического управления / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. - Изд. 4-е, перераб. и доп. - Спб: Профессия, 2003. -752 с.

7. Бессонов, А.А. Идентификация нелинейных нестационарных объектов с помощью эволюционного многослойного персептрона / А.А. Бессонов, С.О. Руденко // Вестник ХНТУ. - 2012. - №1(44). - С 130-135.

8. Бессонов, А.А. Управление технологическими процессами при производстве сахара с помощью нейроэволюционных моделей / А.А. Бессонов, С.О. Руденко // Информатика, математическое моделирование, экономика: сборник научных статей по итогам Третьей Международной научно-практической конференции, г. Смоленск, 24-26 апреля 2013г. В 3-х томах. Том 1. - Смоленск: Смоленский филиал Российского университета кооперации. - 2013. - С. 91-95.

9. Блюмин, С.Л. Билинейные окрестностные системы / С.Л. Блюмин, А.М. Шмырин, О.А. Шмырина. - Липецк: ЛЭГИ, 2006. - 131 с.

10. Блюмин, С.Л. Идентификация и управление окрестностными системами / С.Л. Блюмин, А.М. Шмырин, О.А. Шмырина // Идентификация систем и задачи управления: 4 Международ. конф. SICPRO-05. - М.: ИПУ, 2005. -С. 343-351.

11. Блюмин, С.Л. Кластеризация окрестностных структур на основе расстояния в шагах из базовых окрестностей / С.Л. Блюмин., А.М. Шмырин, А.М. Елисеев // Современные проблемы информатизации: тез. докл. IV Междунар. электронной науч. конференции. - Воронеж: Воронежский государственный педагогический университет, 1999. - С. 130-131

12. Блюмин, С.Л. Методика изучения кластерного подхода при анализе объектов / С.Л. Блюмин, А.М. Шмырин, Д.А. Шмырин, А.М. Елисеев // Опыт разработки и внедрения в учебный процесс вуза новых образовательных технологий: матер. Всероссийской научн.-методич. конф. - Липецк: ЛГТУ, 2000. - С. 49.

13. Блюмин, С.Л. Окрестностные системы: монография / С.Л. Блюмин, А.М. Шмырин. - Липецк: ЛЭГИ, 2005. - 132с.

14. Блюмин, С.Л. Оптимальное управление смешанными окрестностными системами / С.Л. Блюмин, А.М. Шмырин // Современные методы теории функций и смежные проблемы: тез. докл. Воронежской зимней матем. школы. - Воронеж: ВГУ, 1999. - С. 42.

15. Блюмин, С.Л. От систем на графах к окрестностным системам / С.Л. Блюмин, А.М. Шмырин // Математическое моделирование систем. Методы, приложения и средства: тр. конф. Воронеж: ВГУ, 1998. - С. 33-41.

16. Блюмин, С.Л. Представления нелинейных нечетко-окрестностных систем / С.Л. Блюмин, А.М. Шмырин, О.А. Шмырина // Проблемы управления. -2005. - №2. - С. 37 - 40.

17. Блюмин, С.Л. Симметричные, смешанные и билинейные окрестностные модели / С.Л. Блюмин, О.А. Шмырина // Экономика и управление, математика: сб. науч. тр. - Липецк: ЛЭГИ, 2002. - С. 44 - 48.

18. Болл, Стюарт Р. Аналоговые интерфейсы микроконтроллеров / Р. Стюарт Болл - М.: Додэка-XXI, 2007. - 360 с.

19. Бугаев, Ю.В. Модели многокритериального поэтапного выбора решений, их использование в сахарной промышленности / Ю.В. Бугаев, С.В. Чикунов, Н.А. Смородинова // Вестник ВГУИТ. - 2014. - №2(60) - С. 59-64.

20. Бугаенко, И.Ф. Основы сахарного производства / И.Ф. Бугаенко. - М.: Международная сахарная компания, 2002. - 332 с.

21. Буреева, Н.Н. Многомерный статистический анализ с использованием ППП «STATISTICA». Учебно-методический материал по программе повышения квалификации «Применение программных средств в научных исследованиях и преподавании математики и механики» / Н.Н. Буреева. - Нижний Новгород, 2007. - 112с.

22. Валовой, Б.Н. Первая отечественная ротационная диффузионная установка успешно введена в эксплуатацию / Б.Н. Валовой, С.Л. Филатов, Н.Н. Королев, С.М. Петров, И.В.Шаруда, А.Ю. Ермоленко, В.Т. Погребной, В.В. Аверьянов // Сахар. - 2014. - №10. - С. 2-9.

23. Волгин, Л.Н. Оптимальное дискретное управление динамическими системами / Л.Н. Волгин. - М.: Наука, 1986. - 240 с.

24. Вуколов, Э.А. Основы статистического анализа. Практикум по статистическим методам и исследованию операций с использованием пакетов STATISTICA и EXEL / Э.А. Вуколов. - М.: Форум. - 2-е изд. - 2008. - 464 с.

25. Гайдышев, И. Анализ и обработка данных: специальный справочник / И. Гайдышев. - СПб: Питер, 2001. - 752с.

26. ГОСТ Р 52647-2006. Свекла сахарная. Технические условия. - Введ. 01.01.2009.- Москва: Российский научно-исследовательский институт сахарной промышленности Российской академии сельскохозяйственных наук, 2006. - С. 110-121.

27. Гребенюк, С.М. Технологическое оборудование сахарных заводов: учеб. пособие / С.М. Гребенюк, Ю.М. Плаксин, Н.Н. Малахов, К.И. Виноградов. -М.: КолосС, 2007. - 520 с.

28. Гроп, Д. Методы идентификации систем / Д. Гроп. - М.: Мир, 1979. -

302 с.

29. Губанов, В. А. Введение в системный анализ / В. А. Губанов, В. В. Захаров, А. Н. Коваленко; Под ред. Л. А. Петросяна. - Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1988. - 232 с.

30. Гусятинская, Н. А. Дезинфекция в сахарном производстве: безопасность персонала. Обеспечение качества продукции / Н. А. Гусятинская, С.

A. Авдиенко, Т. Н. Черная // Сахар. - 2015- № 11. - С.44-47.

31. Даутова, З. Ф. Химический состав корнеплода сахарной свеклы / З. Ф. Даутова, Р. Р. Алимгафаров // Современные наукоемкие технологии. - 2013. -№ 9. - С. 12-13.

32. Дейч, А.М. Методы идентификации динамических объектов / А.М. Дейч. - М.: Энергия, 1979. - 240 с.

33. Деревицкий, Д.П. Прикладная теория дискретных адаптивных систем управления / Д.П. Деревицкий, А.Л. Фрадков. - М.: Наука, 1981. - 216 с.

34. Дюран, Б. Кластерный анализ / Б. Дюран, П. Оделл. - М.: Статистика, 1977. - 128с.

35. Дядик, В.Ф. Теория автоматического управления: учебное пособие /

B.Ф. Дядик, С.А. Байдали, Н.С. Криницын; Национальный исследовательский Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. - 196 с.

36. Еременко, Б. А. Автоматическое управление процессами свеклосахарного производства / Еременко Б.А. - М.: Пищевая промышленность, 1976. - 223 с.

37. Инструкция по ведению технологического процесса свеклосахарного производства: Утв. М-вом пищ. пром-сти СССР 11.05.85. - М.: Б. и., 1985. - 372 с.

38. Калинина, В.Н. Введение в многомерный статистический анализ: учеб. пособие / В.Н. Калинина, В.И. Соловьев. - ГУУ. - М., 2003. - 66с.

39. Калман, Р. Очерки по математической теории систем / Р. Калман, П. Фалб, М. Арбиб. Под ред. Я.З. Цыпкина. Предисл. Э. Л. Наппельбаума. — Изд. 2-е, стереотипное. - М.: Едиториал УРСС, 2004. - 400 с.

40. Канавалов, И.А. Математическое моделирование и имитационное исследование процесса получения диффузионного сока в свеклосахарном производстве / И.А. Канавалов, С.Г. Уваров // Синергия наук. - 2017. - №12. - С. 813-820.

41. Канюгина, А.С. Квазистатические композиции номинальных режимов распределенных систем // Вестник ЛГТУ. - 2018. - №3(37). - С. 5-13.

42. Карабутов, Н.Н. Адаптивная идентификация билинейных окрестностных систем / Н.Н. Карабутов, А.М. Шмырин, О.А. Шмырина // Экология Центрально - Чернозёмной области Российской Федерации. - Липецк: ЛЭГИ, 2004. - №2(13). - С. 6-9.

43. Карабутов, Н.Н. Адаптивная идентификация линейных окрестностных систем / Н.Н. Карабутов, А.М. Шмырин // Информационные технологии моделирования и управления: международ. сб. научн. тр. Выпуск 18. - Воронеж: Научная книга, 2004. - С. 21-24.

44. Карабутов, Н.Н. Информационные аспекты идентификации окрестностных систем / Н.Н. Карабутов, А.М. Шмырин, Л.М. Аристова // Известия Тульского государственного университета. Серия Дифференциальные уравнения и прикладные задачи. Выпуск 1. - Тула: ТулГу, 2005. - С. 126-136.

45. Карабутов, Н.Н. Информационные аспекты идентификации окрестностных и нечетко-окрестностных систем / Н.Н. Карабутов, А.М. Шмырин // Идентификация систем и задачи управления: тр. 5 международ. конф. SICPRO-06. - М.: ИПУ, 2006. - С. 244-254.

46. Карабутов, Н.Н. Информационные аспекты идентификации окрестностных и нечетко-окрестностных систем / Н.Н. Карабутов,

А.М. Шмырин // Идентификация систем и задачи управления: тр. 5 междунар. конф. SICPR0-06. - М.: ИПУ, 2006. - С. 244-254.

47. Карабутов, Н.Н. Окрестностные и нечетко-окрестностные модели пространственно-распределенных систем / Н.Н. Карабутов,

A.М. Шмырин, О.А. Шмырина // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. - 2005. - № 12. - С. 19-22.

48. Карабутов, Н.Н. Окрестностные системы: идентификация и оценка состояния / Н.Н. Карабутов, А.М. Шмырин. - Липецк: ЛЭГИ, 2005. - 132 с.

49. Карабутов, Н.Н. Параметрическая идентификация сложных систем: учеб. пособие / Н.Н. Карабутов, А.М. Шмырин. - Липецк: ЛипПИ, 1992. - 44 с.

50. Князев, В. А. Влияние подмораживания свеклы на результаты ее хранения и переработки / В. А. Князев // Сахарная промышленность. -1981. - № 10. - С. 40-42.

51. Кобзарь, А.И. Прикладная математическая статистика. Для инженеров и научных работников / А.И. Кобзарь. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 816с.

52. Красовский, А.А. Оптимальные алгоритмы в задачах идентификации с адаптивной моделью / А.А. Красовский // Автоматика и телемеханика. -- 1976. -№ 12. - С. 75 - 82.

53. Красовский, А.А. Универсальные алгоритмы оптимального управления непрерывными процессами / Красовский А.А., Буков В.Н., Шендрик

B.С. - М.: Наука, 1977. - 287 с.

54. Красюк, Н. А. Об использовании отходов свеклосахарного производства / Н. А. Красюк // Сахар. - 2015. - № 2. - С. 53-54.

55. Крон, Г. Исследование сложных систем по частям - диакоптика / Г. Крон. - М.: Наука, 1972. - 542 с.

56. Крутько, П.Д. Обратные задачи динамики управляемых систем. Линейные модели / П.Д. Крутько. - М.: Наука, 1987. - 304 с.

57. Крысанов, В.Н. Оптимизация параметров цикла диффузии свеклосахарного производства с применением нейро-нечетких принципов / В.Н.

Крысанов, А.Л. Руцков, Д.С. Мязин // Электротехнические комплексы и системы управления. - 2015. - №2. - С. 65-70.

58. Кульнева, Н. Г. Методы интенсификации технологических процессов свеклосахарного производства. Лабораторный практикум: учеб. пособие / Н. Г. Кульнева, А. А. Ефремов. - Воронеж: ВГУИТ, 2015. - 96 с.

59. Кульнева, Н.Г. Модель принятия решений по управлению технологическими процессами / Н.Г. Кульнева, В.А. Голыбин, А.В. Кульнев // Сахар. -2006. - №8. - С. 25-29.

60. Кульнева, Н.Г. Повышение качества питательной воды как способ интенсификации экстрагирования сахарозы из свекловичной стружки / Н.Г. Кульнева, М.В. Журавлев, Л.И. Беляева, М.С. Задонских // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - 2015. - №11 (часть 3). -С. 337-341.

61. Лысянский, В. М. Процесс экстракции сахара из свеклы. Теория и расчет / В.М. Лысянский. - М.: Пищевая промышленность, 1973. - 223 с.

62. Льюнг, Л. Идентификация систем. Теория для пользователя / Л. Льюнг. - М.: Наука. - 1991. - 432 с.

63. Ляшенко, С. А. Адаптивное управление безопасными технологическими процессами диффузионного отделения сахарного производства / С. А. Ляшенко // Вюник Харювського нащонального техшчного ушверситету сшьського господарства iменi Петра Василенка «Мехашзащя сшьськогосподарського виробництва». - Харюв, 2014. - Вип. 148. - С. 520-527.

64. Ляшенко, С.А. Автоматизация процессов управления технологическими отделениями сахарного производства на основе нейросетевого подхода: дис. ...д-ра техн. наук: 05.13.07 / Ляшенко Сергей Алексеевич. -Харьков, 2015. - 417 с.

65. Ляшенко, С.А. Построение линейной регрессионной модели диффузионного отделения сахарного производства / С.А. Ляшенко // Вюник НТУ

«XIII». - 36ipHrn наукових праць. Серiя: Системний анаиз, управлiння та шформащйш технологи. - X.: НТУ «XIII». - 2014. - № 55(1097). - С. 58-64.

66. Мандель, И.Д. Кластерный анализ / И.Д. Мандель. - М.: Финансы и статистика. 1988. - 176 с.

67. Месарович, М. Общая теория систем: математические основы / М. Месарович, Я. Такахара. - М.: Мир, 1978. - 312 с.

68. Метод технологической оценки перерабатываемой свеклы / М. И. Барабанов, Л. И. Чернявская, И. А. Саранюк, Т. Н. Хоменко // Изв. вузов. Пищ. технология. - 1990. - № 4. - С. 83-84/

69. Морозов, В.Б. Технологические системы подготовки и переработки сырья свеклосахарных производств: учеб. пособие / В.Б. Морозов. - Тула: ТулГУ, 2011. - 96 с.

70. Негода, Ф. В. Управление наклонным диффузионным аппаратом / Ф.В. Негода, А.П. Ладанюк, В.М. Лысянский. - М.: ЦНИИТЭПищпром, 1983, сер. 3. - 14 с.

71. Основы управления технологическими процессами / Под ред. Н.С. Райбмана. - М.: Наука, 1978. - 440 с.

72. Первозванский, А.А. Курс теории автоматического управления: учеб. пособие / А.А. Первозванский. - М.: Наука, 1986. - 616 с.

73. Перегудов, Ф. И. Введение в системный анализ / Ф. И. Перегудов, Ф. П. Тарасенко. - М.: Высш. шк., 1989. - 367 с.

74. Подчукаев, В.А. Теория автоматического управления (аналитические методы) / В.А. Подчукаев. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. - 392с.

75. Пушанко, Н.Н. Диффузионные установки: этапы развития и проблемы выбора / Н.Н. Пушанко, Л.А. Верхола // Пищевая промышленность. - 2008. - №6. - С.105-109.

76. Райбман, Н.С. Построение моделей процессов производства / Н.С. Райбман, В.М. Чадеев. - М.: Энергия, 1975. - 376 с.

77. Решетова, Р. С. Флотационный способ очистки жомопрессовой воды / Р. С. Решетова, А. А. Игнатьев // Сахар. - 2009.- № 6. - С. 57-59.

78. Румшиский, Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента / Л.З. Румшиский. - М.: Наука, 1971. -192 с.

79. Рыков, А.С. Модели и методы системного анализа: Принятие решений и оптимизация: учеб. пособие для вузов / А.С. Рыков, - М.: МИССИС, 2005. - 352 с.

80. Сапронов, А. Р. Технология сахара: учебник / А. Р. Сапронов, Л. А. Сапронова, С. В. Ермолаев. - СПб.: Профессия, 2013. - 296 с.

81. Сапронов, А. Р. Технология сахарного производства: учеб. пособие / А.Р. Сапронов. - 2-е изд., исправл. и доп. - М.: Колос, 1999. - 495 с.

82. Сапронов, А.Р. Технология сахара / А.Р. Сапронов. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. - 232 с.

83. Сейдж, Э.П. Идентификация систем управления / Э.П. Сейдж, Дж. Л. Мелса. - М.: Наука, 1974, - 284 с.

84. Силин, П.М. Технология сахара / П.М. Силин. - М.: Пищевая промышленность, 1967. - 632 с.

85. Справочник по теории автоматического управления / Под ред. А. А. Красовского. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. - 712 с.

86. Терентьев, Ю. А. О рациональной форме свекловичной стружки / Ю. А. Терентьев, Н. Н. Пушанко // Сахарная промышленность.- 1994.- № 5. - С. 22.

87. Фомин, В.Н. Адаптивное управление динамическими объектами / В.Н. Фомин, А.Л. Фрадков, В.А. Якубович. - М.: Наука, 1981. - 448 с.

88. Фомин, В.Н. Методы управления линейными дискретными объектами / В.Н. Фомин. - Л.: ЛГУ, 1985. - 336 с.

89. Форд, Л.Р. Потоки в сетях / Л.Р. Форд, Д.Р. Фалкерсон. - М.: Мир, 1966. - 276 с.

90. Чернявская, Л.И. Сахарная свекла. Проблемы повышения технологических качеств и эффективности переработки / Л.И. Чернявская. - К.: Фитосоциоцентр, 2003. - 308 с.

91. Чугунов, С. А. Модернизация схемы использования жомопрессовой воды / С. А. Чугунов, В. Н. Базлов // Сахар. - 2013. - № 11. - С. 50-51.

92. Шмырин, A.M. Параметрическая идентификация линейной блочно-регрессионной окрестностной модели стадии диффузии производства сахара / А.М. Шмырин., Н.М. Мишачёв, А.С. Канюгина, А.А. Канюгин, В.О. Богатырёв // Modern informatization problems in the technological and telecommunication systems analysis and synthesis: Proceedings of the XXII-th International Open Science Conference (Yelm, WA, USA, January 2017). - Yelm, WA, USA: Science Book Publishing House. - 2017. - P.360-365.

93. Шмырин, А.М. Билинейная модель стадии диффузии производства сахара на основе уравнений теплового баланса / А.М. Шмырин, Н.М. Мишачёв, А.С. Канюгина // Системы управления и информационные технологии. - 2017. -№2(68). - С. 93-97.

94. Шмырин, А.М. Блочно-регрессионная окрестностная модель стадии диффузии производства сахара / А.М. Шмырин, Н.М. Мишачёв, А.С. Косарева // Современные методы прикладной математики, теории управления и компьютерных технологий: сб. тр. IX междунар. конф. «ПМТУКТ-2016» -Воронеж: Изд-во «Научная книга», 2016. - С. 406-409.

95. Шмырин, А.М. Допустимое смешанное управление билинейными окрестностными системами / А.М. Шмырин, О.А. Шмырина // Современные проблемы информатизации в непромышленной сфере и экономике: сб. тр. (по итогам X международной открытой научной конференции). Вып. 10. - Воронеж: Научная книга, 2005. - С. 129-130.

96. Шмырин, А.М. Квазистатические окрестностные системы / А.М. Шмырин, Н.М. Мишачёв, А.С. Канюгина // Современные наукоемкие технологии. - 2018. - №4. - С.137-142.

97. Шмырин, А.М. Кластеризация нагруженной окрестностной структуры / А.М. Шмырин., Н.М. Мишачёв, А.С. Косарева (Канюгина) // Вестник ЛГТУ. -2016. - №3(29). - С. 13-19.

98. Шмырин, А.М. Кластеризация окрестностной структуры / А.М. Шмырин, Н.М. Мишачёв, А.С. Косарева (Канюгина) // Вестник Тамбовского университета. Сер. Естественные и технические науки. - 2016. - Т. 21. - Вып. 2. -С.457-462.

99. Шмырин, А.М. Кластеризованная окрестностная структура и алгоритм Качмажа / А.М. Шмырин, Н.М. Мишачёв, А.С. Канюгина // Системы управления и информационные технологии. - 2017. - №2(68). - С. 93-97.

100. Шмырин, А.М. Коррекция коэффициентов линейной окрестностной модели / А.М. Шмырин, Н.М. Мишачев, Е.П. Трофимов, А.Г. Кузнецов // Вестник ЛГТУ. - 2015. - №3(25). - С. 6-11.

101. Шмырин, А.М. Линеаризация, идентификация и управление окрестностными системами / А.М. Шмырин, О.А. Шмырина // Системы управления и информационные технологии. - 2005. - №3. - С. 40 - 44.

102. Шмырин, А.М. Метрики на множестве узлов окрестностной структуры / А.М. Шмырин, Н.М. Мишачёв, А.С. Косарева (Канюгина) // Системы управления и информационные технологии. - 2016. - №2(64). - С. 31-35.

103. Шмырин, А.М. Нечетко-окрестностные нелинейные системы в координатной форме / А.М. Шмырин // Современные проблемы математики, механики, информатики: тез. докл. международ. конф. -Тула: ТулГУ, 2003. - С. 346- 347.

104. Шмырин, А.М. Алгоритмизация процессов смешанного управления пространственно-распределенными системами на основе нечетко-окрестностных моделей: дис. .д-ра техн. наук: 05.13.18 / Шмырин Анатолий Михайлович. -Воронеж, 2007. - 428 с.

105. Шмырин, А.М. Окрестностные системы в экологии / А.М. Шмырин., Н.М. Мишачёв, А.С. Косарева (Канюгина) // Материалы Международной научно-

практической конференции «В.И. Вернадский: устойчивое развитие регионов». Научн. электронное издание комплексного распространения. т. 4.- Тамбов: Изд-во Тамбовского государственного технического университета, 2016.- С. 151-152.

106. Шмырин, А.М. Оптимальное смешанное управление / А.М. Шмырин, В.А. Пименов, Д.А. Шмырин // Системы управления и информационные технологии: межвуз. сб. научн. тр. - Воронеж: ВГТУ, 1998. - С. 185 - 190.

107. Шмырин, А.М. Регрессионная окрестностная модель на основе уравнений теплового баланса / А.М. Шмырин., Н.М. Мишачёв, А.С. Канюгина // Современные сложные системы управления HTCS'2018: сборник трудов XIII Международной научно-практической конференции. - Москва: ИПУ РАН; Старый Оскол: СТИ НИТУ «МИСиС»; Старый Оскол: ТНТ. - 2018. - C. 202-204.

108. Шмырин, А.М. Реляционные окрестностные системы / А.М. Шмырин., Н.М. Мишачёв, А.С. Канюгина // Современные сложные системы управления: HTCS'2017: мат-лы XII междунар. науч.-практ. конф., 25-27 октября 2017 г. В 2 ч. Ч. 2.- Изд-во Липецкого государственного технического университета. - 2017. - С. 74-77.

109. Шмырин, А.М. Смешанное управление окрестностными системами / А.М. Шмырин // Системы управления и информационные технологии. - 2007. -№1 (27). - С. 26-30.

110. Шмырина, О.А. Алгоритм идентификации нелинейных окрестностных дискретных систем / О.А. Шмырина // Наша общая окружающая среда: сб. тез. докладов IV научн.- практич. конф. молодых учёных, аспирантов и студентов г. Липецка. - Липецк: ЛЭГИ, 2003. - С. 45-46.

111. Шмырина, О.А. Анализ информации в задачах идентификации билинейных окрестностных систем / О.А. Шмырина, П.Н. Карабутов // Наша общая окружающая среда: сб. тез. докл. VI научн.-практич. конф. молодых учёных, аспирантов и студентов г. Липецка. - Липецк: ЛЭГИ, 2005. - С. 99-100.

112. Шмырина, О.А. Информационные аспекты идентификации билинейных окрестностных систем / О.А. Шмырина // Вестник ЛГТУ-ЛЭГИ. -2005. - №1(13). - С. 33-36.

113. Штангеев, В.О. Современные технологии и оборудование свеклосахарного производства (Часть 1) / В.О. Штангеев, В.Т. Кобер, Л.Г. Белостоцкий и др.; под ред. В.О. Штангеева. - К.: Цукор Украша, 2003. - 352 с.

114. Эйкхофф, П. Основы идентификации систем управления / П. Эйкхофф. - М.: Мир, 1975. - 648 с.

115. Shmyrin, A.M. Bilinear Relational Neighborhood Model of the Stage of Diffusion of Sugar Production Based on the Heat Balance Equation / А.М. Shmyrin, N.M. Mishachev, A.S. Kanyugina // International Journal of Engineering & Technology. - 2018. - Vol. 7. - Number 3.5 (2018). - P.28-31.

116. Shmyrin, A.M. Neighborhood Factor Structures / A.M. Shmyrin, S.L. Blyumin, A.S. Kosareva (Kanyugina) // Global Journal of Pure and Applied Mathematics. - 2016. - Vol. 12. - Number 5 (2016). - P. 3817-3922.

117. Shmyrin, A.M. Relational Neighborhood Model for Diffusion Stage of Sugar Production / A.M. Shmyrin, A.S. Kanyugina, A. G. Kuznetsov // International Journal of Applied Engineering Research. - 2017. - Vol. 12. - Number 12 (2017). - P. 3151-3156.

118. Shmyrin, A.M. The measure of similarity in solving the problem of clustering neighborhood structures / A.M. Shmyrin, A.S. Kosareva (Kanyugina) // Modern informatization problems in the technological and telecommunication systems analysis and synthesis: Proceedings of the XXI-th International Open Science Conference (Yelm, WA, USA, Januar 2016). - Yelm, WA, USA: Science Book Publishing House. - 2016. - P.341-346.

119. Shmyrin, A.M. Verification of Neighborhood Model for Diffusion Stage of Sugar Production / А.М. Shmyrin, A.S. Kanyugina, E.P. Trofimov // International journal of Applied engineering research. -2017. - Vol. 12. - Number 21 (2017). -P.11142-11145.

ПРИЛОЖЕНИЯ

АО "Агропромышленное объединение "Аврора"

398002 г. Липецк, улица Тельмана, дом 11. Тел/Факс [phone] ИНН 4825003761 КПП 482501001 Задонское ОСБ 3827 г. Задонек р/с 40702810935060100255 Липецкое ОСБ 8593 г.Липецка к/с 30101810800000000604 БИК 044206604 ОКПО 00897763 ОКОНХ 21110, 21120, 21130, 80100, 71100 E-mail :avrora@,lipetsk.ru

Генеральный директор Уваркин Александр Сергеевич СП «Бошпнкпи сахарный завод»

Исх. №_от « 5» февраля 2019 г.

Настоящая справка составлена в том, что результаты диссертационной работы Канюгиной A.C., посвященной разработке вершинных и реляционных окрестностных систем, алгоритмов кластеризации окрестностных структур, идентификации и управления распределенными окрестностными системами, рассмотрены применительно к задачам системного анализа технологической схемы и управления температурными параметрами стадии диффузии производства сахара применительно к СП «Боринский сахарный завод» АО «АПО «Аврора».

По итогам работы построена распределенная система с несколькими номинальными режимами для стадии диффузии производства сахара, на основе которой решена задача управления температурными параметрами процесса диффузии в аппарате колонного типа. Результаты апробации разработанного алгоритма управления позволяют сделать вывод о его пригодности, так как полученные расчетные значения управляемых параметров сопоставимы с параметрами, задаваемыми в тех же условиях опытным оператором производства. Разработанный алгоритм управления может использоваться для коррекции действий оператора, что способствует эффективности протекания процесса диффузии, а также может служить основой оптимизации, прогнозирования и управления диффузионным процессом сахароварения в производствах, использующих диффузионные аппараты колонного типа.

СПРАВКА

об использовании результатов диссертационной работы Канюгиной Анастасии Сергеевны

Директор свеклосахарного

производства

АО «АПО «Аврора»

Зобова С.Н.

<<<

СПРАВКА

об использовании в учебном процессе материалов, содержащихся в кандидатской диссертации аспиранта кафедры высшей математики Канюгиной Анастасии Сергеевны «Разработка квазистатических окрестностных систем и их применение в задаче управления температурным режимом стадии диффузии производства сахара»

Настоящей справкой удостоверяется, что результаты диссертационной работы на соискание ученой степени кандидата наук по специальности 05.13.01 «Системный анализ, управление и обработка информации (информационные и технические системы)» используются в учебном процессе федерального государственного бюджетного учреждения высшего образования «Липецкий государственный технический университет» в рамках образовательной программы по направлению 270303 «Системный анализ и управление», а именно:

реляционные окрестностные системы, обобщающие класс окрестносных систем и позволяющие упростить процесс построения моделей по технологической схеме многостадийного производства; класс квазистатических окрестностных систем, предназначенных для управления объектами с несколькими общими номинальными режимами или с режимами, являющимися комбинациями номинальных режимов узлов системы;

при выполнении курсовых работ по дисциплине «Спецглавы системного анализа», а также подготовке выпускных квалификационных работ.

Использование результатов диссертационной работы обсуждено на заседании кафедры высшей математики от « 29 » января 2019г. протокол № 7.

П.А. Кровопусков И.А. Коваленко

А.М. Шмырин