Certain aspects concerning the development of a functioning scheme of the auto-mated system to control energy flows of underground iron-ore enterprises

Abstract

Purpose is to develop a functioning scheme of ACS for energy flows in terms of invariability of electric power consumption as well as inversion of energy flows of mining enterprises in the current time of day to decrease power cost segment in the context of еру prime cost of iron ore raw materials (IORM) extraction. Methods. Data of a passive experiment have been applied to obtain operational statistics of iron-ore mines. Then fuzzy logic has been applied to identify linguistic terms on the required technological parameters; and procedures of fuzzification, logical derivation and defuzzification have been performed. Principles to form basis of fuzzy rules have been determined to enable decision-making automation using Mamdani method. As a result, fuzzy controllers have been synthesized; and their performance has been modeled in the environment of a software package MatLab. The basic modeling results have been visualized using MS Excel. Findings. System of control criteria system has been substantiated; and vectors of an object condition vector, the basic information parameters, controlling influence and disturbances have been defined. Approaches to optimize power consumption process basing upon еру minimax functionals, use of restriction system, and calculation of rational settings have been analyzed. Algorithms of the automated control have been developed using several strategies and criteria. Implementation principles of the algorithm have been proposed on the basis of fuzzy logic use. Originality. Efficiency of fuzzy systems to control energy flows of mines has been proved under the conditions of one- and multi-channel regulating process. The basic analytical indices have been obtained supporting unambiguously both sufficient quality and efficiency of the automated control systems to be used for underground mining of iron ore. Practical implications. Structural patterns and means of practical implementation of fuzzy controllers have been proposed for industrial environment application. Calculations have proved that the approaches will help implement the automated control of energy consumption by a mine in real time, and optimize expenditures connected with the consumed electric energy.

Мета. Розробка схеми функціонування АСУ енергопотоками при інваріантності обсягів споживання електричної енергії та інверсії в потоковому часі доби енергопотоків гірничорудних виробництв для зменшення сегмента електроенергозатрат у собівартості видобутку залізорудної сировини (ЗРС). Методика. На основі даних пасивного експерименту отримана статистика роботи залізорудних шахт. Далі із застосуванням нечіткої логіки визначено лінгвістичні терми необхідних технологічних параметрів, здійснені процедури фазифікації, логічного висновку і дефазифікації. Обумовлені принципи формування бази нечітких правил для можливості автоматизації прийняття рішень із застосуванням методики Мамдані. В результаті цього були синтезовані нечіткі регулятори і промодельована їх робота у середовищі програмного пакету MatLab. Основні результати моделювання представлені візуально за допомогою MS Excel. Результати. Обґрунтовано систему критеріїв управління, визначені вектор стану об’єкту, основні інформаційні параметри, керуючі дії та збурення. Досліджено підходи для оптимізації процесу споживання електричної енергії на основі мінімаксних функціоналів, використання системи обмежень, обчислення раціональних уставок. Розроблено алгоритми автоматизованого управління із використанням декількох стратегій і критеріїв. Запропоновано принципи реалізації зазначених алгоритмів на основі використання нечіткої логіки (Fuzzy Logic). Наукова новизна. Доведено працездатність нечітких систем управління енергопотоками шахт в умовах одноканального та багатоканального регулювання. Отримано основні аналітичні показники, які однозначно підтверджують достатню якість та ефективність застосування систем автоматизованого управління для підземного видобутку залізної руди. Практична значимість. Запропоновано структурні схеми та засоби для практичної реалізації нечітких регуляторів у промислових умовах. Підтверджено розрахунковим шляхом, що застосування даних підходів дозволить реалізувати автоматизоване управління процесом шахтного енергоспоживання в умовах реального часу й оптимізувати витрати на спожиту електричну енергію.

Цель. Разработка схемы функционирования АСУ энергопотоками при инвариантности объемов потребления электрической энергии и инверсии в поточном времени суток энергопотоков горнорудных производств для уменьшения сегмента электроэнергозатрат в себестоимости добычи железорудного сырья (ЖРС). Методика. На основе данных пассивного эксперимента получена статистика работы железорудных шахт. Далее с применением нечеткой логики определены лингвистические термы по необходимым технологическим параметрам, осуществлены процедуры фазификации, логического вывода и дефазификации. Обусловлены принципы формирование базы нечетких правил для возможности автоматизации принятия решений с применением методики Мамдани. В результате этого были синтезированы нечеткие регуляторы и промоделирована их работа в среде программного пакета MatLab. Основные результаты моделирования представлены визуально с помощью MS Excel. Результаты. Обосновано систему критериев управления, определены вектор состояния объекта, основные информационные параметры, управляющие воздействия и возмущения. Исследованы подходы для оптимизации процесса потребления электрической энергии на основе минимаксных функционалов, использования системы ограничений, вычисления рациональных уставок. Разработаны алгоритмы автоматизированного управления с использованием нескольких стратегий и критериев. Предложены принципы реализации указанных алгоритмов на основе использования нечеткой логики (Fuzzy Logic). Научная новизна. Доказана работоспособность нечетких систем управления енергопотоками шахт в условиях одноканального и многоканального регулирования. Получены основные аналитические показатели, которые однозначно подтверждают достаточное качество и эффективность применения систем автоматизированного управления для подземной добычи железной руды. Практическая значимость. Предложены структурные схемы и средства для практической реализации нечетких регуляторов в промышленных условиях. Подтверждено расчетным путем, что применение данных подходов позволит реализовать автоматизированное управление процессом шахтного энергопотребления в условиях реального времени и оптимизировать затраты на потребленную электрическую энергию.