Автоматизовані системи оптимального керування процесами крупного дроблення та самоздрібнювання руд

Abstract

У дисертації вирішена актуальна наукова проблема підвищення ефективності автоматизованого керування процесами крупного дроблення і самоздрібнювання руд в умовах зміни їх динамічних режимів роботи та збуреного середовища. Розв’язання полягає у визначенні закономірностей підвищення ефективності керування технологічними процесами шляхом синтезу і реалізації оптимального керування в ході функціонування систем керування на основі ідентифікації та прогнозування стану керованих процесів з контролем основних збурень. Запропоновано способи контролю основних збурень (якості руди) та методи ідентифікації нелінійних керованих процесів. Розроблено адаптивні системи оптимального керування, що забезпечують підвищення якості керування.

В диссертационной работе решена актуальная научная проблема повышения эффективности автоматизированного управления процессами крупного дробления и самоизмельчения руд в условиях изменения их параметров, динамических режимов работы и возмущающей среды. Идея работы состоит в повышения качества управления этими технологическими процессами путем синтеза и реализации оптимального управления в ходе функционирования системы управления на основе идентификации и прогнозирования состояния управляемых процессов с контролем основных возмущений. Впервые предложены решения задач синтеза оптимального управления процессами крупного дробления и самоизмельчения руд в ходе функционирования систем управления по принципу минимума обобщенной работы и синергическому принципу с контролем основных возмущений и прогнозированием состояния процессов, что позволяет упростить решение задач синтеза для нелинейных управляемых процессов и компенсировать влияния основных возмущений. Впервые предложен метод идентификации режимов работы нелинейных процессов крупного дробления и самоизмельчения руд по временным реализациям путем определения их режима функционирования и его размерности (порядка), а также реконструкции модели путем настройки параметров его интеллектуальной модели по избранному критерию. Это позволяет идентифицировать режимы функционирования управляемых процессов (от равновесия до хаоса) с позиций нелинейной динамики со снижением расходов на экспериментальные исследования по сравнению с традиционными методами. Предложено повысить точность моделей нелинейных процессов крупного дробления и самоизмельчения руд путем их структурно-параметрической идентификации с использованием, в отличие от известных подходов, композиции методов глобальной и локальной оптимизации интеллектуальных моделей, что позволяет получить прогнозирующие четкие и нечеткие нейросетевые модели управляемых процессов со способностью адаптироваться под их изменяющиеся режимы без ограничений на их использование в реальном времени. Определено, что повышение качества регулирования каналов с запаздыванием нелинейных управляемых процессов достигается, в отличие от известного, путем беспоискового непрямого адаптивного регулирования с обучающейся интеллектуальной прогнозирующей моделью. Впервые разработаны адаптивные системы оптимального управления процессами крупного дробления и самоизмельчения руд, которые отличаются формированием оптимального управления на основе текущей оценки состояния управляемого процесса, его структурно-параметрической идентификации и интеллектуального прогнозирования будущего состояния, что позволяет, в сравнении с известными подходами, повысить качество управления этими процессами при изменении их параметров, режимов работы, возмущающей среды и целей управления. Разработаны способы автоматического контроля крупности и крепости входной руды конусной дробилки и гранулометрического состава руды в потоке, которые обеспечивают повышение точности контроля путем соответствующей обработки информации и снижения инструментальной погрешности их технической реализации. Разработан комплекс алгоритмов адаптивного оптимального управления процессами крупного дробления и самоизмельчения руд, который содержит алгоритмы текущего оценивания и прогнозирования состояния управляемых процессов, их идентификации, а также адаптивного регулирования и оптимального управления ними, что позволяет реализовать системы, инвариантные к изменению режимов работы и возмущающей среды, и, таким образом, повысить эффективность управления этими процессами. Создан комплекс программ моделирования и разработки средств автоматического контроля и систем оптимального управления процессами крупного дробления и самоизмельчения руд, что позволяет сократить сроки и расходы на их проектирование. Уровень внедрения полученных результатов определяется использованием разработанных способов контроля, методик идентификации, алгоритмов управления и компьютерных программ моделирования при выполнении госбюджетных научно-исследовательских работ, разработке комплекса программных средств проектирования и проектов реконструкции разработки ОАО ППКИ «Металургавтоматика» и ДАТ КБ «Днепровское», а также при разработке научно-методического обеспечения подготовки бакалавров и магистров специальности 8.092401.

In dissertation it is decided the actual issue of effectiveness increase of the automated control of processes of ores large crushing and autogenous grinding. The solving consists in determination of regularity of effectiveness increase control of processes by means of synthesis and realization of optimal control in the process of control system operating on basis of identification and prediction of the state of guided processes with the basic disturbances control. It is offered the methods of control of basic indignations (qualities of ore) and methods of identification of nonlinear guided processes. It is developed the adaptive systems of optimal control that provide upgrading of control.