Інтелектуальні моделі системи підтримки прийняття рішень при автоматизованому управлінні процесом гідротранспортування

Міністерство освіти і науки України

 

Національний гірничий університет

 

ГЛУХОВА Наталія Вікторівна

 

УДК 681. 5: 622. 693. 4. 001. 57

 

 

05. 13. 07 – Автоматизація технологічних процесів

 

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

 

Дніпропетровськ – 2002

 

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному гірничому університеті Міністерства освіти і науки України (м. Дніпропетровськ) на кафедрі системного аналізу і управління.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор КОРСУН Валерій Іванович, Національний гірничий університет Міністерства освіти і науки України (м. Дніпропетровськ), завідувач кафедри електротехніки

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Михальов Олександр Ілліч, Національна металургійна академія України Міністерства освіти і науки України (м. Дніпропетровськ), завідувач кафедри інформаційних технологій та систем; доктор технічних наук, доцент Воронов Валентин Андрійович, Національний гірничий університет Міністерства освіти і науки України (м. Дніпропетровськ), професор кафедри економічної кібернетики та інформаційних технологій.

Провідна установа: Національний технічний університет “ХПІ” Міністерства освіти і науки України (м. Харків), кафедра системного аналізу і управління.

 

 

Актуальність теми. Гідравлічний вид транспорту використовується у гірничий галузі промисловості при видобуванні, збагаченні та накопиченні корисних копалин. На сьогоднішній день гідротранспорт набуває все більшого розповсюдження, оскільки характеризується високими техніко-економічними показниками. При невірному виборі режимів експлуатації у значній мірі виявляються недоліки гідравлічного транспортування, такі як зайва витрата електроенергії, гідроабразивний знос трубопроводів та напірного обладнання. Підвищення ефективності експлуатації цього виду транспорту завдяки впровадженню засобів автоматизованого управління зробить можливим значне зниження собівартості отриманої сировини, оскільки транспортування є однією з найбільш капіталоємних стадій гірничої промисловості.

На практиці контроль та управління гідротранспортними системами у гірничий галузі промисловості реалізується кваліфікованим персоналом на основі досвіду з використанням невеликої кількості вимірювальних та контролюючих приладів, тому забезпечення надійної роботи гідротранспортних систем та найбільш ефективних режимів їх функціонування з використанням сучасних засобів автоматизації та управління є актуальною задачею.

Ситуація, що склалася, утворила передумови для необхідності розробки системи підтримки прийняття рішень по удосконаленню диспетчерського управління гідротранспортом, яка б мала наступні властивості: працездатність в умовах недостатку інформації, вміння оперувати з нечіткою словесною інформацією та можливість використання досвіду спеціалістів-експертів, значний ступінь адаптації, надійність, здатність до навчання.

Зв’язок роботи з науковими програмами. Дисертаційна робота виконувалась у відповідності з планом науково-дослідних робіт Національного гірничого університету у рамках держбюджетної наукової роботи №Е-276 ”Розробка прикладного математичного та програмного забезпечення для адаптивних, нейро- і фаззі- систем ідентифікації та управління технологічними процесами”, державний реєстраційний номер 0101U006217.

Мета та задачі дослідження. Метою роботи є створення математичного і програмного забезпечення інтелектуальної системи підтримки прийняття рішень для управління гідротранспортом на базі розв’язання наступних задач:

розробки заснованої на нечіткій базі знань математичної моделі відцентрового насоса гідротранспортної системи;

розробки математичної моделі струминного насоса для гідротранспорту, яка базується на комплексному використанні емпіричних залежностей та математичного апарату нечітких множин;

синтезу інтелектуальної математичної моделі магістрального трубопроводу гідротранспортної системи на основі штучних нейронних мереж;

виконання розрахунку гідравлічних параметрів трубопроводу на основі експертної вхідної інформації;

удосконалення існуючого методу аналізу стійкості режимів роботи гідротранспорту з використанням комплексного нейро-фаззі підходу;

розробки блоку підтримки прийняття рішень при управлінні процесом пульпоприготування;

створення програмного забезпечення для реалізації розроблених алгоритмів побудови математичних моделей та розрахунків, що використовуються в інтелектуальній системі підтримки прийняття рішень.

Вирішення вищезгаданих задач дозволить виконати математичний опис об’єктів гідротранспорту, які потребують складної математичної формалізації, на основі якого реалізується синтез алгоритмів системи підтримки прийняття рішень, що, у свою чергу, дозволить інтенсифікувати технологічні процеси, підвищити якість продукції, зменшити матеріальні та енергетичні витрати.

Об’єктом дослідження є процес транспортування гідросумішей у напірній трубопровідній системі.

Предмет дослідження – математичний опис функціонування напірних пристроїв та трубопроводів, який є основою створення інтелектуальної системи підтримки прийняття рішень для підвищення якості оперативного управління процесом гідротранспортування.

Методи дослідження. При побудові математичних моделей відцентрового та струминного насосів та при виконанні розрахунку гідравлічних параметрів трубопроводу використано методи теорії нечітких множин та фаззі-логіки; для синтезу моделей напірного трубопроводу для транспортування полідисперсної гідросуміші – метод еволюційного моделювання на основі штучних нейронних мереж. Створення блоку підтримки прийняття рішень при управлінні процесом пульпоприготування та розробка структури інтелектуальної системи підтримки прийняття рішень виконувались при залученні методів теорії прийняття рішень та системного аналізу. Експериментальна перевірка дисертаційних розробок виконувалась шляхом комп’ютерного моделювання з використанням засобів структурного та модульного програмування, імітаційного моделювання.

Наукові положення та результати, отримані здобувачем, їх новизна.

Наукові положення:

1. Експлуатація напірних пристроїв гідротранспортної системи, які призначені для роботи з багатофазним середовищем, відбувається при неповноті апріорної та експериментальної інформації, що виключає математичний опис технологічного процесу перекачування гідросуміші класичними методами, а потребує для побудови математичних моделей залучення специфічного експертного знання, формалізація якого відбувається на основі теорії нечітких множин та нечіткої логіки.

2. Застосування штучних нейронних мереж при математичному моделюванні руху полідисперсної гідросуміші у напірному трубопроводі забезпечує отримання адаптивних моделей, для побудови