Інтелектуальні моделі системи підтримки прийняття рішень при автоматизованому управлінні процесом гідротранспортування

Таблиця 1.

База знань нечіткої моделі відцентрового насоса

 Q

 ДМ М НС С ВС В ДВ

ДМ ВС ВС С НС НС М ДМ

М В В ВС С НС НС М

НС ДВ ДВ В ВС С НС НС

С ДВ ДВ В В ВС С НС

ВС ДВ ДВ ДВ В ВС С С

В ДВ ДВ ДВ ДВ В ВС С

ДВ ДВ ДВ ДВ ДВ ДВ В ВС

Множина значень лінгвістичних параметрів складається з семи нечітких змінних (термів) : “дуже мале” (ДМ), “мале” (М), “нижче середнього” (НС), “середнє” (С), “вище середнього” (ВС), “велике” (В), “дуже велике” (ДВ). На основі експертної інформації були отримані функції належності нечітких змінних, що мають трикутну форму. В блоці логічних правил на основі локальних правил з використанням операції диз’юнкції формується набір узагальнених правил, кількість яких відповідає числу обраних рівней вихідної лінгвістичної змінної об’єкту моделювання. На рис. 1 показано графік області визначення для нечіткої змінної НС вихідного лінгвістичного параметра.

Дефаззіфікація реалізується з використанням методу вагового осереднення (“центра ваги”). Перевірка на адекватність отриманої нечіткої моделі відцентрового насоса реалізована шляхом порівняння з існуючою емпіричною моделлю ґрунтового насоса ГРТ400. У робочому діапазоні зміни параметрів відносна похибка не перевищує 5%.

Використання експертного знання для побудови моделі відцентрового насоса для гідросуміші забезпечує виконання математичного опису функціонування насоса в умовах невизначеності при неможливості отримання числових експериментальних даних. Таким чином, нечіткий підхід до синтезу моделі відцентрового насоса дозволяє уникнути складних експериментальних досліджень у виробничих умовах.

Математична модель струминного насоса утворена на основі комплексного використання емпіричних залежностей та математичного апарату нечітких множин. Усі відомі на теперішній час методи розрахунку та моделювання роботи струминних апаратів містять емпіричні залежності та коефіцієнти. При проектуванні струминного насоса експерт чи особа, що приймає рішення, не може надати систематичну оцінку неточностей у завданні коефіцієнтів ai (i= ) моделі насоса, тому вони можуть бути представлені у вигляді нечітких чисел  . Тоді основна характеристика струминного насосу має вигляд:

 ,

де uT – коефіцієнт інжекції по твердому тілу;

pc – потрібний надлишок тиску на виході струминного насоса;

pp – надлишок тиску робочої води;

  (i= ) – коефіцієнти, значення яких нелінійно залежать від конструктивних параметрів струминного насосу та від властивостей середовища, що інжектується:

 ,

 ,

 ,

де  ,  ,  ,   – коефіцієнти швидкості сопла, камери змішання, дифузора, вхідної ділянки камери змішання;

 – щільність двофазного середовища, що інжектується;

fp1 – вхідний переріз робочого сопла;

f3 – переріз камери змішання;

vHB, vp – питомий об’єм води, що інжектується, та робочої води;

vT, vCB – питомий об’єм твердого матеріалу та рідини, що інжектуються.

Значення коефіцієнтів  ,  ,  ,   визначаються шляхом експериментальних досліджень. Рекомендовані значення коефіцієнтів швидкості наводяться у спеціальній літературі у вигляді найбільш імовірних діапазонів значень, тому цілком логічним є представлення їх у вигляді нечітких чисел.

У роботі розглядаються два варіанти виконання арифметичних операцій над нечіткими числами: 1) на основі принципу узагальнення; 2) за допомогою нечітких чисел (L-R) – типу. З використанням принципу узагальнення отримані наступні залежності для обчислення нечітких параметрів основної характеристики струминного насоса:

    ;

  (1)

 

Для отримання нечіткого числа   необхідно для конкретних значень коефіцієнтів ai, aimin, aimax  та параметрів uT, uTmin, uTmax згідно з виразом (1) побудувати нечітки числа      , а потім виконати над ними арифметичні операції з використанням рівневих множин.

За допомогою нечітких чисел (L-R) -типу у дисертаційній роботі виконано розрахунок параметрів нечіткої моделі струминного насоса для умов технологічної ділянки дезінтеграції збагачувальної фабрики Вільногірського державного гірничо-металургійного комбінату. Струминний насос призначений для перекачування гідросуміші, твердими компонентами якої є пісок та глина. Робочим середовищем слугує вода, яка помпується відцентровим насосом.

Результати розрахунків та моделювання з використанням нечітких чисел дозволяють отримати похибки у математичному описі роботи струминного насоса, які обумовлені суб’єктивним характером оцінки значень емпіричних коефіцієнтів та можливими неточностями завдання цих коефіцієнтів.

Третій розділ роботи присвячений розробці математичних моделей напірного трубопроводу на базі штучних нейронних мереж.

Параметри технологічного процесу транспортування гідросумішей у значній мірі залежать від фізичних властивостей твердого компонента та його мінералогічного складу. Для промисловості характерна різноманітність твердих матеріалів, що підлягають транспортуванню, тому комплексне дослідження усіх можливих видів гідросумішей з метою отримання універсальних аналітичних залежностей для визначення параметрів гідротранспортування є складною задачею. Особливості руху різних видів гідросумішей викликають не тільки кількісні, але й якісні відміни у математичних моделях, що їх описують. Тому найбільше розповсюдження отримали емпіричні моделі, які побудовані на даних експериментальних досліджень транспортування