Розвиток теорії інтегрованого управління технологічними комплексами залізорудного гірничо-збагачувального комбінату

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ГІРНИЧИЙ УНІВЕРСИТЕТ

 

Назаренко Михайло Володимирович

 

УДК 681.51:622.7-52

 

 

Спеціальність 05.13.07 – автоматизація технологічних процесів

 

 

Дніпропетровськ – 2006

 

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі інформатики, автоматики і систем управління Криворізького технічного університету Міністерства освіти і науки України.

Науковий консультант – доктор технічних наук, професор Назаренко Володимир Михайлович, Криворізький технічний університет, завідувач кафедри інформатики, автоматики і систем управління.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Кочура Євген Віталійович, Національний гірничий університет, м. Дніпропетровськ, завідувач кафедри економічної кібернетики та інформаційних технологій; доктор технічних наук, професор Моркун Володимир Станіславович, Криворізький технічний університет, начальник науково-дослідної частини; доктор технічних наук, професор Ульшин Віталій Олександрович, Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля, м. Луганськ, завідувач кафедри комп’ютеризованих систем.

Провідна установа: науково-виробнича корпорація “Київський інститут автоматики” Міністерства промислової політики України, державне науково-виробниче підприємство “Багатофункціональні автоматизовані комп’ютерні системи керування технологіями”.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного гірничого університету за адресою: 49005, м. Дніпропетровськ, пр. Карла Маркса, 19. 

 

 

Актуальність теми. У сучасний період у гірничорудній промисловості України актуальним є питання підвищення якості залізорудної сировини, зниження її собівартості та відповідного збільшення прибутку підприємства. Гірничо-збагачувальний комбінат (ГЗК) є об’єктом з неповною інформацією, що складно піддається автоматизації. Конкретніше це пояснюється тим, що технологічні процес на ГЗК є багатофакторними із суттєвим рівнем випадковості. І, як наслідок, видобуток залізорудної сировини та її первинна переробка в сучасний період характеризується найменшим рівнем автоматизації.

Причини такого стану полягають у тому, що у практиці аналізу процесів управління досить поширене припущення про детермінованість технологічних процесів гірничорудного виробництва, їх ергодичність, але таке припущення досить обмежене. Це пов’язано з тим, що існують методи одержання моделей технологічних процесів як об’єктів автоматизації не настільки досконалі, щоб забезпечити їх адекватність; недостатньо розвинуті й завершені методики оцінки інтервалу квантування випадкових технологічних процесів для використання дискретних методів управління; регулятори технологічних процесів не завжди здатні адаптуватися до випадкових змін технологічних параметрів і, як правило, не враховують комплексних критеріїв якості кінцевої продукції, через що можливості існуючих систем управління процесами переробки та збагачення для цих умов практично обмежені. Це призводить до того, що протягом робочої зміни амплітуди коливань поточної собівартості концентрату сягає 20%, розрахункового прибутку – 30% від планових показників. Зменшення коливань параметрів технологічних процесів за рахунок їх оптимізації дозволить поліпшити показники кінцевої продукції, зокрема якість концентрату, собівартість та ін., що підвищить економічні показники підприємства в цілому. Але максимально досягти цього результату можливо лише за умов, коли технологічні процеси переробки і збагачення залізної руди, що відбуваються на різних технологічних комплексах, будуть представлені в цілому як єдиний процес, який підпорядкований одному критерію ефективності.

У зв’язку з цим наукові дослідження, спрямовані на розвиток теорії управління технологічними комплексами та побудови оптимальної інтегрованої системи управління процесами переробки та збагачення залізної руди на гірничо-збагачувальному комбінаті є актуальними.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. В основу дисертації покладено матеріали, які узагальнюють дослідження автора в рамках реалізації науково-дослідних та інжинірингових робіт, державних і галузевих програм і бізнес-проектів, які виконувались у Криворізькому технічному університеті, зокрема за госпдоговором №21-437-03 “Розробка алгоритмів для складання місячної програми гірничих робіт гірничо-збагачувального комбінату” (2003 р., РК №0103U007479); Криворізькому територіальному відділенні Міжнародної академії комп’ютерних наук і систем, підприємстві “КРИВБАСАКАДЕМІНВЕСТ” на базі Інгулецького ГЗК (ІнГЗК) та інших підприємств у відповідності до Закону України №2623-14 від 11.07.2001 “Про пріоритетні напрямки розвитку науки і техніки”; Державної програми розвитку та реформування гірничо-металургійного комплексу на період до 2011 року, затвердженої Постановою Кабінету Міністрів України №967 від 28.07.2004 р. Тема дисертації відповідає науковому напрямку кафедри інформатики, автоматики та систем управління Криворізького технічного університету.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є підвищення ефективності функціонування залізорудного гірничо-збагачувального комбінату шляхом побудови адаптивної інтегрованої системи оптимального управління технологічними процесами переробки та збагачення залізної руди з урахуванням нестаціонарності параметрів технологічних процесів.

Задачами досліджень є:

оцінка режимів роботи технологічних комплексів гірничо-збагачувального комбінату й алгоритмів керування ними для побудови адекватних математичних моделей технологічних процесів переробки та збагачення залізної руди в умовах випадкових змін технологічних параметрів і збурюючих факторів;

формування адаптивної моделі технологічних процесів переробки та збагачення залізної руди як об’єкта керування на основі прогнозування технологічних показників з використанням методів регресійного аналізу, а також з урахуванням методів кластеризації й оновлення її на кожному інтервалі розрахунку;

оптимізація технологічних параметрів переробки та збагачення залізної руди для визначення уставок регуляторів технологічних процесів в умовах його нестаціонарності;

одержання різницевих рівнянь динаміки технологічних процесів переробки та збагачення залізної руди як об’єкту управління й регулятора на основі рівняння Вінера-Хопфа й використання лише декількох значень кореляційних функцій на підставі концепції оновлення моделі об’єкту та регулятора на кожному інтервалі;

формування системи автоматичного управління технологічними процесами переробки та збагачення залізної руди як багатозв’язної дискретної системи