Автоматизация технологического процесса производства листового стекла на основе математических моделей

• Автор: Макаров, Руслан Ильич
• Шифр специальности: 05.13.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 352 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ЛИСТОВОГО СТЕКЛА И ПРОБЛЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ
1.1. Классификация листового стекла и его свойства. Особенности технологического процесса производства листового стекла и влияние их на свойства
1.2. Пороки листового стекла. Контроль технологического процесса и пороков в процессе производства листового стекла
1.3. Состояние автоматизации управления технологическими процессами в стекольном производстве. Перспективы дальнейшего развития
1.4. Математическое моделирование в стекольном производстве в решении задач совершенствования технологии и систем автоматизированного управления
1.5. Определение и формулирование основных задач диссертационной работы

Выводы по главе 1
Глава 2. ФОРМУЛИРОВАНИЕ И ВЫБОР МЕТОДА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ПРОИЗВОДСТВА ЛИСТОВОГО СТЕКЛА
2.1. Определение целей и критериев управления технологическим процессом
производства листового стекла. Декомпозиция задачи управления
2.2. Анализ контролируемых переменных на участке варки-выработки произ-
водства листового стекла. Разработка математических моделей случайных процессов участка варки-выработки
2.3. Структуризация системы управления процессом варки-выработки в производстве листового стекла. Выделение определяющих переменных

Выводы по главе
Глава 3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ, ОПИСЫВАЮЩИХ КАЧЕСТВО ЛИСТОВОГО СТЕКЛА, ВЫРАБАТЫВАЕМОГО СПОСОБОМ ВЕРТИКАЛЬНОГО ВЫТЯГИВАНИЯ И ФЛОАТ-СПОСОБОМ

3.1. Обоснование и выбор компонент подмножества определяющих перемен-
ных технологического процесса варки-выработки листового стекла
3.2. Разработка методов и алгоритмов синтеза регрессионных моделей показателей качества листового стекла
3.3. Исследование и разработка модели плотности листового стекла
3.3.1. Плотность листового стекла, вырабатываемого способом вертикального вытягивания
3.3.2. Плотность листового стекла, вырабатываемого флоат- способом
3.4. Исследование и разработка математических моделей, описывающих опти-
ческие искажения листового стекла
3.4.1. Модель волнистости стекла, вырабатываемого способом вертикального вытягивания
3.4.2. Модель оптических искажений полированного стекла, вырабатываемого
флоат-способом
3.4.3. Модель плоскостности полированного стекла специального применения
вырабатываемого флоат- способом
3.5. Исследование и разработка математических моделей, описывающих со-
держание пороков в листовом стекле
3.5.1. Модели, описываемые пороки стекла, вырабатываемого способом вертикального вытягивания
3.5.2. Модель содержания свилей в полированном стекле, вырабатываемого
флоат-способом
Выводы по главе
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ РЕЖИМНЫХ ПЕРЕМЕННЫХ СТЕКЛОВАРЕННОЙ ПЕЧИ. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ТРЕНДА СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ
4.1. Модели температурного режима ванной стекловаренной печи ВВС
4.1.1. Модель температурного режима пламенного пространства печи
4.1.2. Модель ванной печи по температуре стекломассы
4.2. Модель положения границы шихты и варочной пены в ванной стекловаренной печи ВВС
4.3. Модель температурного режима ванной печи в производстве стекла фло-
ат-способом
4.4. Прогнозирование возмущающих воздействий в производстве листового стекла. Исследование и разработка алгоритмов прогнозирования
Выводы по главе

Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ВАРКИ-ВЫРАБОТКИ ЛИСТОВОГО СТЕКЛА
5.1. Обоснование и выбор метода решения задачи управления технологическим процессом варки-выработки листового стекла
5.2. Разработка методики, алгоритмов и программная реализация имитацион-
ной модели системы управления технологическим процессом варки-выработки листового стекла
5.3. Исследование алгоритмов управления технологическим процессом варки-
выработки листового стекла способом вертикального вытягивания
5.3.1. Формализация задачи управления и выбор методов решения
5.3.2. Исследование эффективности алгоритма управления с эмпирической обратной связью. Симплекс планирование
5.3.3. Исследование эффективности компенсационного способа управления. Многошаговые и одношаговые алгоритмы управления процессом варки-выработки листового стекла
5.4. Исследование алгоритмов управления технологическим процессом варки-выработки листового стекла флоат- способом
5.4.1. Особенности задачи управления при флоат-способе производства листового стекла
5.4.2. Исследование и разработка алгоритма одношагового управления. Решение задачи методом линейного программирования
5.4.3. Разработка и исследование эффективности применения одношагового алгоритма безусловной оптимизации для управления процессом варки-
выработки. Метод штрафных функций
Выводы по главе
Глава 6. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМНЫМИ ПЕРЕМЕННЫМИ ОСНОВНОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЛИНИИ ПРОИЗВОДСТВА ЛИСТОВОГО СТЕКЛА. СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ
6.1. Постановка задачи управления режимными переменными основного технологического оборудования участка варки-выработки листового стекла. Выбор метода решения и определение требований к алгоритмам управления
6.2. Модификация процедуры формирования понятий СГБ - 9 для решения задач управления технологическими процессами

4) информационные модели;
5) эвристические модели, дающие количественное описание качественной информации о процессе.
Подробнее рассмотрим модели, используемые для описания показателей качества вырабатываемого стекла в зависимости от режима варки-выработки, влияния возмущающих воздействий по изменению химического состава стекла и окружающей среды. По приведенной классификации к предмету исследования относятся модели второго, четвертого и пятого классов.
Большое число работ посвящено математическому описанию процессов, происходящих в стекловаренной печи, где протекают физические, химические процессы превращения шихты в расплав стекла и подготовке ее к выработке. Механизм теплообмена в стекловаренной печи сложен. Процесс передачи тепла от факела к стекломассе теоретически обосновал и впервые разработал их математическое описание Соколов А. А. Дальнейшее развитие это направление получило в работах Пчелякова К. А. и др. авторов. Значительное число публикаций посвящено созданию гидродинамических математических моделей ванной печи, описывающих поле температуры и скоростей, основанные на законах механики сплошных сред [214]. Для описания полей используются как двухмерные [84], [61], так и трехмерные [216] модели, отражающие стационарные и нестационарные процессы, протекающие в ванной печи. Решена задача нестационарного теплообмена в области с подвижной промежуточной границей шихты для продольного двухмерного сечения бассейна стекловаренной печи [86].
Исследования процесса осветления в стекломассе проводились Иебсеном, Марведелем, Солиновым Ф.Г., Полляк В В., Панковой H.A. и др. [163]. Работы Панковой H.A. посвящены экспериментальным исследованиям конвективных потоков стекломассы в ванных печах и связям этих потоков с тепловым режимом работы печи. Ряд работ Панковой Н А. посвящены изучению причин возникновения пороков в стекле (пузыри, содержание свилей, оптические искажения и др.) в зависимости от технологического процесса варки, производительности печи , характера распределения вновь сваренной стекломассы в ленте стекла [145-148].
С развитием метода нечетких множеств стало возможным использование качественной информации при синтезе математических моделей процессов химической технологии [65]. В работе Маркова Е.П. рассматривается нечеткий характер границы варочной пены [131]. Формализуется качественное описание функции тепловых потоков, поглощаемых стекломассой под плавающей шихтой и варочной пеной в бассейне ванной стекловаренной печи. Описывается