Диагностика состояний и управление технологической безопасностью непрерывных химико-технологических процессов на основе дискретных моделей

• Автор: Богатиков, Валерий Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Апатиты
• Количество страниц: 337 с. : ил

Введение
1. ПРОБЛЕМЫ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЙ И УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ РАБОТЫ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ
1.1. Проблемы и подходы к решению задачи безаварийной работы непрерывного ХИМИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

1.2. Обобщенная характеристика критических и аварийных состояний и

МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ХТС

1.3. Математические модели, используемые в задачах диагностики ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ

1.3.1. Логические модели для диагностирования непрерывных динамических систем

1.3.2. Причинно-следственные модели объекта диагностирования

1.3.3. Модели в пространстве состояний

1.3.4. Параметрическая диагностика на основе интервального анализа

1.4. Направление исследований проблемы диагностики состояний и управления технологической безопасностью непрерывных химикотехнологических процессов
Заключение
2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ОСНОВНЫЕ МОДЕЛИ ХТС. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ПОСТРОЕНИЯ ДИСКРЕТНЫХ АВТОМАТНЫХ МОДЕЛЕЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
2.1. Процессы химической технологии как объекты математического исследования
2.2. Характеристика математических свойств технологических операторов
2.2.1. Модели идеального смешения
2.2.2. Модели идеального вытеснения
2.3. Обоснование возможности построения дискретных автоматных моделей непрерывных ХТС

2.4. Методика построения программы вычислительного эксперимента на основе метода комбинаторного перебора области существования
функционального оператора ХТС
Заключение
3. МЕТОД РАЗДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЙ ХТС
3.1. Линейные системы
3.2. Квазистатические и динамические линейные системы химической технологии
3.3. Нелинейные системы химической технологии
3.4. Химико-технологические системы, описываемые дифференциальными уравнениями в частных производных
3.5. Построение дискретных моделей для технологических последовательностей аппаратов
3.6. Построение дискретных моделей на основе теории нечетких
МНОЖЕСТВ
Заключение
4. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СОБЫТИЙ В ДИСКРЕТНЫХ АВТОМАТНЫХ МОДЕЛЯХ НЕПРЕРЫВНЫХ ХТС
4.1. Распознавание множеств событий конечными автоматами
4.2. Конечные автоматы и регулярные языки
4.3. Язык описания автомата
4.4. Построение системы управления ХТС на основе конечного автомата
4.5. Обобщенное описание алгоритма работы автомата управления „
4.5.1. Классы событий
4.5.2. Организаг/ия работы автомата управления
4.5.3. Описание работы автомата управления
Заключение
5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ СИСТЕМЫ ДИАГНОСТИКИ И УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

5.1. Описание методологии объектно-ориентированного анализа
5.1.1. Информационные системы
5.1.2. Динамика поведения объектов исследования
5.1.3. Модель взаимодействия объектов исследуемой системы
5.1.4. Модели процессов действий
5.2. Проектирование программных средств на основе объектно-ориентированного анализа
5.3. Информационная технология в ХТС
5.4. Общая характеристика основных этапов работ по проектированию системы диагностики и управления безопасностью ХТП и объектно-ориентированное описание ее основных программных средств
5.4.1. Подсистема построения баз данных и библиографической информации
5.4.2. Построение полной модели ХТС
5.4.3. Проектирование программных средств подсистемы сбора информации и построения базы данных дискретной модели
5.4.4. Описание информационной технологии анализа критических и аварийных состояний ХТС
5.4.5. Структура системы диагностики и управления безопасностью ХТП
5.4.6. Программные средства проектирования ИУС на основе диагностики состояний
Заключение
6. ПРИЛОЖЕНИЯ МЕТОДА РАЗДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЙ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ СИСТЕМ ДИАГНОСТИКИ И УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ
6.1. Построение системы диагностики и управления на основе дискретной автоматной модели на примере процесса ионной флотации
редкоземельных элементов
6.1.1. Химизм процесса
6.1.2. Основное уравнение модели
6.1.3. Дискретная модель процесса
6.1.4. Дискретизация состояний гидравлической и газовой связи

переменных состояния по времени. Это значительно усложняет форму представления объекта диагностирования, однако, по мнению авторов [43], такое расширение функциональных возможностей значительно увеличит также сферу применения этих моделей.
С широким внедрением в практику диагностирования современной вычислительной техники, использующей методы искусственного интеллекта, особое значение приобретает построение логико-лингвистических диагностических моделей [71] и применение не булевых логик [72]. Примерами использования аппарата нечеткой логики для диагностирования химико-технологических объектов могут служить работы [7,73].
1.3.2. Причинно-следственные модели объекта диагностирования
Наиболее распространенными видами этой группы моделей являются помеченные направленные графы (ПНГ), деревья отказов (ДО) и деревья событий (ДС). Общим для причинно-следственных моделей является представление объекта в виде графа.
Каждый узел ПНГ ассоциируется с какой-либо переменной состояния объекта. Все текущие изменения переменных состояния учитываются не количественно, а качественно - посредством трехзначной логики в базисе значений +, 0, и - (см. раздел
4.3.1.).
Дуга ПНГ, соединяющая два соседних узла, указывает причинно-следственную связь между ними. Если изменение состояния исходного узла дуги вызывает такое же изменение конечного узла (такое же изменение знака), то дуга помечается знаком +. Если же характер этого изменения обратный, то дуга помечается знаком -. Иногда для отражения скорости изменений вводят весовые коэффициенты +1, -1, +10, -10.
Известны также примеры введения в ПНГ фактора времени для отражения поведения объекта в динамике, учета задержек и т.п. [74,75,76]. Это довольно важное дополнение, расширяющее информационные возможности ПНГ, но в то же время и существенно усложняющее его обработку. В работе [77] дополнительно введены также вероятности перехода из одного состояния в другое. Выбор той или иной модификации ПНГ зависит от особенностей решаемой задачи.