Автоматизированная система управления процессом шахтного обжига известняка с применением нейросетевых алгоритмов

• Автор: Котелева, Наталья Ивановна
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 140 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Анализ процесса шахтного обжига известняка как объекта управления.

1.1.1 Физикохимические основы процесса обжига известняка в шахтных печах.

1.1.2 Технологические особенности протекания процесса обжига известняка в шахтных печах
1.1.3 Особенности управления технологическим процессом обжига известняка в шахтных печах

1.1.4 Шахтная печь для обжига известняка как объект управления.

1.2. Применение специальных методов теории автоматического управления в задачах управления металлургическими процессами

1.2.1. Теоретические основы специальных систем управления

1.2.2. Нейросетевые системы управления.

1.2.3 Основные приемы и схемы иейросетевого управления.
1.3 Постановка задач исследования
2. РАЗРАБОТКА НЕЙРОСЕТЕВОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ШАХТНОГО ОБЖИГА ИЗВЕСТНЯКА
2.1. Определение входных и выходных параметров модели, постановка задач моделирования.
2.2. Предварительная обработка данных
2.2.1. Теоретические основы и обзор основных методов предварительной обработки данных
2.2.2. Исследование эффективности использования различных методов предобработки данных для нейросетевой модели процесса шахтного обжига известняка.
2.3. Синтез нейросетевой модели процесса шахтного обжига известняка
2.3.1 Определение структуры сети
2.3.2 Обоснование выбора модели сети
2.3.3. Оптимизация параметров сети
2.3.4. Разработка нейросетевой модели процесса шахтного обжига известняка
2.4. Оценка критериев адекватности нейросетевой модели процесса шахтного обжига известняка реальному объекту.
2.5. Выводы по главе
3. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ШАХТНОГО ОБЖИГА ИЗВЕСТНЯКА
3.1 Постановка задач управления.
3.2 Структурный синтез системы управления процессом шахтного
обжига известняка с применением нейросетевых алгоритмов.
3.3 Разработка алгоритма работы системы управления процессом шахтного обжига известняка с применением нейросетевых алгоритмов
3.4 Синтез нейросетевого регулятора, используемого в структуре системы управления процессом шахтного обжига известняка с применением нейросетевых алгоритмов
3.5 Анализ результатов тестирования системы и оценка качества ее работы
3.6 Выводы по главе
4. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ НЕЙРОСЕТЕВЫХ АЛГОРИТМОВ В РЕАЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ ПРОЦЕССА ШАХТНОГО ОБЖИГА ИЗВЕСТНЯКА .
4.1 Разработка программнотехнического комплекса для внедрения автоматизированной системы управления процессом шахтного обжига известняка с применением нейросетевых алгоритмов.
4.2 Описание возможных мероприятий по внедрению автоматизированной системы управления с применением нейросетевых алгоритмов.
4.3 Оценка возможного экономического эффекта от внедрения автоматизированной системы управления процессом шахтного обжига известняка с применением нейросетевых алгоритмов.
4.4 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Разработана модель на основе нейронных сетей, способная осуществлять прогноз основных параметров процесса на основании данных оперативного контроля печи в режиме реального времени, пригодная для использования в структуре системы управления процессом шахтного обжига известняка и для настройки нейросетевого регулятора. Разработана структура нейросетсвого регулятора и нейросетевые алгоритмы для системы управления процессом шахтного обжига известняка, позволяющие осуществлять адаптивное управление. Достоверность результатов работы. Достоверность основных научных положений, выводов и рекомендаций обоснована совпадением полученных результатов с промышленными данными и результатами исследования промышленного объекта. Апробации работы. Содержание и основные положения работы докладывались на семинаре Инновационные технологии, моделирование и автоматизация в металлургии ВО РЕСТЭК, СанктПетербург, научнотехнических конференциях молодых ученых СанктПетербургского государственного горного института СанктПетербург, , , , и семинарах кафедры автоматизации технологических процессов и производств СПГГИ ТУ. Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 научных работ, из них 2 в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России. Подана заявка на патент. Структура и объем диссертации. В первой главе выполнен анализ технологического процесса шахтного обжига известняка как объекта управления, специальных методов теории автоматического управления, а также рассмотрены общие вопросы теории нейронных сетей. Также приведены и проанализированы наиболее распространенные способы применения нейронных сетей для решения задач автоматического управления. Вторая глава посвящена разработке нейросетевой модели процесса. Исследована эффективность применения различных методов предварительной обработки данных, приведено обоснование выбора структуры и модели сети, алгоритма оптимизации параметров сети. Разработана схема алгоритма работы нейросетевой модели процесса шахтного обжига известняка, приведена оценка результатов моделирования. Третья глава посвящена разработке нейросетевой системы управления процессом шахтного обжига известняка. Выполнен анализ и оценка качества текущего управления объектом. Разработана новая структура системы с применением нейросетевых алгоритмов, приведено подробное описание предлагаемых алгоритмов управления, а также проведено тестирование созданной системы управления на данных оперативного контроля по работе шахтной печи обжига известняка и представлена оценка эффективности ее работы. В четвертой главе представлено описание возможных мероприятий по внедрению автоматизированной системы управления процессом шахтного обжига известняка с применением нейросетевых алгоритмов, а также приведена оценка возможного экономического эффекта от внедрения. Заключение отражает обобщенные выводы по результатам исследований в соответствии с целью и решенными задачами. Личный вклад автора. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка. Содержит 0 страниц машинописного текста, рисунков, 9 таблиц и список литературы из 0 наименований. Автор диссертационной работы выражает благодарность директору ЗАО Концерн Струйные технологии С. В.Е. Никольскому, В. О. Голубеву, а также инженерному составу отдела автоматизации за помощь в организации и проведении исследований. Диссертационная работа объединена общей идеей усовершенствования автоматизированной системы управления процессом обжига известняка в шахтных печах путем введения нейросетевых алгоритмов в вычислительные блоки системы, позволяющих повысить ее адаптационные свойства. Известь занимает важное место в сталеплавильном и ферросплавном производствах. Она применяется в составе твердых шлакообразующих смесей и служит для удаления из расплава фосфора, серы, кремния и марганца. В мировом производстве высококачественной кальциевой извести существует тенденция к переходу на шахтный обжиг. Уже сегодня на российских металлургических предприятиях в равной степени с вращающимися печами используются и шахтные печи, причем среди вновь построенных подавляющее большинство занимают шахтные печи.