Прогнозирование и управление твердостью выплавляемой стали на основе моделей нечеткого логического вывода

• Автор: Бондарчук, Аким Александрович
• Шифр специальности: 05.13.18, 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 129 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
1. АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ МОДЕЛИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ВЫПЛАВКОЙ СТАЛИ И ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА УПРАВЛЕНИЯ..

1.1. Краткая характеристика объекта управления и существующих моделей управления

1.2. Анализ направлений выбора наиболее адекватной модели твердости стали.

1.3. Анализ возможных подходов к решению задачи управления в условиях стохасгичности модели

1.4. Выводы и постановка задачи исследования

2. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТВЕРДОСТИ СТАЛИ НА ОСНОВЕ НЕЧЕТКИХ ПРОДУКЦИОННЫХ

2.1. Построение функций принадлежности нечетких интервалов изменения

массовой доли химических элементов

2.2 Алгоритм достижения адекватности модели прогнозирования твердости стали с последующей ее проверкой
2.3. Приведение модели ТБК к матричному виду
2.4. Выводы по второй главе.
3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ КОНЕЧНОЙ ТВЕРДОСТЬЮ СТАЛИ.
3.1. Анализ возможности управления на основе решения матричного уравнения
3.2. Постановка задачи оптимального управления.
3.3. Разработка алгоритма решения задачи оптимального управления с моделью ТБК
3.4. Экспериментальное определение области сходимости приближений к решению задачи квазиквадратичного программирования
3.5. Анализ и сравнение существующих моделей прогнозирования твердости стали и модели на основе нечетких продукционных правил
3.6. Апробация алгоритма управления конечной твердостью стали
3.7. Выводы по третьей главе 2
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретические результаты работы, полученные для управления системы химический состав стали - распределенная твердость, можно использовать для управления более общими системами типа «состав - свойства». С этих позиций теоретическое значение работы состоит в развитии методов моделирования и анализа моделей при решении задач управления системой «состав-свойство» в условиях стохастической и нечеткой неопределенности. Предложено новое представление системы нечетких продукционных правил типа ТБК в виде системы квазилинейных уравнений, что дает возможность решения не только прямых задач (задач прогнозирования свойства но заданному составу), но решения обратных задач - по заданному свойству определение необходимого состава. Показано, что решение обратной задачи сводится к известному методу последовательных приближений. Практическое значение работы состоит в применении полученных теоретических результатов в моделировании и управлении зависимостью «состав-твердость» при плавке стали с многокомпонентным химическим составом. Получение адекватных моделей обеспечивающих прогнозирование распределенной твердости металла по заданному химическому составу позволяет отказаться в процессе управления плавкой от экспертного выбора наиболее адекватной модели из существующего комплекса регрессионных кусочно-линейных зависимостей. Более того, появляется возможность автоматического определения химического состава плавки по заданному распределению твердости стали. Модели и алгоритмы, оформленные в виде программного комплекса управления плавкой дают возможность существенно повысить качество выплавляемой стали при снижении трудозатрат на управление. Апробация работы. Алушта ); международной научной конференции «Современные проблемы прикладной математики и математического моделирования» (Воронеж ), научно - технической конференции ОАО ОЭМК (Старый Оскол ), четвертой конференции молодых специалистов «Металлургия XXI века» (Москва, ). Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в десяти работах, две из которых опубликованы в изданиях рекомендованных ВАК РФ. Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка используемой литературы. Основная часть диссертации изложена на 7 страницах машинописного текста и содержит рисунков, таблиц. Список литературы включает' 1 наименование. Приложение на страницах машинописного текста, содержит 4 рисунка и таблиц. В первой главе проведен анализ особенностей моделирования и управления процессом выплавки стали с заданным распределением твердости y(h) по глубине изделия И. Описан существующий подход применения моделей прогнозирования твердости при управлении, основанный на использовании системы регрессионных зависимостей «STAHL-EIS EN-Prutblatter» института стали VDEh (Германия). Рассмотрены подходы к выбору химического состава плавки обеспечивающего достижение требуемой твердости стали, на основе линейной регрессионной зависимости. Вторая глава посвящена построению модели Т8К для специфических условий управления выплавкой стали. Решаются задачи: фаззификации интервалов изменения химического состава; фаззифиикации соответствия входного химического состава модели Т8К классам интервалов и объединений интервалов; проверке адекватности модели Т8К на данных промышленной статистики и представление модели Т8К в матричном виде. В третьей главе рассматривается решение обратной задачи -отыскание вектора х по заданному вектору у. Показано, что решение задачи управления в виде решения системы линейных уравнений приводит к значимой величине смещения значений концентраций химических компонент. Альтернативным подходом к решению предложена задача квазиквадратичного программирования, решение которой осуществляется на основе метода последовательного приближения. Приводится численная оценка области сходимости процедуры последовательного приближения. Дано краткое описание программного комплекса, реализующего предложенные в работе модели и алгоритмы.