Диссертация (Разработка интеллектуального комплекса для адаптивного управления параметрами микроклимата процессов хранения муки), страница 2

Степень разработанности темы исследованпя. В настоящее время проблемами автоматизации технологических процессов пищевой промышленности в научном плане занимаются следующие ученые: Благовещенская М.М., Битюков В.К., Бородин А.В., Ивашкин Ю.А., Красинский А.Я, Краснов А.Е., Благовещенский И.Г., Софиев А.Э., Широков Л.А., Черных В.Я. и др. Активные исследовантзя ведутся в области интеллектуальных технологий управления примензпельно к управлению технологическими процессами ~12-14, 47-53~.

В области управления технологическими процессами, в том числе в пищевой промышленности известны работы ~15, 191, посвященные исследованию объектов управления ~54-561, совершенствованию и уточнению математических моделей подобных процессов [57-59~, совершенствованию принцтшиальных решений автоматизированных систем управления 112, 21, В большинстве работ перечисленных авторов подчеркивается сложность решаемой задачи и недостаточность данных для ее полного решения, а также необходимость продолжения исследований в б рассматриваемой области.

Практически отсутствует в известных библиографических источниках рассмотрение разработки нейросетевого регулятора для пищевой промышленности и, в частности, для процессов хранеюи продукции Не решены задачи созданьи адаптивных, динамически развивающихся систем управления технологическими процессами пищевой промышленности, основанных на автоматизации управленческих функций человека-технолога и, в основном, заменяющих его при ведении процесса в условиях промышленного производства пищевой продукции. Цели н задачп исследования.

Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка интеллектуального комплекса для адаптивного управлении параметрами микроклимата процессов хранении муки ~на примере силоса для бестарного хранензи муки) и повышение эффективности управлении ТП хранении муки путем использования интеллектуальных технолоп~й. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: 1. Анализ технолоп~ческого процесса храпели муки как объекта автоматизации. 2. Обзор и анализ современных способов примененьи нейронных сетей для управленти сложными техническими системами.

3. Разработка структурно — параметрической модели ТП бестарного хранения муки. 4. Разработка математической модели объекта управления, показывающая различные взаимосвязи параметров микроклимата между собой и с внешними возмущающими факторами. 5. Разработка структуры и алгоритма нейросетевого регулятора для управлении нестационарным технологическим процессом ~на примере параметров микроклимата процесса бестарного храпели муки). 6. Построение имитационной модели технолоптческого процесса бестарного хранения муки в Аль о81с.. 7.

Разработка системы слежения и управления параметрами микроклимата силоса в ЯСАОА-системе Тгасе Мос1е. 8. Разработка РС-совместимой среды для проведения опытно- промышленных испытаний. 9. Разработка технических решений для реализацтпт системы интеллектуального управления процессом пищевого производства и оценка результатов опытно-промышленной эксплуатации. Обьектом исследования являлся типовой силос для бестарного хранения муки, а также процессы сбора, анализа и обработки информацтш, в задачах непрерывного контроля показателей микроклимата в процессе хранения муки. Предметом исследоваиия и разработок являются совокупность теоретических, методолоптческих и практических задач, связанных с созданием интеллектуального комплекса для адаптивного управления параметрами микроклимата процессов хранения муки и соответствующее информационное, математическое, алгоритмическое и программное обеспечение.

Методы и средства исследований. В работе используются аналитические методы исследования, методы компьютерного моделирования и экспериментальные исследования, выполненные на натуральных объектах в производственных условиях. Поставленные в работе задачи решены с использованием методологических и математических основ построения адаптивных систем поддержки и принятия решений, основных положений теории автоматического управления, теории нейронных сетей, общих принципов математического моделирования, элементов теории искусственного интеллекта, методов системного анализа и математической статистики, Численная и графическая обработка результатов исследований 8 производилась с применением Ма11аЬ, системы визуального моделирования йпш11пй и ЯСАВА-системы ТгасеМоде.

Научная новизна работы. 1. Представлена математическая модель микроклимата в силосе в виде многосвязной структуры внутренних и возмущающих параметров. 2. Разработана структура нейросетевого регулятора, используемого в силосе для адаптивного управления параметрами микроклимата в процессе бестарного хранения муки. 3. Представлено математическое описание нейросетевого регулятора, структурная схема нейросети и алгоритм обучения нейросети. 4. Разработан алгоритм работы интеллектуального комплекса контроля и регулирования параметров микроклимата в процессе бестарного хранения муки. 5.

Представлено имитационное моделирование ТП БХМ в среде Апу1 оя1с. 6. Разработана РС-совместимая платформа для проведения экспериментальных исследований с дальнейшим их анализом. Практическая значимость работы. Практическая значимость работы представлена: 1. Структурно-параметрической моделью процесса бестарного хранения муки. 2. Рекомендациями по учету взаимосвязей технологических параметров процесса хранения муки при разработке его математической модели. 3. Рекомендациями по разработке структуры нейросетевого регулятора.

4. Методикой выбора архитектуры и алгоритма обучения нейросети. 5. Моделирование склада БХМ в среде Аву1.орс. 9 б. Разработкой системы слеженьи и сбора параметров ТП храненьи муки в БСАВА-системе Тгасе Моде. 7. Разработкой РС-совместимой среды для проведения опытно- промышленных испытаний. 8. Результатами исследований опытно-промышленной эксплуатации системы интеллектуального управлении параметрами микроклимата в силосе. Достоверность полученных в работе результатов обеспечивается адекватным использованием методов исследований и соответствующего математического аппарата; проверкой полученных выводов, моделированием и проведением натурного эксперимента в производственных условьих ОАО "Мельничный комбинат в Сокольниках", в ходе которого получены данные, соотносящиеся с вычислительным экспериментом.

Основные положения, выносимые на защиту: 1, Формализованное описание параметров микроклимата технологического процесса хранения муки в виде многосвязной системы автоматического регулирования, 2. Структурная схема нейросетевого регулятора. 3. Архитектура нейросети„математическое описание и алгоритм обученьи ИНСМ. 4. Алгоритмы работы нейросетевой модели и интеллектуального комплекса адаптивного управления параметрами микроклимата в процессе БХМ.

5. Имитационное моделирование ТП БХМ в среде Апу1 оя1с. 6. Практическая реализация интеллектуального комплекса для управлен|и параметрами микроклимата силоса. 7. Разработка системы слежения и управлении параметрами микроклимата силоса в ЯСАОА-системе Тгасе Моде. 10 8, Создание РС-совместимой среды для проведеньи опытно- промышленных испытаний.

Апробации работы, Результаты работы докладывались на конференцгих и семинарах; 'Ч международной научно-практической конференции " 21 век: фундаментальная наука и технологии " ««21 сеиду: Йпк1атеп1а1 зс1епсе апд 1есйпо1оду У»),10-11 ноября 2014 г., Иогй СЬаг1ез1оп, ЫА; Международной научнопрактической конференции «Автоматизации и управление технологическими и бизнес — процессами пищевой промышленности», 15 — 17 апреля 2015 г., МГУПП, П международная научно-практическая конференц~и «Автоматизация и управление технологическими и бизнес-процессами в пищевой промышленности», май 2016 г., МГУПП, ХЪ международная научная конференция студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения», 17 декабря, 2017г., МГУПП, Конференции с международным участием «Современное состояние и перспективы развит!и упаковки в пищевой промышленности», 5 апреля, 2018г., МГУПП.