Синтез оптимального управління технологічними процесами на основі мультіальтернативного параметричного опису кінцевого стану

Автор(и)

  • Dmitriy Demin Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0002-7946-3651

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.105294

Ключові слова:

оптимальне керування технологічними процесами, принцип максимуму Понтрягіна, швидкодія, лінія кінцевого стану, мультіальтернатівний опис кінцевого стану, рідж-аналіз

Анотація

Запропоновано метод пошуку оптимального управління технологічними процесами, заснований на аналізі рішення системи диференціальних рівнянь (СДУ), яка є математичною моделлю керованого процесу. Показано, що отримані при цьому рішення узгоджуються з принципом максимуму Понтрягіна для задачі про швидкодію, але відкриваються додаткові можливості в управлінні кінцевим станом. Запропоновано спосіб мультіальтернатівного параметричного опису кінцевого стану

Біографія автора

Dmitriy Demin, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Доктор технічних наук, професор

Кафедра ливарного виробництва

Посилання

  1. Lutsenko, I. (2014). A practical approach to selecting optimal control criteria. Technology audit and production reserves, 2 (1 (16)), 32–35. doi: 10.15587/2312-8372.2014.23432
  2. Trufanov, I. D., Chumakov, K. I., Bondarenko, A. A. (2005). Obshcheteoreticheskie aspekty razrabotki stohasticheskoy sistemy avtomatizirovannoy ehkspertnoy ocenki dinamicheskogo kachestva proizvodstvennyh situaciy ehlektrostaleplavleniya. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (2 (18)), 52–58.
  3. Trufanov, I. D., Metel'skiy, V. P., Chumakov, K. I., Lozinskiy, O. Yu., Paranchuk, Ya. S. (2008). Ehnergosberegayushchee upravlenie ehlektrotekhnologicheskim kompleksom kak baza povysheniya ehnergoehffektivnosti metallurgii stali. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (1 (36)), 22–29.
  4. Lutsenko, I., Fomovskaya, E. (2015). Identification of target system operations. The practice of determining the optimal control. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (2 (78)), 30–36. doi: 10.15587/1729-4061.2015.54432
  5. Lutsenko, I., Vihrova, E., Fomovskaya, E., Serdiuk, O. (2016). Development of the method for testing of efficiency criterion of models of simple target operations. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (4 (80)), 42–50. doi: 10.15587/1729-4061.2016.66307
  6. Lutsenko, I. (2015). Identification of target system operations. Development of global efficiency criterion of target operations. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (2 (74)), 35–40. doi: 10.15587/1729-4061.2015.38963
  7. Lutsenko, I., Fomovskaya, E. (2015). Synthesis of cybernetic structure of optimal spooler. Metallurgical and Mining Industry, 9, 297–301.
  8. Diligenskiy, N. V., Dymova, L. G., Sevast'yanov, P. V. (2004). Nechetkoe modelirovanie i mnogokriterial'naya optimizaciya proizvodstvennyh sistem v usloviyah neopredelennosti: tekhnologiya, ehkonomika, ehkologiya. Moscow: Mashinostroenie-1, 397.
  9. Hong, D. H., Lee, S., Do, H. Y. (2001). Fuzzy linear regression analysis for fuzzy input-output data using shape-preserving operations. Fuzzy Sets and Systems, 122 (3), 513–526. doi: 10.1016/s0165-0114(00)00003-8
  10. Yang, M.-S., Lin, T.-S. (2002). Fuzzy least-squares linear regression analysis for fuzzy input-output data. Fuzzy Sets and Systems, 126 (3), 389–399. doi: 10.1016/s0165-0114(01)00066-5
  11. Seraya, O. V., Demin, D. A. (2012). Linear Regression Analysis of a Small Sample of Fuzzy Input Data. Journal of Automation and Information Sciences, 44 (7), 34–48. doi: 10.1615/jautomatinfscien.v44.i7.40
  12. Tseng, Y.-T., Ward, J. D. (2017). Comparison of objective functions for batch crystallization using a simple process model and Pontryagin’s minimum principle. Computers & Chemical Engineering, 99, 271–279. doi: 10.1016/j.compchemeng.2017.01.017
  13. Demin, D. A. (2012). Synthesis process control elektrodugovoy smelting iron. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (10 (56)), 4–9. Available at: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/3881/3557
  14. Demin, D. A. (2012). Synthesis of optimal temperature regulator of electroarc holding furnace bath. Scientific Bulletin of National Mining University, 6, 52–58.
  15. Ozatay, E., Ozguner, U., Filev, D. (2017). Velocity profile optimization of on road vehicles: Pontryagin's Maximum Principle based approach. Control Engineering Practice, 61, 244–254. doi: 10.1016/j.conengprac.2016.09.006
  16. Saerens, B., Van den Bulck, E. (2013). Calculation of the minimum-fuel driving control based on Pontryagin’s maximum principle. Transportation Research Part D: Transport and Environment, 24, 89–97. doi: 10.1016/j.trd.2013.05.004
  17. Bauer, S., Suchaneck, A., Leon, F. P. (2014). Thermal and energy battery management optimization in electric vehicles using Pontryagin's maximum principle. Journal of Power Sources, 246, 808–818. doi: 10.1016/j.jpowsour.2013.08.020
  18. Onori, S., Tribioli, L. (2015). Adaptive Pontryagin’s Minimum Principle supervisory controller design for the plug-in hybrid GM Chevrolet Volt. Applied Energy, 147, 224–234. doi: 10.1016/j.apenergy.2015.01.021
  19. Fang, H., Wie, X., Zhao, F. (2015). Structural optimization of double-tube once-through steam generator using Pontryagin's Maximum Principle. Progress in Nuclear Energy, 78, 318–329. doi: 10.1016/j.pnucene.2014.09.008
  20. Candido, J. J., Justino, P. A. P. S. (2011). Modelling, control and Pontryagin Maximum Principle for a two-body wave energy device. Renewable Energy, 36 (5), 1545–1557. doi: 10.1016/j.renene.2010.11.013
  21. Krasovskiy, A. A., Taras'ev, A. M. (2007). Dinamicheskaya optimizaciya investiciy v modelyah ehkonomicheskogo rosta. Avtomatika i telemekhanika, 10, 38–52.
  22. Ohsawa, T. (2015). Contact geometry of the Pontryagin maximum principle. Automatica, 55, 1–5. doi: 10.1016/j.automatica.2015.02.015
  23. Blot, J., Kone, M. I. (2016). Pontryagin principle for a Mayer problem governed by a delay functional differential equation. Journal of Mathematical Analysis and Applications, 444 (1), 192–209. doi: 10.1016/j.jmaa.2016.06.027
  24. Pereira, F. L., Silva, G. N. (2011). A Maximum Principle for Constrained Infinite Horizon Dynamic Control Systems. IFAC Proceedings Volumes, 44 (1), 10207–10212. doi: 10.3182/20110828-6-it-1002.03622
  25. Stecha, J., Rathousky, J. (2011). Stochastic maximum principle. IFAC Proceedings Volumes, 44 (1), 4714–4720. doi: 10.3182/20110828-6-it-1002.01501
  26. Arutyunov, A. V., Karamzin, D. Yu., Pereira, F. (2012). Pontryagin’s maximum principle for constrained impulsive control problems. Nonlinear Analysis: Theory, Methods & Applications, 75 (3), 1045–1057. doi: 10.1016/j.na.2011.04.047
  27. Khlopin, D. V. (2016). On the Hamiltonian in infinite horizon control problems. Trudy Instituta Matematiki i Mekhaniki UrO RAN, 22 (4), 295–310. doi: 10.21538/0134-4889-2016-22-4-295-310
  28. Ballestra, L. V. (2016). The spatial AK model and the Pontryagin maximum principle. Journal of Mathematical Economics, 67, 87–94. doi: 10.1016/j.jmateco.2016.09.012
  29. Tregub, V. G., Chorna, Yu. O. (2010). Optimal control of batch processes with interphase transitions. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (4 (48)), 10–12. Available at: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/3270/3072
  30. Kocur, M. P. (2016). Mathematical modeling and optimization of transiant thermoelectric cooling process. Technology audit and production reserves, 1 (2 (27)), 29–34. doi: 10.15587/2312-8372.2016.59320
  31. Levchuk, I. L. (2015). Managing the process of catalytic reforming by the optimal distribution of temperature at the reactor block inlets. Technology audit and production reserves, 2 (4 (22)), 56–60. doi: 10.15587/2312-8372.2015.40592
  32. Musaev, A. (2002). Intelligent Control Systems for Refinery Technological Processes. Proceedings of conf. ICPI’02 (Intelligent computing for the petroleum industry). Mexico, 2, 6–17.
  33. Musaev, A. A. (2003). Virtual'nye analizatory: koncepciya postroeniya i primeneniya v zadachah upravleniya nepreryvnymi tekhnologicheskimi processami. Avtomatizaciya v promyshlennosti, 8, 28–33.
  34. Demin, D. A. (2011). Methodology of forming functional in the optimal control electric smelting. Technology audit and production reserves, 1 (1 (1)), 15–24. Available at: http://journals.uran.ua/tarp/article/view/4082/3748
  35. Musaev, A. A., Nikitin, V. A. (2007). Optimal'noe upravlenie processom smesheniya tovarnogo topliva v potoke. Pribory i sistemy, 4, 5–11.
  36. Alekseeva, L. B.; Chernov, S. S. (Ed.) (2012). Struktura vzaimodeystviya virtual'nogo monitoringa s sistemoy upravleniya nepreryvnym tekhnologicheskim processom. Novosibirsk: Izd-vo NGTU, 114–118.
  37. Afanas'ev, V. N., Kolmanovskiy, V. B., Nosov, V. R. (1989). Matematicheskaya teoriya konstruirovaniya sistem upravleniya. Moscow: Vysha Shkola, 447.
  38. Demin, D. A. (2012). Synthesis process control elektrodugovoy smelting iron. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (10 (56)), 4–9. Available at: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/3881/3557
  39. Demin, D. A. (2013). Adaptive modeling in problems of optimal control search termovremennoy cast iron. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (4 (66)), 31–37. Available at: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/19453/17110
  40. Demin, D. A. (2014). Mathematical description typification in the problems of synthesis of optimal controller of foundry technological parameters. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (4 (67)), 43–56. doi: 10.15587/1729-4061.2014.21203
  41. Horbiychuk, M. I. (1997). Sposib vidboru kryteriyiv optymal'nosti pry adaptyvnomu upravlinni protsesom burinnya. Rozvidka i rozrobka naftovykh i hazovykh rodovyshch. Seriya: Tekhnichna kibernetyka ta elektryfikatsiya ob’yektiv palyvno-enerhetychnoho kompleksu, 34 (5), 18–23.
  42. Horbiychuk, M. I. (1998). Adaptyvne upravlinnya protsesom pohlyblennya sverdlovyn. Rozvidka i rozrobka naftovykh i hazovykh rodovyshch. Seriya: Tekhnichna kibernetyka ta elektryfikatsiya ob'yektiv palyvno-enerhetychnoho kompleksu, 35 (6), 3–9
  43. Suzdal', V. S., Epifanov, Yu. M., Sobolev, A. V., Tavrovskiy, I. I. (2009). Parametricheskaya identifikaciya Varmax modeley processa kristallizacii krupnogabaritnyh monokristallov. Naukovyi visnyk KUEITU, 4 (26), 23–29.
  44. Suzdal', V. S. (2011). Model reduction at synthesis of controllers for crystallization control. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (3 (50)), 31–34. Available at: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/1745/1642
  45. Suzdal', V. S. (2011). Optimization of synthesis control problem for crystallization processes. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (3 (54)), 41–44. Available at: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/2247/2051
  46. Zyelyk, Y. I., Lychak, M. M., Shevchenko, V. N. (2003). Simulation and Identification of Controlled Objects with the Use of the Interval-Set Analysis MATLAB Toolbox. Journal of Automation and Information Sciences, 35 (3), 31–44. doi: 10.1615/jautomatinfscien.v35.i3.40
  47. Zyelyk, Y. I. (2000). Convergence of a matrix gradient algorithm of solution of extremal problem under constraints. Journal of Automation and Information Sciences, 32 (9), 34–41.
  48. Zyelyk, Y. I. (2000). Convergence of a Matrix Gradient Control Algorithm with Feedback Under Constraints. Journal of Automation and Information Sciences, 32 (10), 35–45. doi: 10.1615/jautomatinfscien.v32.i10.50
  49. Kachanov, P. A. (2000). Optimal'noe upravlenie sostoyaniem dinamicheskih sistem v usloviyah neopredelennosti. Kharkiv: KhGPU, 209.
  50. Raskin, L. G., Seraya, O. V. (2008). Nechetkaya matematika. Kharkiv: Parus, 352.
  51. Hartman, K., Leckiy, E., Shefer, V. et. al. (1977). Planirovanie ehksperimenta v issledovanii tekhnologicheskih processov. Moscow: Mir, 552.
  52. Demin, D. A., Pelikh, V. F., Ponomarenko, O. I. (1998). Complex alloying of grey cast iron. Liteynoe Proizvodstvo, 10, 18–19.
  53. Demin, D. A., Pelikh, V. F., Ponomarenko, O. I. (1995). Optimization of the method of adjustment of chemical composition of flake graphite iron. Liteynoe Proizvodstvo, 7-8, 42–43.
  54. Mohanad, M. K., Kostyk, V., Demin, D., Kostyk, K. (2016). Modeling of the case depth and surface hardness of steel during ion nitriding. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (5 (80)), 45–49. doi: 10.15587/1729-4061.2016.65454

##submission.downloads##

Опубліковано

2017-06-30

Як цитувати

Demin, D. (2017). Синтез оптимального управління технологічними процесами на основі мультіальтернативного параметричного опису кінцевого стану. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(4 (87), 51–63. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.105294

Номер

Том 3 № 4 (87) (2017): Математика та кібернетика - прикладні аспекти

Розділ

Математика та кібернетика - прикладні аспекти

Ліцензія

Авторське право (c) 2017 Dmitriy Demin

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.