Розробка системи керування установкою піролізу відходів агропромислового комплексу зі застосуванням нечіткої логіки

Анотація

Об’єктом дослідження є система управління реактором піролізу відходів агропромислового комплексу (рослинної біомаси). Предметом дослідження є стабільність і величина теплотворної здатності синтез газу, утвореного шляхом піролізу рослинної біомаси. Найбільшою проблемою технологічного об’єкту – піролізного реактору відходів агропромислового комплексу – є висока чутливість теплотворної здатності синтез-газу до збурень складу рослинної біомаси. Ця чутливість виражається квадратичною залежністю від кількості окисника, необхідного для досягнення найвищої теплотворної здатності. Іншою проблемою є відхилення певних сталих часу об’єкта управління, викликана змінами хімічного складу рослинної біомаси.

Побудована система керування забезпечує високу теплотворну здатність утвореного синтез-газу, шляхом визначення складу відходів, що піролізуються за допомогою визначення складу утвореного синтез-газу в окремому ізоентальпійному пристрої, і стабілізує її. Інформація про склад сировини дозволяє обчислити оптимальні параметри для процесу піролізу, і відповідно, оновити завдання регулятора. Також ця інформація дозволяє компенсувати зміни сталих часу об’єкта управління, викликані змінами хімічного складу сировини, що дозволило досягнути високої робастності системи. Компенсація цих змін проводилася шляхом навчання регресійного поліному. Навчання проводилось на тестових наборах відхилень сталих часу. Отримані поліноми використовувалися для згортки з функціями приналежності нечіткого регулятора. Така згортка дозволила отримати такі функції приналежності, що забезпечують дотримання параметрів якості керування, близьких до тих, що отримані без відхилень сталих часу.

Моделювання побудованої системи керування показало значно знижену чутливість теплотворної здатності від складу сировини, а також виявило низьку чутливість якості керування від відхилень значень сталих часу об’єкта управління, викликаних збуреннями хімічного складу відходів.

Метод, яким було побудовано систему керування для піролізного реактора, відрізняється від існуючих тим, що використання інформації про склад речовини, що піролізується, використовується для точного обчислення оптимальних значень параметрів піролізу, а також для мутації функцій приналежності нечіткого регулятора. Метод можливо використовувати в інших подібних системах, призначених для піролізу органічних речовин з метою розширення їх сфери застосування. А саме, для інтеграції таких систем в технологічні об’єкти, більш чутливі до відхилень теплотворної здатності газу, що використовується як паливо.