Моделі та методи оптимального керування індукційним дуплекс-процесом за умов невизначеності

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.03 – системи та процеси керування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018. Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-практичної задачі – розробці методів оптимального управління в умовах невизначеності. Показана можливість побудови адекватної математичної моделі індукційного дуплекс-процесу плавки як об'єкта управління в умовах неможливості реалізації плану активного експерименту в виробничих умовах. На основі цього запропоновано для опису кінцевого стану в задачі пошуку оптимального за кінцевим станом управління використовувати результати параметричного опису за визначенням локально-оптимальних значень вхідних змінних на основі реалізації процедури рідж-аналізу. Показано, як з використанням комбінованої процедури штучної ортогоналізації за даними пасивного експерименту при довільній формі плану експерименту і центрального ортогонального планування отримати таке параметричне опис. Розв'язана задача синтезу оптимального управління індукційної плавкою в печах ІСТ1 / 0.8-М5 в умовах альтернативних стратегій і доведено, що при виборі стратегії плавлення на "болоті" фазова траєкторія буде постійно змінюватися внаслідок корекції початкового стану, що обумовлено зміною швидкості розплавлення при обраному способі управління. Показано, як оптимальне за швидкодією управління може бути отримано з використанням принципу максимуму Понтрягіна в умовах обліку невизначеності в описі початкового стану об'єкта управління. Синтезований оптимальний регулятор температурного режиму в індукційної міксері на основі мультіальтернатівного опису кінцевого стану, характерною особливістю якого є використання оптимальних рішень рідж-аналізу і параметричної класифікації температурного режиму. Показано, що такий підхід може бути застосований для блоку логічних умов при логічному синтезі комбінованої системи управління індукційним дуплекс-процесом.

Thesis for the degree of candidate of technical sciences in specialty 05.13.03 – systems and control processes. – National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkov, 2018. The thesis is devoted to the solution of an actual scientific and practical problem – the development of optimal control methods in conditions of uncertainty. The possibility of building an adequate mathematical model of an induction duplex melting process as a control object under the conditions of impossibility of implementing an active experiment plan under production conditions is shown. Based on this, it is proposed to use the results of the parametric description by definition of the local-optimal values of the input variables based on the implementation of the ridge analysis procedure to describe the final state in the problem of finding the optimal by the final state control. It is shown how using a combined procedure of artificial orthogonalization according to a passive experiment with an arbitrary form of the experiment plan and central orthogonal planning to obtain such a parametric description. The problem of synthesizing optimal control of induction melting in IST1 / 0.8-M5 furnaces in terms of alternative strategies was solved and it was proved that when choosing a melting strategy in the "bog" phase trajectory will constantly change due to the correction of the initial state, which is caused by the change in melting rate with the selected control method. It is shown how the optimal in terms of speed control can be obtained using the Pontryagin maximum principle in terms of taking into account the uncertainty in the description of the initial state of the control object. An optimal temperature regulator was synthesized in an induction mixer based on a multi-alternative description of the final state, a characteristic feature of which is the use of optimal solutions of ridge analysis and parametric classification of the temperature regime. It is shown how such an approach can be applied to a block of logical conditions in the logical synthesis of a combined control system of an induction duplex process.