Введение 5
1 Обзор современных теоретических и экспериментальных методов разработки
математических моделей рудно-термической плавки. Постановка задачи 7
1.1 Математическое моделирование процесса управления рудно-термичекой
плавкой 7
1.1.1 Основные понятия теории управления 7
1.1.2 Теоретическое описание процесса плавки медно-никелевого
агломерата в рудно-термических печах 8
1.1.3 Анализ существующих математических моделей 13
1.2 Основные сведения из теории матричных игр 14
1.2.1 Матричные игры с нулевой суммой 14
1.2.2 Статистические игры 19
1.3 Постановка задачи 21
1.3.1 Обоснование актуальности задачи 21
1.3.2 Формулировка задачи 22
1.3.3 Описание входной информации 23
1.3.4 Описание выходной информации 24
2 Математическое моделирование процесса рудно-термической плавки 25
2.1 Анализ влияния основных режимных параметров на технологический
процесс плавки в РТП 25
2.2 Построение регрессионного уравнения для удельного расхода электроэнергии 28
2.2.1 Расчет коэффициентов множественной регрессии 28
2.3 Игровая модель управления процессом 35
3 Разработка приложения «ИУС_РТП» 39
3.1 Требования к программному изделию 39
3.2 Описание программного приложения 42
3.2.1 Загрузка и обработка статистической информации 43
3.2.2 Закладка «Управление» 43
3.2.3 Закладка «Матрица управления» 43
3.2.4 Закладка «Статистика» 44
3.2.5 Сохранение и загрузка установленных значений входных параметров и
управления 44
3.2.6 Главное меню 44
3.3 Руководство пользователя 45
3.3.1 Установка программы на компьютер пользователя 45
3.3.2 Работа с программным продуктом 48
3.3.3 Удаление программы 53
Заключение 55
Список использованных источников 56
Приложение А 58
Приложение Б 60
Приложение В 64
Приложение Г 65
Приложение Д 66
Приложение Е 67
Приложение Ж 70
Приложение И
Важнейшей отраслью экономики России является металлургическая промышленность. Развитие наукоемких производств и многостадийных технологических процессов вообще, и, в частности, в цветной металлургии, поставило задачу повышения технико-экономических показателей переработки сырья в металлургических агрегатах. Особо остро эта задача стоит при совершенствовании производства пирометаллургических процессов переработки сульфидных руд в рудно-термических печах (РТП), ввиду важности этого процесса не только для цветной металлургии, но и для народного хозяйства в целом.
В настоящее время значительное внимание уделяется вопросу улучшения показателей действующих агрегатов электроплавки на основе создания и внедрения автоматизированных систем управления процессом. Различные аспекты разработки АСУ металлургическими процессами рассмотрены в работах В.П. Цымбала, Б.М. Горенского, О.Е. Гонебной [4-6,18].
В работе О.Е. Гонебной [4] была разработана нейросетевая модель способная прогнозировать основные технологические параметры состояния процесса плавки.
Сложность создания автоматизированных систем управления объяснятся тем, что технологические процессы протекают, как правило, в высокотемпературных и химически агрессивных средах, в агрегатах большой единичной мощности, слабо оснащенных системами автоматического контроля основных технологических параметров, что не позволяет оперативно контролировать изменение этих параметров по ходу процесса.
Существующий уже многие десятилетия процесс рудно-термической плавки также является весьма сложной системой. Во-первых, этот процесс относится к классу нестационарных, случайных, нелинейных и многосвязных объектов. Во-вторых, характеризуется большим количеством параметров и неучтенных возмущающих воздействий, наряду с чем представляет собой комплекс очень сложных химических взаимодействий, усугубленных физическими превращениями, механическими и тепловыми процессами, случайными процессами тепло-массообмена, высокой температурой и агрессивной средой в печи, а также другими, ещё не достаточно изученными явлениями. В-третьих, в процессе плавки нет практически никакой прямой (непрерывной, надежной и полной) информации об основных технологических параметрах, что связано с низким уровнем автоматизации производства. В результате, до настоящего времени процесс рудно-термической плавки ещё до конца не описан логическими и математическими уравнениями достаточно точно и всесторонне. В таких условиях практически невозможно надеяться на успешное управление объектом по известным, уже установившимся схемам, которые могут применяться лишь там, где объект описан полно.
Таким образом, встает вопрос создания модели процесса рудно¬термической плавки, включающей как математическое описание, так и установление взаимосвязей внутри объекта. В связи с этим основной целью данной работы является повышение эффективности управления процессом рудно-термической плавки за счет внедрения математической модели и процесса на основе методов теории игр (минимизации удельного потребления электроэнергии).
Данная работа состоит из введения, трех разделов, заключения, списка использованных источников, и 8 приложений.
В первом разделе приведена краткие сведения из теории управления и теории игр, описание процесса рудно-термической плавки, постановка задачи и описание возможных методов её решения.
Второй раздел содержит анализ объекта моделирования, построение и анализ качества регрессионных уравнений, описание построения игровой модели и результаты численных экспериментов.
Третий раздел посвящен разработке информационно-управляющей системы «ИУС_РТП».
В ходе работы были решены следующие задачи:
- проведен анализ процесса рудно-термической плавки, выявлены его особенности, причинно-следственные связи и основные параметры, влияющие на процесс;
- изучены ранее построенные математические модели процесса рудно-термической плавки;
- создана игровая модель управления производственным процессом на основе имеющихся статистических данных;
- создано программное обеспечение для моделирования режима управления, обеспечивающего минимальное удельное потребление электроэнергии в процессе рудно-термической плавки.
