Математичне відображення роботи трьохполочного газового реактора у виробництві аміаку
DOI:
https://doi.org/10.33216/1998-7927-2023-277-1-48-54Ключові слова:
математична модель, трьохполичний газовий реактор, виробництво аміаку, оптимальні параметри процесу, синтез-газ, оптимізація, детермінована модельАнотація
Для досягнення високої ефективності оптимізації та керування складними технологічними об'єктами, використання комбінованої математичної моделі є ключовим аспектом. Цей підхід дозволяє використовувати переваги обох підходів: експериментально-статистичного та детермінованого, забезпечуючи високу адекватність, легку адаптацію та широкий діапазон застосування.
В даній роботі запропоновано такий підхід для розробки математичної моделі та оптимізації керування складним технологічним об'єктом - трьохполичним газовим реактором виробництва аміаку. Першим етапом розроблення моделі є створення детермінованої моделі, яка дозволяє оцінити критеріальну функцію та виділити область глобального екстремуму. Незважаючи на її невисоку точність, детермінована модель дозволяє оцінити різні варіанти параметрів технологічного процесу та визначити на кшталт, що змінити для покращення роботи об'єкта.
Другий етап полягає в адаптації моделі на основі експериментальних даних, з використанням імовірнісних методів. Це дозволяє отримати більш точну модель з урахуванням всіх впливів, що впливають на об'єкт. Адекватна модель повинна враховувати нелінійність залежностей вихідних параметрів процесу від вхідних, що може призвести до складних математичних рівнянь для опису об'єкту керування.
У випадку, коли використовують наближені розв'язки, далі можуть бути проведені різноманітні аналізи і перевірки, щоб оцінити точність цих розв'язків і їхню придатність для використання у конкретній ситуації. Зокрема, можуть бути проведені такі аналізи:
- порівняння наближеного розв'язку з точним розв'язком (якщо такий відомий) для визначення похибки;
- проведення чутливісного аналізу для оцінки впливу зміни параметрів на результати розв'язку;
- проведення аналізу стійкості для визначення, наскільки невеликі зміни в початкових умовах або параметрах впливають на результати розв'язку;
- проведення верифікації для визначення, чи задовольняє наближений розв'язок рівнянням фізики, які моделюються;
- проведення валідації для перевірки, наскільки точно наближений розв'язок відображає експериментальні дані або спостереження.
В результаті такого аналізу може бути встановлено, чи підходять наближені розв'язки для використання у практичних застосуваннях або чи потрібно використовувати більш точні методи розв'язування.
Посилання
1. Амелин А.Г. Общая химическая технология [Текст] / А.Г.Амелин, А.М.Кутепов – М.: Химия, 1977. – 324 с.
2. Абдалхамид, Д. Адаптація мат моделі реактора синтезу метанолу / Д. Абдалхамид, М. Г. Лория, А. Б. Целищев, П. Й. Елисеев, И. И. Захаров // Восточно-Еврорпейский журнал передовых технологий. – Т. 6, № 3 (66). – 2013. – С. 4–7.
3. Стенцель Й.І. Автоматизація технологічних процесів хімічних виробництв: Підручник [Текст] / Й.І. Стенцель, О.В. Поркуян - Луганськ: вид-во Східноукр. нац. ун-ту ім. В. Даля, 2010. – 300 с.
4. Математичне моделювання технологічних об’єктів [Текст] : Пыдручник / О.Б.Целіщев, П.Й.Єлісєєв, М.Г.Лорія, І.І.Захаров – Луганськ. Вид–во Східноукр. нац. унів. ім. В. Даля, 2011. – 421 с.
5. Принципы математического моделирования хи-мико-технологических систем [Текст] / В.В.Кафаров, В.Л.Перов, В.П.Мешалкин и др.– М.: Химия, 1974. - 344 с.
6. Абдалхамид, Д. Система экстремального управ-ления многополочным реактором с моделью / Д. Абдалхамид, М. Г. Лория, А. Б. Целищев, П. И. Елисеев // Вісник СНУ. – № 15 (186), Ч. 2. – 2012– С. 152–156.
7. Абдалхамід Д. Динамична модель газового ре-актора / Д.Абдалхамід, М.Г.Лорія, О.Б.Целіщев, П.Й.Єлісєєв //ВОТТП. - №4. – 2013. – с. 31-35.
8. Абдалхамид Д. Разработка комбинированной модели для задач оптимизации / Абдалхамид Д., Лория М.Г., Целищев А.Б., Єлисеев П.Й. // Наука и техника. - №3. – 2014. – с. 23 – 28.
9. Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс[Текст] / Б.Банди. Пер. с англ. - М.: Радио и свіязь, 1988. – 128с.
10. Второй фронт ХТС. The Chemical Journal, Сен-тябрь 2002, с.50-54
11. Spatial Self-Organization in One Process of Chemical Technology [Text] : International Conference on Differential Equations and Dynamical Systems., 1-4 August 1997. Canada. Watérloo : 1997. - P. 166.
12. Thermal Spots in an Industrial Packed Bed Catalytic Reactor [Text] : Year 2000 International Conference on Dynamical Systems and Differential Equations (ICDSDE) Abstracts Book. USA, Kennesaw, 2000. - P.81.
13. Fuzzy Modeling for Control [Text] : Kluwer, 1998. – P. 122.
14. Driankov, D. Palm R. Advances in Fuzzy Control [Text] / D.Driankov, R.Palm // Physica-Verlag. Heidelberg. Germany - 1988. P. 129-137.
15. Pedrycz, W. An Introduction to Fuzzy Sets: Analy-sis and Design. [Text] / W.Pedrycz, F.Gomide // MIT Press. Hardcover. - 1998. №2. – Р. 24-41.
16. Seraya O.V., Demin D.A. Linear regression analysis of a small sample of fuzzy input data (2012) Journal of Automation and Information Sciences, 44 (7), pp. 34-48.
