Спосіб визначення часу зупинки реактора періодичної дії на основі нечіткого логічного висновку

Реферат: Спосіб визначення часу зупинки реактора періодичної дії, що включає вимірювання щонайменше одного показника якості реакційної суміші та розрахунок за його допомогою часу зупинки реактора, причому як показники якості реакційної суміші беруть її густину та концентрацію вільного лугу, при цьому результати вимірювання переводять у лінгвістичні змінні, а розрахунок часу зупинки реактора здійснюють за системою нечіткої логіки. UA 111189 U (54) СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ ЧАСУ ЗУПИНКИ РЕАКТОРА ПЕРІОДИЧНОЇ ДІЇ НА ОСНОВІ НЕЧІТКОГО ЛОГІЧНОГО ВИСНОВКУ UA 111189 U UA 111189 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі керування періодичними технологічними процесами і може бути використана для об'єктів з періодичним типом функціонування, таких як реактор, де звичайні системи контролю та керування не можуть визначати необхідний час взаємодії речовин для виконання вимог стосовно декількох показників якості продукції. Відомий спосіб керування процесом ферментації у виробництві біоетанолу, що включає стабілізацію температури біомаси зміною витрати теплоносія в оболонці ферментера, стабілізацію рН біомаси зміною витрати аміачної води, стабілізацію рівня піни над біомасою уведенням у неї піногасника, стабілізацію тиску надлишкових газів над біомасою зміною їх витрати на виході з ферментера, вимірювання концентрації етанолу та цукрів у біомасі, розрахунок співвідношення між ними і за рівності цих концентрацій зупинки процесу шляхом виведення спирту з ферментера (патент України № 64618 U, МПК С12М 1/36, заявл. 26.04.2011, опубл. 10.11.2011). Однак цей спосіб передбачає визначення часу роботи за збігом значень двох показників якості, що не завжди можливо через різну фізичну сутність показників. Найбільш близьким є спосіб визначення часу зупинки відстійника за концентрацією завислих частинок у верхньому його зливі (Ярощук Л.Д. Керування циклічністю роботи апаратів технологічної системи очистки шахтної води уранових рудників / Ярощук Л.Д., Савельченко Д.Г. // Енергетика, економіка, технології, екологія. - № 1(26). - 2010. - С. 81-86). Однак у цьому способі використовують один показник якості, що дає можливість використати функціональну залежність між цим показником і часом зупинки відстійника. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищення економічної ефективності роботи реактора шляхом забезпечення найменшої необхідної тривалості його роботи, достатньої для досягнення заданих значень двох показників якості продукції. Запропонований метод буде ефективним при визначенні часу зупинки складних об'єктів періодичної дії різних галузей промисловості, продукція яких характеризується декількома показниками якості, навіть різної фізичної природи, та коли існує певний досвід експертів з керування такими об'єктами. Поставлена задача розв'язується тим, що визначення часу зупинки реактора здійснюється за результатами вимірювань двох показників якості продукції на основі нечіткого логічного висновку, що базується на досвіді експертів. Спосіб визначення часу зупинки реактора (ЧЗР) на основі нечіткого логічного висновку реалізують системою, що складається з реактора 1, до якого під'єднані вимірювачі густини речовини у реакторі (ГР) 2 та концентрації вільного лугу (КВЛ) 3, виходи яких подають у блок нечіткого логічного висновку 4, а з нього - на реєстраційний пристрій 5. Блок нечіткого логічного висновку містить блок фазифікації, базу нечітких правил, блок дефазифікації. На фіг. 1 наведена схема реалізації способу визначення часу зупинки реактора за двома показниками якості продукції на основі нечіткого логічного висновку. Запропонований спосіб реалізований наступним чином. У процесі роботи реактора виконують вимірювання густини речовини у реакторі (ROP5) та концентрації вільного лугу (КР5). Значення цих показників якості подають у блок фазифікації, де вони набувають виду лінгвістичних змінних. З блока фазифікації значення цих змінних надходять до блока дефазифікації, у якому за допомогою бази нечітких правил визначають чітке (одне) значення часу зупинки, через яке треба зупинити реактор. Цей час подають на реєстраційний пристрій, що дозволяє завчасно прийняти рішення про зупинку реактора. Для реалізації наведеного вище алгоритму керування використане середовище Matlab, зокрема інструмент Fuzzy Logic Toolbox. У редакторі FIS Editor використано тип системи Мамдані, задано два входи: густина речовини у реакторі та концентрація вільного лугу, та вихід - час зупинки реактора. Для таких лінгвістичних змінних як густина речовини у реакторі та час зупинки реактора було визначено 5 термів, а для лінгвістичної змінної концентрація вільного лугу - 3 терми з відповідними їм функціями належності. Густина речовини у реакторі має такі терми: "Дуже низька", "Низька", "Нормальна", "Висока", "Дуже висока". Концентрація вільного лугу має такі терми: "Низька", "Нормальна", "Висока". Час зупинки реактора має такі терми: "Дуже малий", "Малий", "Нормальний", "Тривалий", "Дуже тривалий". Функції належності для кожної лінгвістичної змінної наведені на фігурах 2, 3, 4 відповідно. Правила нечіткого логічного висновку було сформовано на підставі досвіду експертів: Якщо ГРР "Дуже низька" та КВЛ "Висока", то ЧЗР повинен бути "Дуже тривалий". Якщо ГРР "Дуже низька" та КВЛ "Нормальна", то ЧЗР повинен бути "Тривалий". Якщо ГРР "Дуже низька" та КВЛ "Низька", то ЧЗР повинен бути "Нормальний". Якщо ГРР "Низька" та КВЛ "Висока", то ЧЗР повинен бути "Тривалий". 1 UA 111189 U 5 10 15 Якщо ГРР "Низька" та КВЛ "Нормальна", то ЧЗР повинен бути "Нормальний". Якщо ГРР "Низька" та КВЛ "Низька", то ЧЗР повинен бути "Нормальний". Якщо ГРР "Нормальна" та КВЛ "Висока", то ЧЗР повинен бути "Тривалий". Якщо ГРР "Нормальна" та КВЛ "Нормальна", то ЧЗР повинен бути "Нормальний". Якщо ГРР "Нормальна" та КВЛ "Низька", то ЧЗР повинен бути "Нормальний". Якщо ГРР "Висока" та КВЛ "Висока", то ЧЗР повинен бути "Тривалий". Якщо ГРР "Висока" та КВЛ "Нормальна", то ЧЗР повинен бути "Нормальний". Якщо ГРР "Висока" та КВЛ "Низька", то ЧЗР повинен бути "Малий". Якщо ГРР "Дуже висока" та КВЛ "Висока", то ЧЗР повинен бути "Тривалий". Якщо ГРР "Дуже висока" та КВЛ "Нормальна", то ЧЗР повинен бути "Нормальний". Якщо ГРР "Дуже висока" та КВЛ "Низька", то ЧЗР повинен бути "Дуже малий". Розроблений спосіб визначення часу зупинки реактора періодичної дії на основі нечіткого логічного висновку забезпечує більш обґрунтоване визначення часу зупинки реактора у порівнянні з використанням математичного рівняння з однією змінною, оскільки враховує два показники якості продукції та досвід фахівців. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Спосіб визначення часу зупинки реактора періодичної дії, що включає вимірювання щонайменше одного показника якості реакційної суміші та розрахунок за його допомогою часу зупинки реактора, який відрізняється тим, що як показники якості реакційної суміші беруть її густину та концентрацію вільного лугу, при цьому результати вимірювання переводять у лінгвістичні змінні, а розрахунок часу зупинки реактора здійснюють за системою нечіткої логіки. 2 UA 111189 U Комп’ютерна верстка Т. Вахричева Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3