КАРТОЧКА
ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер 22-61-00096
НазваниеСитуационно-прецедентные методы интеллектуального анализа и управления взаимозависимыми теплофизическими и химико-энерготехнологическими процессами термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья на основе композиционного онтологического подхода и гибридного цифрового моделирования
РуководительБорисов Вадим Владимирович, Доктор технических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ", г Москва
| Период выполнения при поддержке РНФ | 2022 г. - 2025 г. |
Конкурс№75 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по поручениям (указаниям) Президента Российской Федерации» (междисциплинарные проекты).
Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах, 01-220 - Математическое моделирование технических систем
Ключевые словаСитуационно-прецедентный метод, интеллектуальный анализ и управление, теплофизические и химико-энерготехнологические процессы, безредукторная модульная электромеханическая система, ресурсо- и энергоэффективность, фосфатное рудное сырье, онтологический инжиниринг, гибридное цифровое моделирование
Код ГРНТИ50.03.03
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Проект направлен на решение фундаментальной междисциплинарной проблемы теоретического обобщения, исследования и разработки ситуационно-прецедентных методов и технологий интеллектуального анализа и управления взаимозависимыми теплофизическими и химико-энерготехнологическими процессами термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья на основе композиционного онтологического подхода и гибридного цифрового моделирования, обеспечивающих повышение ресурсо- и энергоэффективности этих процессов и качество продукции, а также снижение материалоемкости химико-электротехнологических систем.
Актуальность, масштабность и общественная значимость поставленной и решаемой в проекте фундаментальной научной проблемы обусловлена: важностью ее решения для энергоемких отраслей промышленного производства; свойствами исследуемых процессов обработки фосфоросодержащего сырья химико-электротехнологическими системами; спецификой подходов к анализу и моделированию таких процессов, определяющей целесообразность гибридизации различных подходов и методов для создания гибридных цифровых моделей таких процессов; особенностями управления этими процессами на всех этапах жизненного цикла.
Междисциплинарный, комплексный характер и научная новизна данного проекта определяется ожидаемыми результатами по направлениям: комплексного анализа взаимозависимых теплофизических и химико-энерготехнологических процессов термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья;
- композиционного онтологического инжиниринга проблемы ситуационно-прецедентного управления этими процессами на всех этапах жизненного цикла; интеллектуального анализа этих процессов;
- интеллектуального анализа и проектирования высоконадежных, функциональных и низко материалоемких безредукторных модульных электромеханических систем для реализации процессов термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья;
- гибридного цифрового моделирования этих взаимозависимых процессов, а также безредукторных модульных электромеханических систем для термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья на основе сочетания аналитического, нейросетевого, нечеткого и биоинспирированного подходов;
- ситуационно-прецедентного управления взаимозависимыми теплофизическими и химико-энерготехнологическими процессами термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья с целью повышения ресурсо- и энергоэффективности этих процессов и качества продукции за счет органичного использования методов интеллектуального анализа и гибридного цифрового моделирования, обоснованного выбора обобщенных прецедентных решений и нечеткого ситуационного управления на всех этапах жизненного цикла;
- выработки и обоснования научно-технологических решений по совершенствованию и модификации химико-электротехнологических систем, а также безредукторных модульных электромеханических систем для процессов термической обработки, на основе структурно-параметрической оптимизации технологических зон сушки и высокотемпературного обжига, с целью повышения ресурсо- и энергоэффективности с учетом свойств перерабатываемого рудного сырья и необходимости рационального использования вторичных энергетических ресурсов при замыкании и перераспределении энергетических потоков в этих системах, а также снижения материалоемкости химико-электротехнологических систем за счет использования разрабатываемых безредукторных модульных электроприводов.
Ожидаемые результаты
Научная значимость ожидаемых результатов определяется оригинальностью постановки фундаментальной научной проблемы, предлагаемыми подходами и методами ее решения. Общественная значимость ожидаемых результатов обуславливается важностью решения поставленной в проекте фундаментальной проблемы для энергоемких отраслей промышленного производства и сформулированной целью проекта, заключающейся: в повышении ресурсо- и энергоэффективности взаимозависимых теплофизических и химико-энерготехнологических процессов термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья процессов; в повышении качества продукции; в снижении материалоемкости химико-электротехнологических систем, за счет теоретического обобщения, исследования, разработки и реализации ситуационно-прецедентных методов и технологий интеллектуального анализа и управления этими процессами.
Научная новизна данного проекта определяется ожидаемыми результатами по направлениям исследований: во-первых, комплексного анализа взаимозависимых теплофизических и химико-энерготехнологических процессов термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья; во-вторых, композиционного онтологического инжиниринга проблемы управления взаимозависимыми теплофизическими и химико-энерготехнологическими процессами термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья на всех этапах жизненного цикла; в-третьих, интеллектуального анализа теплофизических и химико-энерготехнологических процессов термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья; в-четвертых, интеллектуального анализа и проектирования высоконадежных, функциональных и низко материалоемких безредукторных модульных электромеханических систем для реализации процессов термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья; в-пятых, гибридного цифрового моделирования взаимозависимых теплофизических и химико-энерготехнологических процессов, а также электромеханических систем прямого действия для термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья; в-шестых, ситуационно-прецедентного управления взаимозависимыми теплофизическими и химико-энерготехнологическими процессами термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья; в-седьмых, выработки и обоснования научно-технологических решений по совершенствованию и модификации химико-электротехнологических систем, а также безредукторных модульных электромеханических систем для процессов термической обработки.
В рамках указанных направлений исследования планируется получить ниже перечисленные результаты, характеризующиеся значительной научной новизной и общественной значимостью.
1. Будут получены результаты исследования взаимозависимых теплофизических и химико-энерготехнологических процессов термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья. В том числе, будут экспериментально исследованы температурно-временные и температурно-концентрационные зависимости коэффициента линейного расширения, удельного электросопротивления, плотности, температур размягчения и плавления сырьевых материалов, а также всего комплекса теплофизических характеристик фосфоритов в широком интервале температур, включая зоны химических превращений: коэффициентов тепло- и температуропроводности, теплоёмкости сырого и термически подготовленного материала (с учётом постоянных изменений химического, гранулометрического состава материала, поступающего на обработку, необходимости получения опережающей информации на основе результатов экспериментальных исследований).
2. Будут исследованы процессы термической декарбонизации, с учётом значительного влияния внутреннего теплообмена и параметров кинетического уравнения гетерогенной реакции диссоциации карбонатов, происходящие в кусковых фосфоритах и фосфатно-кремнистых разностях при их термической переработке в обжиговой конвейерной и агломерационной машинах.
3. Будет предложена композиционная онтологическая модель проблемы ситуационно-прецедентного управления взаимозависимыми теплофизическими и химико-энерготехнологическими процессами термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья на всех этапах жизненного цикла. Композиционная онтологическая модель будет включать в себя совокупность взаимосвязанных и согласованных онтологий задач управления этими процессами, информационных и информационно-аналитических ресурсов. Разрабатываемые онтологии будут являться основой для сбора, обобщения, интеллектуального поиска, формирования обобщенных прецедентных решений и реализации методов ситуационно-прецедентного управления вышеуказанными процессами.
4. Планируется создать модели и способы сбора, обобщения, а также обнаружения зависимостей между параметрами теплофизических и химико-энерготехнологических процессов термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья на всех этапах жизненного цикла. Научная новизна создаваемого моделей и способов, а также их прагматическая ценность, прежде всего, обусловлена оригинальностью лежащей в их основе композиционной онтологической модели.
5. С использованием предлагаемых моделей и способов будут выявлены основные закономерности и наиболее существенные факторы, определяющие поведение фосфоритов в процессе термического воздействия и предложены методики расчетного определения теплофизических характеристик фосфоритов на основании данных химического и минералогического анализа.
6. Планируется разработать методики расчета коэффициента теплопроводности и теплоемкости фосфоритов, позволяющие определять свойства во всем диапазоне термической подготовки, включая высокотемпературную зону декарбонизационного обжига.
7. Будет выполнена оценка влияния теплофизических характеристик и кинетических параметров реакции диссоциации карбонатов при высокотемпературном обжиге фосфатного сырья при наличии градиентов температур окомкованного материала в обжиговой конвейерной машине и при агломерации мелочи, на энергоресурсоэффективнось термической подготовки фосфоросодержащего сырья.
8. Планируется разработка математических моделей тяговых линейных модулей (с учетом их теплового состояния и способа питания) для химико-энерготехнологических систем термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья.
9. Будут исследованы механические, энергетические и тепловые характеристик тяговых линейных модулей для химико-энерготехнологических систем в зависимости от способа питания, свойств и размеров материалов активной части и электромагнитных нагрузок.
10. Будет разработана модель безредукторной модульной электромеханической системы для эффективной реализации теплофизических и химико-энерготехнологических процессов термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья.
11. Будет создан метод интеллектуального анализа и гибридного цифрового моделирования взаимозависимых теплофизических и химико-энерготехнологических процессов термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья. Создаваемый метод будет ориентирован на особенности этих процессов в условиях неполноты информации, разнокачественных данных о состоянии и функционировании химико-электротехнологических систем, отличаться сочетанием возможностей аналитического, нейросетевого, нечеткого и биоинспирированного подходов к построению и использованию гибридных цифровизованных моделей взаимозависимых процессов, что позволит осуществлять оперативную адаптацию к изменениям системных и внешних факторов с учетом накапливаемых и актуализируемых данных (в том числе, об уникальных нештатных ситуациях), повысить достоверность и точность моделирования, а также типизировать представление ситуационных признаков для эффективного ситуационно-прецедентного управления указанными процессами.
12. Планируется разработать гибридные цифровые модели теплофизических и химико-энерготехнологических процессов термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья, состоящие из взаимосвязанных и взаимодействующих компонентных цифровых моделей различных типов (аналитических моделей с четкими и нечеткими параметрами, искусственных нейронных сетей, нечетко-логических моделей, нейро-нечетких сетей, нечетко-нейросетевых моделей, биоинспирированных моделей), и позволяющих обоснованно изменять тип компонентных моделей, осуществлять их структурно-параметрическую настройку, с учетом накапливаемых и актуализируемых данных (в том числе, об уникальных нештатных ситуациях) в процессе функционирования химико-энерготехнологических систем.
13. Планируется разработать комплексную структурно-функциональную модель процессов управления химико-энерготехнологической системой обработки окомкованного фосфатного рудного сырья на основе анализа сквозных взаимозависимых теплофизических и химико-энерготехнологических процессов, протекающих в различных технологических зонах обжиговых машин конвейерного типа для выявления потенциала повышения ресурсо- и энергоэффективности данной системы, а также алгоритмов ее функционирования.
14. Будет разработан метод построения, мониторинга и адаптации баз прецедентов для формирования обобщенных прецедентных решений для ситуационно-прецедентного управления взаимозависимыми теплофизическими и химико-энерготехнологическими процессами термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья. Метод будет учитывать неопределенность данных, обеспечивать развитые механизмы адаптации онтологических моделей, баз прецедентов и способов формирования прецедентных решений в условиях динамического изменения предметной области, задач и информационных ресурсов.
15. Планируется создать метод ситуационно-прецедентного управления взаимозависимыми теплофизическими и химико-энерготехнологическими процессами термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья. Создаваемый метод позволят обеспечить повышение ресурсо- и энергоэффективности этих процессов и качество продукции за счет органичного использования предлагаемых методов интеллектуального анализа и гибридного цифрового моделирования, обоснованного выбора обобщенных прецедентных решений и нечеткого ситуационного управления на всех этапах жизненного цикла.
16. На основе проведенных исследований и создаваемого научно-методического аппарата будут предложены и обоснованы научно-технологические решения, обеспечивающие: повышение ресурсо- и энергоэффективности теплоаэродинамических режимов термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья с помощью обжиговых машин конвейерного типа с учетом фазовых переходов и кинетики восстановительных реакций; повышение качества окомкованного фосфатного рудного сырья; снижение материалоемкости химико-электротехнологических систем за счет использования разрабатываемых безредукторных модульных электроприводов.
16.1. Будут проанализированы возможности разделения технологических зон сушки и высокотемпературного обжига в обжиговой машине: с целью усовершенствования обжиговой машины; анализа применения эффекта грохочения (вибрации) в зоне высокотемпературного обжига для интенсификации теплообменных процессов за счёт перемешивания массы окатышей в слое; избавления от использования «донной постели», предохраняющей колосниковую решетку от негативного воздействия высоких температур газа-теплоносителя.
16.2. Будет выполнена интенсификация теплообменных процессов в зоне высокотемпературного обжига за счёт частичного перемешивания, что обеспечит увеличение скорости протекания термически активируемых реакций диссоциации карбонатов и однородность по всей высоте слоя засыпки, и позволит повысить ресурсо- и энергоэффективность химико-электротехнологических систем в целом.
16.3. На новом уровне планируется исследовать эффект перераспределения влаги по высоте движущейся плотной многослойной массы окомкованного фосфатного сырья на конвейере обжиговой машины.
16.4. Будет усовершенствована многомасштабная гибридная модель сложного многостадийного процесса сушки движущейся плотной многослойной массы окатышей с учетом наличия избыточной влажности окатышей в отдельных горизонтах-слоях их движущейся массы.
16.5. Будут разработаны модели сложных многостадийных взаимозависимых процессов прокалки и спекания в зоне высокотемпературной обработки обжиговой машины с учетом перемешивания слоя окатышей, возможного негативного эффекта образования аморфной фазы и последующего разрушения окатышей при нарушении температурного режима реализации данных процессов.
16.6. Планируется предложить методики принятия обоснованных инженерно-технологических и аппаратно-технических решений по рациональному использованию вторичных энергетических ресурсов при замыкании и перераспределении энергетических потоков в системе с аппаратурно разделёнными зонами сушки и высокотемпературного обжига.
16.7. Будет выполнена общая компоновка безредукторных модульных электромеханических систем, обоснование количества тяговых модулей, оценка массогабаритных и технических показателей электроприводов для химико-энерготехнологических систем термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья.
16.8. Планируется исследовать механические характеристики и показатели энергетической эффективности безредукторных модульных электромеханических систем при различных способах управления и различных нагрузках, а также выработать рекомендации по управлению их режимами, обеспечивающими высокое качество продукции.
Достижимость поставленной цели, выполнение сформулированных задач и получение запланированных результатов, соответствующих мировому уровню исследований, обеспечивается имеющимся у заявителей существенным научным заделом, успешным опытом решения комплексных научно-технических проблем в области исследования теплофизических и химико-энерготехнологических процессов, электромеханических систем, методов и технологий интеллектуального анализа и управления сложными системами и процессами, а также высоким профессиональным уровнем и квалификацией участников коллектива. Это подтверждается полученными за последние 5 лет результатами исследований мирового уровня по заявленной тематике, публикациями в высокорейтинговых изданиях, зарегистрированными результатами интеллектуальной деятельности.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2022 году
1. Проведены эксперименты по определению термических деформаций фосфатного рудного сырья, влияющие на интенсивность химико-энерготехнологических процессов. Обнаружено влияние химического и минералогического состава фосфатного рудного сырья на величину термических деформаций.
Установлено, что термические деформации в области высоких температур способствуют размягчению и оплавлению фосфатного сырья, способствуя негативным процессам газодинамики в плотном слое фосфоритовых окатышей на конвейере обжиговой машины или в спекаемом слое на ленте агломерационной машины. Определены температурно-концентрационные зависимости термических деформаций рудных фосфоритов с реагирующими компонентами карбонатов, на основании данных химического и минералогического анализов, базирующихся на экспериментальном определении температурных зависимостей всего комплекса отдельных образцов фосфоритов для различных геологических образований и формаций, в широком интервале температур, включая зоны химических превращений.
Полученные результаты значимы для развития методов анализа и моделирования процессов обжига фосфоритового сырья в обжиговых машинах конвейерного типа в агломерационных машинах, могут применяться при оптимизации энерго- и ресурсопотребления энерготехнологических систем производства фосфора. Полученные зависимости термических деформаций фосфатного сырья при обжиге окатышей или в процессе агломерации позволяют анализировать влияние на функционирование сложной энергоёмкой химико-энерготехнологической системы производства фосфора, выявлять потенциал энерго- и ресурсосбережения, повышать энерго- и ресурсоэффективность с учётом температурно-концентрационных зависимостей термических деформаций фосфоритов при нагреве.
2. Исследованы химико-энерготехнологические процессы декарбонизации в фосфоритовых окатышах с учётом тепловых и технологических особенностей функционирования обжиговых конвейерных машин. Подтверждены экспериментально данные по термически активируемой реакции диссоциации карбонатов фосфоритовом рудном сырье в диапазоне температур и скоростей нагрева конвейерных обжиговых машинах. Экспериментально обосновано возникновение градиентов температур в исследуемых образцах, связанное с нестационарными условиями нагрева и действием тепловых эффектов реакции диссоциации карбонатов, что ограничивает возможность использования существующих методов неизотермической кинетики для определения вида и параметров кинетических уравнений. Оценены теплофизические условия, сопутствующие гетерогенным эндотермическим процессам в исследуемых фосфорсодержащих рудных материалах, определены возможности использования существующих методов для корректного анализа этих процессов.
Установлено появление значительных градиентов температур в исследуемых образцах, связанных с нестационарными условиями нагрева и действием тепловых эффектов реакции диссоциации карбонатов, что ограничивает возможность использования существующих методов неизотермической кинетики для определения вида и параметров кинетических уравнений.
Вычислительные эксперименты с использованием предложенной модели процесса прокалки свидетельствуют о влиянии внутреннего теплообмена и параметров кинетического уравнения на протекание реакции диссоциации карбонатов. Величины погрешностей зависят от параметров кинетических уравнений. При постоянстве параметров величины погрешностей их определения по результатам термоаналитических экспериментов возрастают с увеличением скорости нагрева образцов, размеров, теплового эффекта реакции, концентрации реагирующей фазы и снижением температуропроводности образцов, то есть с возрастанием факторов, увеличивающих крутизну поля градиентов температур в окатышах.
3. Разработана композиционная онтологическая модель проблемы ситуационно-прецедентного управления взаимозависимыми теплофизическими и химико-энерготехнологическими процессами термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья на всех этапах жизненного цикла.
Для разработки этой модели предложена разновидность мета-ассоциативных графов, ориентированных на онтологический инжиниринг сложных проблем и обеспечивающая гибкое представление онтологии проблемной области для моделирования и управления указанными процессами. На основе мета-ассоциативного представления разработана композиционная онтологическая модель указанной проблемы, включающая в себя две онтологии: во-первых, онтологию для представления знаний о поступающей в производство руде, характеристиках конечного продукта и оборудования для переработки сырья, а также об энергоресурсах; во-вторых, онтологию для представления знаний для оценки и управления указанными процессами. Комбинированное применение онтологий позволяет учесть особенности моделирования и управления процессами обработки рудного сырья на всех этапах жизненного цикла с целью повышения их энерго- и ресурсоэффетивности. Использование же процессной составляющей в композиционной онтологической модели позволяет повысить гибкость моделирования и управления этими процессами.
Предложен способ интеллектуальной поддержки управления процессами термической обработки рудного сырья на основе сочетания композиционного онтологического и нечеткого прецедентного подходов, позволяющий генерировать прецедентные решения с учетом адаптации к текущей ситуации по реализованным ранее и описанным в лингвистической (нечеткой) форме результатам управления этими процессами.
4. Созданы модели и способов сбора, обобщения, а также обнаружения зависимостей между параметрами теплофизических и химико-энерготехнологических процессов термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья на всех этапах жизненного цикла.
Модель сбора данных о теплофизических и химико-энерготехнологических процессах обработки сырья основана на нейросетевом подходе и учитывает: нестационарные температурные условия теплофизических и химико-энерготехнологических процессов обработки сырья; зависимость теплофизических характеристик материала от температуры и степени превращения реагирующих компонентов сырья; нагрев сырья и происходящие в нем физико-химические превращения.
Модель обобщения данных о теплофизических и химико-энерготехнологических процессах обработки сырья позволяет обнаруживать и исследовать закономерности между параметрами теплофизических и химико-энерготехнологических процессов термической обработки фосфатного рудного сырья на всех этапах жизненного цикла, обосновывать практические рекомендации для сокращения брака и повышения качества производимых изделий.
Созданный способ обнаружения зависимостей между параметрами теплофизических и химико-энерготехнологических процессов обработки сырья основан на использовании предложенной нейросетевой модели и позволяет экспериментально исследовать и разработать регламент на параметры технологического процесса изготовления изделий из подготавливаемой сырьевой массы.
Публикации
1. Бобков В.И., Чибисов В.А, Канищев М.В. Разработка энергоэффективной технологической схемы теплообменной системы Приоритетные направления развития науки и технологий: доклады XXXI международной научно-практической конференции, С.202-204 (год публикации - 2022)
2. Бобков В.И., Чибисов В.А, Канищев М.В. Особенности анализа технологических данных для повышения энергоэффективности установки ЭЛОУ-АВТ-3,5 Современные наукоемкие технологии, № 11. С. 14-18 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.17513/snt.39390
3. Борисов В., Луферова Е., Луферов В., Суханов А. The Learning of Fuzzy Models Based on the Fuzzy Bayesian Approach Proceedings of the Sixth International Scientific Conference “Intelligent Information Technologies for Industry” (IITI’22), Vol. 566, pp. 487-495. (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1007/978-3-031-19620-1_46
4. Борисов В.В., Мисник А.Е. Ontological Engineering of Interrelated Processes in Complex Cyber-Physical Systems Proceedings of the Sixth International Scientific Conference “Intelligent Information Technologies for Industry” (IITI’22), Vol. 566, pp. 413-423 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1007/978-3-031-19620-1_39
5. Борисов В.В., Мисник А.Е. Онтологический инжиниринг в сложных системах на основе мета-ассоциативных графов Двадцатая Национальная конференция по искусственному интеллекту с международным участием, КИИ-2022, Т.1, С.49-61 (год публикации - 2022)
6. Борисов В.В., Рязанов А.В., Бобряков А.В. Метод интеллектуальной поддержки принятия логистических решений на основе генетической кластеризации и нечеткого моделирования Двадцатая Национальная конференция по искусственному интеллекту с международным участием, КИИ-2022, Т.2. С.265-274 (год публикации - 2022)
7. Курилин С.П. Безредукторный модульный электропривод конвейнерной обжиговой машины Цветные металлы, - (год публикации - 2023)
8. Курилин С.П., Денисов В.Н. Метод многомерной диагностики и прогнозирования технического состояния электромеханической системы Труды XIX международной конференции "Электротехника, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты", С.155-160 (год публикации - 2022)
9. Мезенцев А.С., Ясницкий Л.Н. Нейросетевая модель для определения регламентных параметров технологического процесса переработки рудного сырья Прикладная информатика, №6(102) (год публикации - 2022)
10. Орехов В.А., Бобков В.И. Особенности исследования термической деструкции карбонатов в окомкованных фосфоритах при высокотемпературном обжиге Тепловые процессы в технике, Т.14, №12. (год публикации - 2022)
11. Орехов В.А., Бобков В.И., Дли М.И. Исследование теплофизических характеристик фосфоросодержащих руд и пород решением обратной задачи теплопроводности Вестник технологического университета, Т. 25. № 10. С. 95-100. (год публикации - 2022) https://doi.org/10.55421/1998-7072_2022_25_10_95
12. Орехов В.А., Бобков В.И., Панченко С.В. Разработка информационной системы расчета, накопления информации и паспортизации теплофизических свойств фосфоритов Программные продукты и системы, Т. 35. № 3. С. 502–508 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.15827/0236-235X.139.502-508
13. Пучков А.Ю.,Соколов А.М., Федотов В.В. Нейросетевой метод анализа процессов термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья Прикладная информатика, Т. 17. № 5. С. 62–76 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.37791/2687-0649-2022-17-5-62-76
14. Рожков В.В., Федотов В.В. Имитационное моделирование адаптивного идентификатора скорости асинхронного двигателя агломерационной машины Прикладная информатика, №6 (102) (год публикации - 2022)
15. Силина А.А., Постных Д.В., Мезенцев А.С., Черепанов Ф.М., Морозов А.А., Голдобин М.А, Ясницкий В.Л., Ясницкий Л.Н. Нейронные сети и управление качеством производственных процессов Искусственный интеллект в решении актуальных социальных и экономических проблем ХХI века : сборник статей по материалам Восьмой всероссийской научно-практической конференции с международным участием, С. 362-364 (год публикации - 2022)
16. Федотов В.В., Рожков В.В. Особенности эффективного применения Simintech в электротехнике Энергетика, информатика, инновации – 2022: сборник трудов XII Международной научно-технической конференции., Т.1, С.134-138 (год публикации - 2022)
17. Черновалова М.В., Борисов В.В., Власова Е.А. Интеллектуальная поддержка управления процессами обработки рудного сырья на основе прецедентного подхода и онтологических моделей Прикладная Информатика, №2(104) (год публикации - 2023)
18. Федотов В.В. Нелинейный регулятор положения как средство улучшения точностных показателей в следящем электроприводе Новые материалы, оборудование и технологии в промышленности: материалы Международной научно-технической конференции, С.140 (год публикации - 2022)
19. Федотов В.В. Среда Simintech для моделирования электроприводов агломерационных машин и линейных охладителей Новые материалы, оборудование и технологии в промышленности: материалы Международной научно-технической конференции, С.141 (год публикации - 2022)
20. Борисов В.В., Дли М.И., Соколов А.М. Программа моделирования функционирования системы термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья с использованием сети Петри -, - (год публикации - )
21. Дли М.И., Соколов А.М., Булыгина О.В., Синявский В.Ю. Программа для рационализации работы систем термической обработки рудного сырья на основе бактериальной оптимизации -, 2022682997 (год публикации - )
Аннотация результатов, полученных в 2023 году
1. Получены результаты анализа, выявлены основные закономерности и наиболее существенные факторы, определяющие поведение фосфоритов в процессе термического воздействия, разработана методика расчетного определения теплофизических характеристик фосфоритов на основании данных химического и минералогического анализа. Разработана каскадная нечетко-логическая модель оценки энергоэффективности химико-энерготехнологических процессов прокалки и спекания фосфоритов, включающая в себя: компонентные модели для анализа процессов; модели для оценки расхода электроэнергии на всех стадиях процессов; модели для оценки расхода электроэнергии при реализации процессов в целом; модель для оценки общего расхода электроэнергии. Реализована методика определения теплофизических характеристик фосфоритов на основе химического и минералогического анализа для повышения энергоэффективности химико-энерготехнологических процессов термической обработки фосфоритов.
2. Разработаны методики расчета коэффициента теплопроводности и теплоемкости фосфоритов, позволяющие определять свойства фосфатного рудного сырья во всем диапазоне термоподготовки, включая зону декарбонизационного обжига. Разработаны нейро-нечеткие модели для оценивания и расчета коэффициентов теплопроводности и теплоемкости фосфоритов для определения их свойств во всем диапазоне термоподготовки. Использование этих моделей и методик позволяет выявить влияние содержания карбонатов на интенсивность эндотермических реакций их диссоциации в фосфоритовых окатышах, влияние температуры и скорости нагрева на параметры управления энерготехнологическими процессами прокалки.
3. Разработаны модели тяговых линейных модулей (с учетом их теплового состояния и способа питания) для химико-энерготехнологических систем термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья. Модель проектировочного назначения увязывает тяговую силу, скорость, температуру обмотки индуктора и КПД тягового линейного модуля с электромагнитными нагрузками, размерами и материалами активной части. Модели эксплуатационного направления увязывают токовую нагрузку индуктора, распределение электромагнитного поля и механические характеристики тяговых линейных модулей с симметричными составляющими фазных токов обмотки индуктора и способом питания обмотки индуктора от источника напряжения.
4. Получены результаты исследования механических, энергетических и тепловых характеристик тяговых линейных модулей для химико-энерготехнологических систем в зависимости от способа питания, свойств и размеров материалов активной части и электромагнитных нагрузок, позволяющие зафиксировать напряженные тепловые состояния расчётных образцов тяговых линейных модулей, и предполагающие установку охлаждающих радиаторов и внешний обдув устройств при эксплуатации. Оценено влияние асимметрии фаз индуктора в эталонном и эксплуатационном состояниях на электромагнитное поле и механические характеристики тяговых линейных модулей. Оценено влияние эксплуатационного старения на эти характеристики, для чего в проекте предложена линейная модель эксплуатационного старения. Выявлен рост тока обратной последовательности в тяговых линейных модулей, подвергшихся эксплуатационному старению. Предложено использовать относительную величину тока обратной последовательности в качестве индикатора глубины эксплуатационного старения устройства. Новизна результатов заключается в том, что они отображают эксплуатационные режимы тяговых линейных модулей с асимметричными токами индуктора в зависимости от факторов эксплуатационного старения.
5. Получены результаты оценки влияния теплофизических характеристик и кинетических параметров реакции диссоциации карбонатов при высокотемпературном обжиге фосфатного рудного сырья при наличии градиентов температур окомкованного материала в обжиговой конвейерной машине и при агломерации мелочи, на энергоресурсоэффективнось термической подготовки фосфоросодержащего сырья. Результаты позволили оценить влияние теплофизических характеристик и кинетических параметров реакции диссоциации карбонатов при высокотемпературном обжиге фосфатного сырья, значительную неравномерность газовых потоков по ширине колосниковой решётки, наличие градиентов температур окомкованного материала в обжиговой конвейерной машине и при агломерации мелочи, их влияние на энерго- и ресурсоэффективнось термической подготовки фосфоросодержащего сырья.
Установлено, что для повышения энергоэффективности процессов обжига рудного сырья в динамическом плотном слое с перекрёстной подачей газа-теплоносителя на конвейере обжиговой машины нужно: повысить температуру рудного сырья из нижних слоёв многослойной массы; осуществлять его засыпку на колосниковую решётку конвейера, устраняя сегрегацию. Необходимо регулировать горелочные устройства в горне обжиговой конвейерной машины по ширине колосниковой решётки. Обосновано использование энергосберегающих мероприятий с учётом особенностей термически активируемых процессов в плотном слое кускового или окомкованного фосфатного сырья.
Выработана стратегия поиска решений, учитывающих температурные характеристики тепло-массообмена в плотном слое рудного сырья с перекрестной подачей газа-теплоносителя.
6. Разработана модель безредукторной модульной электромеханической системы для эффективной реализации теплофизических и химико-энерготехнологических процессов термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья и выполнено компоновочное проектирование безредукторной модульной электромеханической системы из 12 тяговых линейных модулей для термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья. Что обеспечивает необходимые статические и динамические параметры движения барабана конвейера. При этом безредукторное модульное исполнение электропривода обеспечивают высокую надёжность и стабильность скорости движения конвейера для обработки окомкованного фосфатного рудного сырья.
7. Создан метод интеллектуального анализа и гибридного цифрового моделирования взаимозависимых теплофизических и химико-энерготехнологических процессов термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья. Метод сочетает возможности аналитического, нейросетевого, нечеткого и биоинспирированного подходов к построению и использованию гибридных цифровизованных моделей процессов, ориентирован на адаптацию к изменению факторов, накопление и актуализацию данных, повышение достоверности и точности моделирования, типизацию представления ситуационных признаков для ситуационно-прецедентного управления этими процессами.
Основой метода являются разработанные онтологии процессов термической обработки фосфатного рудного сырья и управления этими процессами, объединенные в композиционную онтологическую модель. Для работы с онтологиями знаниями предложен подход и процедура выработки решений на основе прецедентного подхода.
Предложен подход к моделированию систем, заключающийся в комплексном применении нечетких ситуационных сетей и прецедентного подхода. Отличием данного подхода является возможность динамической настройки и корректировки нечеткой ситуационной сети на основе актуальных данных, а также ретро-данных об эксплуатации системы в различных условиях. Предложена схема и процедура моделирования и управления системами на основе нечетких ситуационных сетей и прецедентного подхода.
Для оптимизации режимов в обжиговой конвейерной машины модифицирован алгоритм "кукушкиного поиска". Для выбора оптимальных значений параметров использована идея ко-эволюции к параллельному запуску версий алгоритма с различными "настройками" для каждой подпопуляции. Что приводит к повышению эффективности управления и энергоэффективности процессов, минимизации потерь сырья.
Публикации
1. Бобков В.И., Быков А.А., Синявский Ю.В., Пучков А.Ю. Анализ физико-химических процессов удаления серы при агломерации рудного сырья Chemical Bulletin, Т.6. №3. С. 14-27. (год публикации - 2023)
2. Бобков В.И., Быков А.А., Черновалова М.В., Василькова М.А. Анализ влияния технологических параметров на обессеривание агломерационных шихт Chemical Bulletin, Т.6. №4. С. 5-17 (год публикации - 2023)
3. Борисов В.В., Булыгина О.В., Верейкина Е.К. The use of coevolutionary algorithms for optimizing the operating regimes of the roasting conveyor machine Journal of Applied Informatics, Vol.18, No.3, pp.52-60. (год публикации - 2023) https://doi.org/10.37791/2687-0649-2023-18-3-52-60
4. Курилин С.П. Asymmetric Modes of Operation of Linear Asynchronous Electric Motors 2023 International Russian Automation Conference (RusAutoCon), pp. 283-288 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1109/RusAutoCon58002.2023.10272702
5. Курилин С.П. Gearless modular electric drive of a conveyor roaster Tsvetnye Metally, № 5. pp. 87 -93. (год публикации - 2023) https://doi.org/10.17580/tsm.2023.05.12
6. Курилин С.П. Математическая модель для компоновочного проектирования линейных асинхронных электродвигателей Вестник МЭИ, №3. С.11-20. (год публикации - 2023) https://doi.org/10.24160/1993-6982-2023-3-11-20
7. Курилин С.П. Исследование первичного краевого эффекта в линейном электродвигателе Энергетика, информатика, инновации – 2023: Сб. трудов XIII Межд. науч.-техн. конф. Смоленск: Универсум, Т 1. С.90-95 (год публикации - 2023)
8. Курилин С.П., Федотов В.В. Способ определения показателей технического качества неоднородного магнитопровода Энергетика, информатика, инновации – 2023: Сб. трудов XIII Межд. науч.-техн. конф. Смоленск: Универсум, Т 1. С.87-90 (год публикации - 2023)
9. Курилин С.П., Федотов В.В., Култыгин О.П. Компьютерная программа для моделирования показателей технического качества индукторов линейных асинхронных электродвигателей Прикладная информатика, Т. 18. №5. С. ¬106–119. (год публикации - 2023) https://doi.org/10.37791/2687-0649-2023-18-5-106-119
10. Орехов В.А., Бобков В.И., Волкова И.В. Analysis of Thermal Impact Factors on a Pelletized ore Raw Material in a Conveyor Roasting Machine AIP Conference Proceedings, Vol.2999, Iss.1, 020038. (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1063/5.0158353
11. Рожков В.В., Федотов В.В. Сравнительный анализ работы преобразователей частоты на основе многоуровневых автономных инверторов напряжения с разным числом уровней Энергетика, информатика, инновации – 2023: Сб. трудов XIII Межд. науч.-техн. конф. Смоленск: Универсум, Т 1. С.106-111 (год публикации - 2023)
12. Соколов А.М., Будзко В.И., Зацаринный А.А. Нечеткий ситуационно-прецедентный анализ и моделирование процессов в сложных технических системах Двадцать первая Национальная конференция по искусственному интеллекту с международным участием, КИИ-2023. Смоленск: Принт-Экспресс, Т.2. С. 131-140. (год публикации - 2023)
13. Федотов В.В., Рожков В.В. Решение характеристического уравнения замкнутой системы электропривода средствами компьютерной математики Информационные технологии, энергетика и экономика: Сб трудов XX -ой Межд. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. Смоленск: Универсум, Т 1. С. 224-228. (год публикации - 2023)
14. Федотов В.В., рук. Рожков В.В. Формирование математической модели электропривода с регулированием угла положения ротора двигателя без учета ограничений регуляторов Информационные технологии, энергетика и экономика: Сб трудов XX -ой Межд. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. Смоленск: Универсум, Т 1. С. 228-233. (год публикации - 2023)
15. Черновалова М.В., Борисов В.В., Власова Е.А. Интеллектуальная поддержка управления процессами обработки рудного сырья на основе прецедентного подхода и онтологических моделей Прикладная информатика, Т. 18. № 2. С. 16–26. (год публикации - 2023) https://doi.org/10.37791/2687-0649-2023-18-2-16-26
16. Ясницкий Л. Н., Грузман В.М., Мартыненко С.В., Мезенцев А.С. Prediction of steel articles mechanical properties through raw stock chemical composition and smelting parameters 2023 5th International Conference on Control Systems, Mathematical Modeling, Automation and Energy Efficiency (SUMMA2023), - (год публикации - 2023)
17. Ясницкий Л. Н., Мезенцев А.С. Об управлении химическим составом сырьевого материала и режимом плавки для обеспечения требуемых механических свойств стальных изделий серийного производства Прикладная математика и вопросы управления, № 3. С. 109-126. (год публикации - 2023) https://doi.org/10.15593/2499-9873/2023.3.08
18. Ясницкий Л.Н., Мезенцев А.С., Ясницкий В.Л. Определение регламента на технологические и сырьевые параметры изготовления серийно выпускаемых изделий Математические методы в технологиях и технике, № 8. С. 21-24. (год публикации - 2023) https://doi.org/10.52348/2712-8873_MMTT_2023_8_21.
19. Ясницкий Л.Н., Черепанов Ф.М., Голдобин М.А., Неверов А.Р. Нейросетевые модели влияния химического состава рудного сырья и параметров плавильных процессов на свойства изделий Прикладная информатика, Т. 18. № 6. С. 109–119. (год публикации - 2023) https://doi.org/10.37791/2687-0649-2023-18-6-109-119
20. Борисов В.В., Бобков В.И., Астахов С.П., Пучков А.Ю. Автоматическая термовесовая установка для исследования динамики изменения массы железорудных окатышей в процессе их сушки в потоке газа-теплоносителя -, - (год публикации - )
21. Борисов В.В., Соколов А.М., Пучков А.Ю. Программа диагностики состояния химико-электротехнологической системы с использованием нейросетевой модели -, - (год публикации - )
22. Борисов В.В., Соколов А.М., Пучков А.Ю., Черновалова М.В., Сиглаев А.С. Программа для интеллектуального анализа процессов термической обработки окомкованного фосфатного рудного сырья с использованием качественной информации -, - (год публикации - )