Методи нелінійної динаміки і детермінованого хаосу під час оцінки поведінки процесів ректифікації спирту

Abstract

У статті розглядаються процеси ректифікації на спиртовому заводі, які можна характеризувати як складну динамічну систему. Метою роботи є підвищення ефективності виробництва спирту шляхом створення автоматизованої системи моніторингу процесу перегонки й на основі аналітичної обробки в режимі онлайн реалізація ефективної стратегії управління ресурсами за допомогою інтелектуальних механізмів. Аналіз часових рядів змінних процесу проводився методами нелінійної динаміки, що дозволило визначити значення випадковості, які ґрунтуються на глибині прогнозу поведінки об’єкта. На основі аналізу часових рядів провідних технологічних параметрів функціонування ректифікаційної установки виявлені особливості поведінки складних технологічних комплексів, що характеризується переміжністю, яка являє собою чергування детермінованих, стохастичних і хаотичних режимів в умовах нестаціонарності. Проведено оцінку хаотичності процесів ректифікації спирту: показники трендустійкості Херста, кореляційної та фрактальної розмірності. Представлено алгоритми визначення типів режимів функціонування ректифікаційної установки як динамічного нелінійного об’єкта керування. Процеси дистиляції характеризуються наявністю як тохастичних, так і хаотичних режимів, розмірності атракторів яких лежать в діапазоні від 3 до 8. Цей об’єкт має значну стабільність тенденції (стійкість), що характеризується високим значенням показника Херста в діапазоні від 0,7 до 0,96. Отримані результати забезпечать ефективну ідентифікацію відповідних моделей для прогнозування та прийняття рішень під час керування. Результати досліджень указують на наявність переміжності в технологічних процесах, що вимагає створення систем моніторингу для діагностичних режимів роботи дистиляційної установки. Оперативна ідентифікація детермінованих, стохастичних або хаотичних режимів методами нелінійної динаміки дає змогу реалізувати ресурсозберігаючі стратегії управління в алгоритмах управління технологічними процесами дистиляції, що підвищить ефективність функціонування дистиляційної установки.