Systems. Methods. Technologies 2 (38) 2018

Системы Методы Технологии. И.О. Бельский и др. Математическое, численное … 2018 № 2 (38) с. 44-53 54 УДК 004.896 DOI: 10.18324/2077-5415-2018-2-54-62 Алгоритмы оптимального управления процессом каталитического риформинга бензиновых фракций А.М. Джамбеков a , А.Г. Кокуев b Астраханский государственный технический университет, ул. Татищева 16, Астрахань, Россия a azamat-121@mail.ru , b kokuevag@gmail.com a https://orcid.org/0000-0002-8768-9474, b https://orcid.org/0000-0003-1716-5998 Статья поступила 27.02.2018, принята 29.03.2018 В работе рассмотрена актуальная задача по разработке алгоритмов оптимального управления процессом каталитиче- ского риформинга, обеспечивающих оптимальные соотношения октанового числа бензина и производственных затрат. Вве- ден обобщенный критерий оптимальности в качестве целевой функции, в соответствии с которой необходим поиск опти- мальных управляющих воздействий. Поставлена и решена задача оптимального управления процессом каталитического ри- форминга в пространстве управления расходом сырья и топливного газа. Приведена краткая характеристика технологиче- ской схемы процесса каталитического риформинга. Для целей оптимального управления выполнен анализ процесса каталити- ческого риформинга как объекта управления. Обоснована необходимость учета экспертной информации в виде нечетких це- лей и ограничений для уточнения вектора оптимальных управлений на основе применения методов принятия решений в не- четких условиях. Выполнена формализация нечетких целей и ограничений в виде нечетких множеств на универсальном мно- жестве управлений. Обоснован выбор метода конфигураций для оптимизации целевой функции. Разработан алгоритм опти- мизации процесса каталитического риформинга на основе метода конфигураций. Разработан алгоритм оптимального управ- ления процессом каталитического риформинга на основе применения схемы Беллмана – Заде. Поставлена и решена задача оптимального управления процессом каталитического риформинга при изменении качества сырья и топливного газа. Пред- ложен учет возмущений как изменений входных переменных, которые задаются экспертом-оператором в виде словесных описаний. Сформирован набор экспертных правил соответствия начальных значений входных переменных, возмущений и но- вых значений входных переменных. Использование алгоритмов оптимизации и оптимального управления позволяет повысить эффективность управления процессом каталитического риформинга. Ключевые слова : каталитический риформинг; обобщенный критерий оптимальности; нечеткая цель; нечеткое ограниче- ние; нечеткое решение. Algorithms for optimal control of the process of catalytic reforming of gasoline fractions A.M. Dzhambekov a , A.G. Kokuev b Astrakhan State Technical University; 16, Tatishcheva St., Astrakhan, Russia a azamat-121@mail.ru , b kokuevag@gmail.com a https://orcid.org/0000-0002-8768-9474, b https://orcid.org/0000-0003-1716-5998 Received 27.02.2018, accepted 29.03.2018 In this work, the actual task of developing algorithms for optimal control of the catalytic reforming process, ensuring optimal ratios of octane number of gasoline and production costs, is considered. A generalized optimality criterion is introduced as an objective func- tion, in accordance with which it is necessary to search for optimal control actions. The problem of the optimal control of the catalytic reforming process in the space of two controls has been set and solved: the consumption of raw materials and the consumption of fuel gas. A brief description of the technological scheme of the catalytic reforming process is given. For the purpose of optimal control, the analysis of the process of catalytic reforming as a control object has been performed. The necessity of accounting for expert information in the form of fuzzy goals and limitations for clarifying the vector of optimal controls based on application of decision-making methods in fuzzy conditions is substantiated. The formalization of fuzzy goals and restrictions in the form of fuzzy sets on a universal set of con- trols is carried out. The selection of the configuration method for optimizing the objective function is justified. An algorithm for optimiz- ing the catalytic reforming process is developed on the basis of the configuration method. An algorithm for optimal control of the cata- lytic reforming process is developed based on the Bellman-Zade scheme. The problem of optimal control over the process of catalytic reforming has been set and solved with the changing quality of raw materials and fuel gas. The inclusion of perturbations as changes in input variables, which are set by the expert operator in the form of verbal descriptions, is suggested. A set of expert rules for the corres- pondence of initial values of input variables, perturbations and new values of input variables is formed. The use of optimization algo- rithms and optimal control of the catalytic reforming process makes it possible to increase the efficiency of controlling the catalytic reforming process. Keywords : catalytic reforming; generalized optimality criterion; fuzzy goal; unclear constraint; fuzzy solution.