Анотація до роботи:

Луценко І.А. Оптимальне управління технологічними процесами багатопродуктової переробки сировини за критерієм ефективності використання ресурсів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук зі спеціальності 05.13.07 - Автоматизація технологічних процесів. - Криворізький технічний університет, Кривий Ріг, 2007.

Дисертація присвячена вирішенню актуальної наукової проблеми - підвищенню ефективності автоматичного управління технологічними процесами багатопродуктової переробки сировини шляхом синтезу АСУ ТП нового покоління, що забезпечують погоджене управління на всіх ієрархічних рівнях, підвищення якості алгоритмічного й інформаційного забезпечення.

У результаті розвитку загальної теорії оптимального управління розроблено показник ефективності, що є критерієм управління для підсистем всіх ієрархічних рівнів АСУ ТП. Для підсистем нижнього ієрархічного рівня синтезовані моделі ланок, що здатні підтримувати технологію ефективного управління. Виконано синтез інтегрованої АСУ ТП багатопродуктової переробки сировини, оптимізація й адаптація якої здійснюється за єдиним критерієм ефективності використання ресурсів.

Розроблений підхід до створення адаптивних оптимальних систем управління технологічними процесами дозволяє забезпечити максимально швидку віддачу від інтегрованих АСУ ТП багатопродуктової переробки сировини, що оптимізовані за критерієм ефективності використання ресурсів.

Результати роботи можуть бути використані при створенні систем управління на підприємствах будь-якої галузі промисловості.

Дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, в якій вирішена актуальна наукова проблема, яка полягає в підвищенні якості автоматичного управління технологічними процесами багатопродуктової переробки сировини шляхом узгодження підсистем управління на всіх ієрархічних рівнях АСУ ТП за єдиним критерієм ефективності використання ресурсів, що визначається як відношення абсолютного потенційного ефекту ТП до його ресурсоємності.

Основні наукові й практичні результати роботи є наступними:

1. Уперше доведено, що оптимальне управління ТП багатопродуктової переробки сировини забезпечується формуванням управляючих впливів, які виробляються внаслідок паралельної багатопоточної оптимізації вкладених технологічних процесів шляхом визначення параметрів прогнозування, моделі упередження і потоки зв’язаних ресурсів на множині даних функцій відгуку і споживання для кожного з підпорядкованих процесів за єдиним критерієм ефективності використання ресурсів.

2. Уперше доведено, що відносно реалізації принципів ефективності використання ресурсів об’єкти управління, тобто технологічні процеси, що складаються з окремих технологічних операцій, є ізоморфними і емерджентними; отримано вираз для аналітичного визначення моменту логічного завершення керованої технологічної операції, як відношення різниці інтегралів добутків зіставлених вихідних та вхідних сигналів реєстрації, що відображають кількісні та якісні характеристики продуктів перетворення, на момент їх реєстрації, до різниці інтегралів добутків зіставлених вихідних та вхідних сигналів реєстрації кількісних та якісних характеристик продуктів перетворення.

3. Доведено, що задля оптимізації управляючих дій у багаторівневій АСУ показник ресурсоємності визначається:

для окремих технологічних операцій - як інтегрована різниця абсолютних значень вартісних величин вхідних і вихідних потоків ресурсоспоживання і ресурсовіддачі;

для сфокусованої технологічної операції - як відношення добутку вартісних оцінок вхідних, вихідних партій продукції і квадрата різниці моментів реєстрації цих партій продукції до подвоєної величини різниці вартісних оцінок вхідної і вихідної партій продукції;

для технологічного процесу - як інтегральна величина загальної ресурсоємності технологічних операцій.

4. Отримано вираз для визначення ефективності сфокусованої технологічної операції при формуванні оптимального управління як відношення добутку квадрату різниці моменту визначення абсолютного потенційного ефекту та моменту логічного завершення технологічної операції різниці до квадрату різниці сигналів реєстрації продуктів технологічної операції у співставлених одиницях на добуток квадрату різниці моментів їх реєстрації до добутку сигналів реєстрації вхідних та вихідних продуктів сфокусованої ТО у співставлених одиницях.

В частности, получено выражение для определения эффективности использования ресурсов фокусированной технологической операции которое определяется отношением произведения квадрата разности момента определения абсолютного потенциального эффекта и момента логического завершения технологической операции на квадрат разности выходных и входных продуктов технологической операции (в сопоставимых величинах) к произведению сигналов регистрации продуктов технологической операции (в сопоставимых величинах) на квадрат разности моментов их регистрации

5. Уперше отримано вираз для формування критерію ефективності використання ресурсів для застосування його в багаторівневій АСУ ТП, який визначається відношенням інтегральної величини на обраному інтервалі, що починається з моменту логічного завершення технологічної операції, різниці абсолютних значень вартісних параметрів потоку ресурсовіддачі й потоку ресурсоспоживання на інтервалі від початку технологічної операції до моменту її логічного завершення, з урахуванням функції штрафів, до інтегральної різниці абсолютних значень вартісних параметрів потоку ресурсоспоживання і потоку ресурсовіддачі технологічного процесу на інтервалі від початку технологічної операції до моменту її логічного завершення, причому момент логічного завершення технологічної операції визначається умовою рівняння абсолютних величин потоків ресурсоспоживання та ресурсовіддачі.

6. Розроблено алгоритм урахування при формуванні управляючих дій в інтегрованій АСУ ТП тенденцій зміни обсягів споживаної продукції з боку зовнішнього споживача, що відображається у вигляді випереджальних індикаторів прогнозуючої функції для кожного тимчасового інтервалу дискретизації технологічного процесу, кожний з яких визначається сумою двічі квантованих значень величин ряду результативних взаємодій об’єктів управління, помножених на коефіцієнт масштабування, причому, значення першого рівня квантування визначається на рівні одиничного значення, а значення другого рівня квантування й величина коефіцієнта масштабування - у процесі параметричної оптимізації за критерієм ефективності використання ресурсів, за результатом якої формується опорний інтервал упередження, протягом якого коефіцієнт масштабування обирається шляхом співставлення динамічних рядів результативних взаємодій та об’ємів кінцевого продукту технологічного процесу.

7. Моделювання еволюційного розвитку та експериментальні дослідження показника ефективності використання ресурсів у порівнянні з основними існуючими техніко-економічними показниками довели його перевагу як критерію управління, а дослідження його структури в процесі імітаційного моделювання підтвердили адекватність моделі теоретичним рішенням, за якими вона побудована. Встановлено, що завдяки застосуванню показника ефективності використання ресурсів як критерію управління досягається збільшенням продуктивності технологічних процесів багатопродуктової переробки сировини до 15%.

8. Розроблено експертні системи інтелектуальної підтримки прийняття рішень в умовах невизначеності ERA_Lite и ERA_St., як складові оптимальних АСУ ТП багатопродуктової переробки сировини

9. Результати роботи впроваджено на гірничих підприємствах Кривбасу, які входять до складу Державної акціонерної компанії «Укррудпром» (річний економічний ефект від упровадження розробок завдяки зменшенню енерговитрат – 263,76 тис. грн.), деревообробному підприємстві «Істок» (річний економічний ефект за рахунок підвищення ефективності технологічних процесів – 244,73 тис. грн.), підприємстві «ЛІТА» (річний економічний ефект за рахунок зменшення страхових запасів – 438,64 тис. грн.), виробничому підприємстві «Промресурси» (річний економічний ефект за рахунок підвищення ефективності технологічних процесів – 189,5 тис. грн.).

10. Результати випробувань і впровадження систем оптимального адаптивного управління технологічними процесами свідчать про їх високу ефективність, що дозволяє рекомендувати розроблені науково-технічні рішення для широкого використання на підприємствах, де застосовуються ТП багатопродуктової переробки сировини.

Публікації автора:

1. Моркун В.С., Цокуренко А.А., Луценко И.А. Адаптивные системы оптимального управления технологическими процессами. - Кривой Рог: Минерал, 2005. - 261 с.

2. Луценко И.А.Технологии эффективного управления. - Кривой Рог: ПП "Видавничий дім", 2004. - 152 с.

3. Синчук О.Н., Беридзе Т.М., Гузов Э.С., Животовский А.Г., Караваев В.И., Ликаренко А.Г., Луценко И.А., Павленко Н.И., Шулин Н.И. Системы управления рудничным электровозным транспортом. - М.: Недра, 1993. -255 с.

4. Луценко И.А. Критерий качества управления для сложных динамических систем//Вісник Кременчуцького політехнічного університету. - Вип. 2(11). - 2001. - С. 273-274.

5. Тытюк В.К., Луценко И.А. Постановка задачи управления системой массового обслуживания и пути ее реализации//Вісник Кременчуцького політехнічного університету. - №2(11). - 2001. - С. 273-274.

6. Луценко И.А. Показатели эффективности сложных управляемых процессов//Матеріали V Міжнародної науково-технічної конференції "Аерокосмічні системи моніторінгу та управління", К.:, НАУ, 2003.-С. 24.139-24.142.

7. Луценко И.А. Показатель ресурсоемкости технологического процесса//Вісник Кременчуцького політехнічного університету. - Вип. 4(27). - 2004. - С. 36-38.

8. Луценко И.А. Эталонные динамические процессы//Електроніка та системи управління. - 2005.- № 1.- С. 76-79.

9. Луценко И.А. Разработка генерального критерия управления//Кибернетика и системный анализ. – 2005. – № 5. – С. 34-38.

10. Луценко И.А. Постановка задачи оптимального управления запасами сложных систем//Вісник Криворізького технічного університету. – Вип. 10. - 2005. – С. 88-92.

11. Луценко И.А. Аналитическое определение момента логического завершения операции//Вісник Криворізького технічного університету. - Вип. 6.- 2005. - С. 182-185.

12. Луценко И.А. Учет влияния системных сбоев в задачах управления сложными системами//Східно-Європейський журнал передових технологій. – 2005.- № 5/2(17). – С. 17-19.

13. Луценко И.А Постановка задачи оптимального управления запасами сложных систем//Вісник Криворізького технічного університету. - Вип. 10. - 2005. - С. 88-92.

14. Луценко И.А. Моделирование процесса движения продукции в системах управления запасами//Вісник Кременчуцького політехнічного університету. - Вип. 5(34).- 2005. - С. 24-27.

15. Луценко И.А. Оценка эффективности моделируемых операций в задачах управления//Електроніка та системи управління. – 2005.- № 4(6).- С. 111-120.

16. Луценко І.А., Шелевицький І.В. Застосування критерію інверсій у керуванні нестаціонарними процесами складних систем//Актуальні проблеми автоматизації та інформаційних технологій. - Дніпропетровськ: Вид-во Дніпропетр. ун-ту, 2005. - Т. 9. - С.71 – 80.

17. Луценко И.А. Развитие понятийной базы общей теории управления//Східно-Європейський журнал передових технологій. – 2005. - №6/2(18). – С. 42-47.

18. Луценко И.А., Шелевицкий И.В. Синтез оптимальных адаптивных алгоритмов формирования сигналов упреждающего управления//Східно-Європейський журнал передових технологій. – 2006.- № 2/2(20). – С. 123-129.

19. Луценко И.А. Автоматизированная система управления запасами предприятия//Новий формат стратегії і тактики соціально-економічного розвитку України: людина, громада, держава.-К.: Видавничий дім „Корпорація”, 2005. – С. 241-244.

20. Луценко И.А Формирование системного подхода к постановке задачи управления//Вісник Криворізького технічного університету. Вип. 2(12).- 2006. - С. 139-143.

21. Луценко И.А Эффективность как единый критерий управления технологическими процессами//Вісник Криворізького технічного університету. - Вип. 11.- 2006. - С. 133-137.

22. Моркун В.С., Луценко И.А. Эффективное управление технологическим процессом магнитного обогащения железной руды//Вісник Криворізького технічного університету. - Вип. 14.- 2006. - С. 114-118.

23. Луценко И.А. Формирование сигнала управления внешним контуром интегрированной системы управления//Разработка рудных месторождений – Кривой Рог: КТУ, 2006. – Вып. 90.- С.205-209.

24. Луценко И.А. Синтез модели эффективности технологических операций, процессы которых описываются интегрирующим звеном при линейном управляющем воздействии//Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 4/2(22).- 2006.- С. 21-23.

25. Луценко И.А. Математическое определение показателя ресурсоемкости технологической операции//Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 3/3(221).- 2006. - С. 58-60.

26. Тытюк В.К., Луценко И.А. Сравнительный анализ критериев управления методом имитационного моделирования//Вісник Кременчуцького політехнічного університету. - 2005.-Вип. 4/ (33) .-Ч. 2. - С. 12-14.

27. Луценко И.А. Управление технологическими процессами по критерию эффективности использования ресурсов//Материалы II Международной конференции "Стратегия качества в промышленности и образовании".- Варна, 2006.-С. 177-183.

28. Луценко И.А., Шатохина Н.В., Луценко Н.И. Аналитическое определение показателя эффективности технологического процесса в квазиустановившемся режиме//Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2006. - №5/2(23). - С. 10-15.

29. Луценко И.А. Синтез модели эффективности технологических операций, процессы которых описываются интегрирующим звеном при ступенчатом управляющем воздействии//Вестник национального технического университета «ХПИ».- 2006. – Вип. 27. - С. 63-70.

30. Луценко И.А. Принципы управления технологическими процессами по критерию эффективности использования ресурсов//Електроніка та системи управління. - 2006.- Вип. 4(6).- С. 97-102.

31. Луценко И.А., Луценко Н.И. Синтез модели эффективности технологических операций, процессы которых описываются звеном запаздывания//Вісник Кременчуцького політехнічного університету. – 2006.-Вип.5 - Ч. 1. - С. 52-55.

32. Луценко И.А. Компенсация вероятностного характера спроса в задачах оптимального адаптивного управления технологическими процессами//Вісник Криворізького технічного університету. - Вип. 15.- 2006..- С. 116-120.

33. Луценко И.А., Гузов Э.С. Механизм формирования ресурсопотребления в задачах эффективного управления технологическими процессами//Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2007. №1/2(25), - С. 112-116.

34. Луценко И.А. Оптимальное управление технологическими процессами многопродуктовой переработки сырья//Разработка рудных месторождений – Кривой Рог: КТУ, 2007. – Вып. 91.- С.196-199.

35. Луценко И.А., Янова Л.А, Шатохина Н.В. Разработка показателя оценки процесса преобразования информации//Разработка рудных месторождений – Кривой Рог: КТУ, 2007. – Вып. 91.- С.255-260.

36. Луценко И.А., Тытюк В.К. Управление технологическими процессами с неравномерно распределенными параметрами по критерию эффективности использования ресурсов//Вісник Криворізького технічного університету. - Вип. 16.- 2007.- С. 204-208.

37. Луценко И.А., Тытюк В.К. Пути повышения эффективности функционирования рудничного электровозного транспорта// Вісник Криворізького технічного університету. - Вип. 17.- 2007.- С. 231-233.

8. Луценко И.А. Абсолютный эффект управления как один из основных показателей его качества//Вісник Криворізького технічного університету. - Вип. 18.- 2007.- С. 175-178.

39. Пат. 2216777, Россия, MKI G06K 9/00. Способ селекции объектов / И.А. Луценко, В.К.Тытюк (Украина). - №2001135891; Заявл. 6.07.2001; Опубл. 20.11.2003, Бюл. № 32 - 1с.

40. Пат. 59203, Україна, G06K 9/00. Спосiб селекцii об'єктiв (варiанти) / I.А.Луценко (Україна). №20021210028; Заявл. 12.12.2002; Опубл. 15.11.2005. Бюл. № 11 – 1с.

41. Пат. 60903, Україна, G06K 9/00. Спосiб селекцiї об'єктiв / I.А. Луценко, Ю.І Луценко (Україна). №2003032755; Заявл. 15.11.2003; Опубл. 15.11.2005. Бюл. № 11 – 1 с.

42. Пат. 58217 Україна, G06K 9/00. Спосiб селекцiї об'єктiв / I.А. Луценко, Н.І. Луценко (Україна). №2002108590; Заявл. 29.10.2002; Опубл. 17.10.2005. Бюл. № 10 – 1с.

43. Пат. 18716 Україна, G06K 9/00. Спосiб селекцiї об'єктiв / I.А. Луценко, Н.В Шатохіна, Л.О. Янова (Україна). №u200605863; Заявл. 29.05.2006; Опубл. 15.11.06. Бюл. № 11- 1с.

44. Пат. 47843 Україна, G06K 9/00. Спосiб селекцiї об'єктiв / I.А. Луценко, В.К. Титюк (Україна). №2001106783; Заявл.04.10.2001; Опубл. 15.04.2004. Бюл. № 4 – 1с.

45. Пат. 40917 Украiна, G06K 9/00. Спосiб селекцii об'єктiв / I.А. Луценко, В.К. Титюк (Україна). №20010747709; Заявл. 06.07.2001; Опубл. 15.06.2004. Бюл. № 6 – 1с.

46. Пат. 47741 Украна, G06K 9/00. Спосiб обробки цифрових даних / I.А.Луценко, Н.І. Луценко (Україна). №2001085955; Заявл. 27.08.2001; Опубл. 15.03.2004. Бюл. № 3 – 1с.

47. А.с. 1577052 СССР, H02Р 5/16. Способ управления электроприводом постоянного тока / О.Н. Синчук, И.А. Луценко, Н.Д. Мицная (СССР). - № 4386239/24-07; Заявлено 01.03.88; Опубл. 07.07.90. Бюл. №25. - 1с.

48. А.с. 1677813 СССР, H02М 3/10. Способ управления импульсным тиристорным преобразователем / И.А.Луценко, О.Н.Синчук (СССР). - № 4462190/07; Заявлено 29.07.88; Опубл. 15.09.91. Бюл. №34. - 1с.

49. А.с. 1415397 СССР, H02P 5/16. Способ управления тиристорным электроприводом постоянного тока транспортного средства / О.Н. Синчук, Э.С. Гузов, Е.В. Афанасьев, И.А. Луценко (СССР). - №4185983/24-07; Заявлено 26.01.87; Опубл. 07.08.88. Бюл. №29. - 1с.

50. А.с. 1544143 СССР, H02M 3/10 Cпособ управления импульсным регулятором постоянного тока / О.Н.Синчук, Э.С. Гузов, Е.В. Афанасьев, И.А. Луценко, (СССР). - № 4296889/24-07; Заявлено 11.08.87; ДСП - 1с.

51. А.с. 1544146 СССР, H02P 5/06 Способ управления тиристорным электроприводом постоянного тока транспортного средства / О.Н.Синчук, Э.С. Гузов, Е.В. Афанасьев, И.А. Луценко, (СССР). - №43110113/24-07; Заявлено 28.09.87; ДСП - 1с.

Особистий внесок здобувача в роботах, опублікованих у співавторстві, полягає в наступному: у [1] – розроблення критерію ефективності використання ресурсів, [5] – формування концепції узгодженого управління на всіх ієрархічних рівнях за єдиним критерієм ефективності споживання ресурсів, [16] – застосування критерію ефективності до визначення величини опорного інтервалу прогнозування, [18] – ідея формування сигналу управління за допомогою зміщення сигналу випереджувального управління, [22] - ідея врахування ресурсу обладнання як вхідного продукту ТП; [26] – загальна ідея дослідження; [28] – постановка завдання та участь у розробленні математичної моделі критерію ефективності використання ресурсів для сигналів із невизначеністю, [31] – ідея можливості аналітичного визначення показника ефективності використання ресурсів для ланки запізнення, та участь у розробленні математичної моделі, [33] – розкриття механізму ресурсоспоживання; [33] – методи синтезу оптимальної структури тиристорного перетворювача; [35] – ідея використання критерію ефективності використання ресурсів для оцінювання інформаційних процесів; [36] – постановка задачі та розробка математичної моделі; [37] – ідея впровадження критерію ефективності використання ресурсів для оптимізації функціонування рудничного електровозного транспорту; [39 - 46] - основна ідея винаходу, [47-51] - розроблення принципів адаптації, синтез та оптимізація структури.