Ученый Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» (НИТУ «МИСиС») предложил свежую «нейросетевую альтернативу» для управления металлургическими печами, обещающую рост их энергоэффективности в пределах 10%. Статья о разработке опубликована в «Procedia Computer Science».
Созданный в НИТУ «МИСиС» «нейросетевой настройщик» призван повысить энергоэффективность металлургических нагревательных печей с высокой — до 100 МВт — потребляемой мощностью, сообщил разработчик, доцент кафедры автоматизированных и информационных систем управления Старооскольского технологического института (филиала) НИТУ «МИСиС» Антон Глущенко.
Как правило, печи при работе подвергаются самым разным возмущениям — например, открытие штор для загрузки и выгрузки металла ведет к потерям тепла, а загрязнение газовых горелок — к снижению эффективности сжигания топлива. Из-за этого параметры печей меняются. Но так как управляют ими обычно с помощью линейных регуляторов с постоянными параметрами — пресловутая нестационарность не учитывается. Это снижает качество управления и ведет к энергетическим потерям.
«Для решения традиционных проблем предлагается построение адаптивной системы управления — нейросетевого настройщика. Система в реальном времени подстраивает параметры линейного регулятора так, чтобы качество управления печью во всех режимах оставалось одинаково высоким, снижая тем самым энергопотребление агрегата», — рассказал Антон Глущенко.
Он отметил, что новизна подхода обусловлена сочетанием в настройщике двух интеллектуальных технологий — нейросетей и баз знаний. Нейросеть вычисляет значения параметров для используемого на печи линейного регулятора и обучается прямо в процессе функционирования, чтобы отслеживать происходящие в печи изменения.
«Главные вопросы при этом — когда и с какой скоростью обучать нейросеть. На них отвечает база знаний, отражающая опыт инженера по автоматизации технологических процессов. Она содержит и описания ситуаций, когда необходимо настраивать регулятор, и формулы для вычисления скорости обучения нейросети. В отличие от других подходов, применение нейросетевого настройщика не требует ни построения модели объекта управления, ни явной эталонной модели. Кроме того, он поможет отслеживать график задания при изменениях параметров печи и компенсировать действующие на нее возмущения», — пояснил ученый.
Настройщик реализован в виде функционального блока, который может быть размещен в оперативной памяти логических контроллеров, широко распространенных в металлургии. Выходы и входы этого блока привязываются к уже размещенному в контроллере линейному регулятору и получаемым извне сигналам.
«Внедрение настройщика не потребует капитальных затрат, поскольку с аппаратной и программной точек зрения — в существующей системе управления печью ничего не изменится. Применение данного подхода позволит повысить энергоэффективность работы нагревательных металлургических печей на
Как сообщили в НИТУ «МИСиС», далее планируется расширить класс объектов применения настройщика, доработав и опробовав его для различных электродвигателей.
