blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2014-12-33-36blackmet-608Research ArticleИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И АВТОМАТИЗАЦИЯ В ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИINFORMATION TECHNOLOGIES AND AUTOMATIC CONTROL IN FERROUS METALLURGYСОВМЕСТНЫЙ СИНТЕЗ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ И УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПОДСИСТЕМЫTHE JOINT SYNTHESIS OF THE CONTROLLED OBJECT AND CONTROL SUBSYSTEMЛяховецМ. В.LyakhovetsM. V.

к.т.н., доцент

Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor

lyakhovets_mv@siu.sibsiu.ruИвушкинК. А.IvushkinK. A.

к.э.н., первый заместитель генерального директора

Cand. Sci. (Economics), First Deputy Director

МышляевЛ. П.MyshlyaevL. P.

д.т.н., профессор

Dr. Sci. (Eng.), Professor

ЧернявскийС. В.ChernyavskiiS. V.

старший научный сотрудник

Senior Researcher

ЛьвоваЕ. И.L’vovaL. I.

д.т.н., профессор

Dr. Sci. (Eng.), Professor

Сибирский государственный индустриальный университет(654007, Россия, Кемеровская область, г. Новокузнецк, ул. Кирова, 42)РоссияSiberian State Industrial University (42, Kirova str., Novokuznetsk, Kemerovo Region, 654007, Russia)Russian FederationООО «Объдиненная компания «Сибшахтострой»(654034, Россия, Кемеровская область, г. Новокузнецк, шоссе Кузнецкое, 9)РоссияLLC“UnitedCompany“Sibshakhtostroi”(9, Kuznetskoe road, Novokuznetsk, Kemerovo Region, 654034, Russia)Russian FederationНФИ Кемеровский государственный университет(654041, Россия, Кемеровская область, г. Новокузнецк, ул. Циолковского, 23)РоссияNovokuznetsk Institute (branch) of Kemerovo state University (23,  Tsiolkovskogo  str., Novokuznetsk, Kemerovo  Region,  654041, Russia)Russian Federation20140104201557123336Copyright © Ляховец М.В., Ивушкин К.А., Мышляев Л.П., Чернявский С.В., Львова Е.И., 20152015Ляховец М.В., Ивушкин К.А., Мышляев Л.П., Чернявский С.В., Львова Е.И.Lyakhovets M.V., Ivushkin K.A., Myshlyaev L.P., Chernyavskii S.V., L’vova L.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/608

Предложен новый подход к построению систем управления, заключающийся в совместном синтезе объекта управления и управляющей подсистемы. Сделана постановка задачи такого синтеза на основе набора моделей объектов и алгоритмов управления с формированием допустимых комбинаций «модель объекта  алгоритм управления». Предложено эффективное решение поставленной задачи путем имитационного натурноматематического моделирования. Представлены примеры синтеза системы управления кислородноконвертерной плавки стали. Выявлена необходимость расширения моделей плавки стали путем включения факторов, влияющих на параметры конвертера в процессе продувки кислородом. Получены техникоэкономические показатели различных вариантов систем управления. Показано, что система «комбинированная модель объекта с оперативным изменением параметров конвертера комбинированный алгоритм управления» имеет лучшие технико-экономические показатели. 

This article proposes a new approach to building control systems, consisting in the joint synthesis of the controlled object and the control subsystem. The authors made the formulation of such a synthesis based on a set of object models and control algorithms with the formation of allowable combinations “model of object  control algorithm”. The effective solving of the problem by simulation of natural and mathematical modeling was proposed. The article shows the examples of synthesis of control systems of steel melting in basic oxygen furnace (steel melting control  system  in  basic  oxygen  converter). The  authors  identified  the need to expand models for steel melting by including factors affecting the parameters of  the converter during oxygen blowing. The technical and economic performances of various control systems were received. It is shown that the system “The combined model of the object with the op-erational settings of the сonverter caracteristics  the combined control algorithm” has the best technical and economic indicators. 

система управления моделирование натурноматематическое имитационное моделирование модель объекта управляющая подсистема алгоритм управления кислородноконвертерный процессsynthesis of  control  systems modeling natural-mathematical modeling  object model  control  subsystem  control  algorithm  the oxygen-сonverter processReferencesМышляев Л.П., Щелоков А.Е., Евтушенко В.Ф. Библиотека сборника «Математические и экономические модели в оперативном управлении производством». Вып. 4. – М.: Электрика, 2000. – 49 с.Myshlyaev  L.P.,  Shchelokov  A.E.,  Evtushenko  V.F.  Biblioteka sbornika “Matematicheskie i ekonomicheskie modeli v operativnom upravlenii proizvodstvom”  [Library  collection  “Mathematical  and economic models  in  the operational management of production”]. Issue 4. Moscow: Elektrika. 2000. 49 p. (In Russ.).Мышляев Л.П., Ивушкин К.А., Грачев В.В., Шипунов М.В. // Вестник Сибирского государственного индустриального университета. 2012. № 2. С. 35 – 40.Myshlyaev L.P., Ivushkin K.A., Grachev V.V., Shipunov M.V. The combined  simulation  modeling  –  the  basis  of  the  problem  decision  of  automated  system  development.  Vestnik Sibirskogo gosudarstvennogo industrial’nogo universiteta. 2012, no. 2, pp. 35–40. (In  Russ.).Бигеев А.М. Математическое описание и расчеты сталеплавильных процессов. – М.: Металлургия, 1982. – 160 с.Bigeev A.M. Matematicheskoe opisanie i raschety staleplavil’nykh protsessov [Mathematical description and calculations of steelmaking processes]. Moscow: Metallurgiya, 1982. 160 p. (In Russ.).Цымбал В.П. Математическое моделирование сложных систем в металлургии: учебник для вузов. – Кемерово: Кузбассвузиздат-АСТШ; М.: Российские университеты, 2006. – 431 с.Tsymbal V.P. Matematicheskoe modelirovanie slozhnykh sistem v metallurgii [Mathematical modeling of complex systems  in metallurgy]. Kemerovo: Kuzbassvuzizdat-ASTSh; Moscow:  Rossiiskie universitety, 2006. 431p. (In Russ.).Jalkanen H. Experiences in physicochemical modelling of oxygen converter process (BOF) // Sohn International Symposium; Advanced Processing of Metals and Materials. Vol. 2: Thermo and Physicochemical Principles: Iron and Steel Making. 2006. Vol.2. P. 541 – 554.Jyalkanen H. Experiences  in physicochemical modelling of oxygen converter process  (BOF). Sohn International Symposium; Advanced Processing of Metals and Materials. Vol.  2:  Thermo  and  Physicochemical Principles: Iron and Steel Making. 2006. Vol. 2, pp. 541–554.Lytvynyuk Y., Schenk J., Hiebler M., Sormann A. Thermodynamic and Kinetic Model of the Converter Steelmaking Process. Part 1: The Description of the BOF Model // Steel research international. 2014. Vol. 85(4). P. 537 – 543.Litvinyuk Y., Schenk J., Hiebler M., Sormann A. Thermodynamic and Kinetic Model of  the Converter Steelmaking Process. Part 1: The Description  of  the BOF Model.  Steel research international. 2014. Vol. 85(4), pp. 537–543.Колпаков С.В., Тедер Л.И., Дубровский С.А. Управление конвертерной плавкой. – М.: Металлургия, 1981. – 144 с.Kolpakov S.V., Teder L.I., Dubrovskii S.A. Upravlenie konverternoi plavkoi [Control of  the сonverter process]. Moscow: Metallurgiya, 1981. 144 p. (In Russ.).Соколов Б.М., Шепелявый А.И., Медведев А.В. // Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 1: Математика. Механика. Астрономия. 2003. № 2. С. 58 – 65.Sokolov B.M., Shepelyavyi A.I., Medvedev A.V. Adaptive control of the сonverter melting of steel. Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta. Seriya 1: Matematika. Mekhanika. Astronomiya.  2003, no.  2. pp. 58–65. (In Russ.).Богушевский В.С., Сухенко В.Ю., Сергеева Е.А. // Изв. вуз. Черная металлургия. 2011. № 8. С. 24 – 27.Bogushevskii V.S., SukhenkoV.Yu., Sergeeva E.A. A mathematical model  of  the  control  of  the  blowing mode  of  converter  smelting. Izvestiya VUZov. Chernaya metallurgiya = Izvestiya – Ferrous Metallurgy. 2011, no. 8, pp. 24–27.(In Russ.).Hideaki S., Ryo I. Thermodynamic Assessment of Hot Metal and Steel Dephosphorization with MnO-containing BOF Slags // ISIJ International.1995. Vol. 35(3). P. 258 – 265.Hideaki S., Ryo  I. Thermodynamic Assessment of Hot Metal and Steel Dephosphorization with MnO-containing BOF Slags. ISIJ International.1995. Vol. 35(3), pp. 258-265.Brooks G.A., Dogan N., Alam M., Naser J., Rhamdhani M.A. Developments in the modelling of oxygen steelmaking. Guthrie Symposium Montreal: McGill University. 2011.Brooks G.A., Dogan N., Alam M., Naser J., Rhamdhani M.A. Developments in the modelling of oxygen steelmaking. Guthrie Symposium Montreal. McGill University. 2011.Dogan N., Brooks G.A., Rhamdhani M.A. Comprehensive model of oxygen steelmaking part 1: model development and validation //ISIJ international. 2011. Vol. 51(7). P. 1086 – 1092.Dogan N., Brooks G.A., Rhamdhani M.A. Comprehensive model of oxygen steelmaking. Part 1: model development and validation. ISIJ international. 2011. Vol. 51(7), pp. 1086–1092.Способы расчета масс материалов конвертерного производства / В.П. Авдеев, Р.С. Айзатулов, Л.П. Мышляев и др. – М.: Металлургия, 1994. – 192 с.Avdeev V.P., Aizatulov R.S., Myshlyaev L.P., Petrunin M.V., Sarapulov  Yu.A.  Sposoby rascheta mass materialov konverternogo proizvodstva  [Methods  of material mass  calculating  of  converter production]. Moscow: Metallurgiya, 1994. 192 p. (In Russ.).Туркенич Д.И. Управление плавкой стали в конверторе. – М.: Металлургия, 1976. – 292 с.Turkenich D.I. Upravlenie plavkoi stali v konvertore  [Control of  steel melting in the converter]. Moscow: Metallurgiya, 1976. 292  p. (In Russ.).Глинков Г.М., Маковский В.А. АСУТП в черной металлургии. – М.: Металлургия, 1999. – 310 с.Glinkov  G.M.,  Makovskii  V.A.  ASUTP v chernoi metallurgii [APCS in ferrous metallurgy]. Moscow: Metallurgiya, 1999. 310 p. (In Russ.).Han M., Zhao Y. Dynamic control model of BOF steelmaking process based on ANFIS and robust relevance vector machine //Ex pert Systems with Applications. 2011. Vol. 38(12). P. 14786 – 14798.Han M., Zhao Y. Dynamic control model of BOF steelmaking process based on ANFIS and robust relevance vector machine. Expert Systems with Applications. 2011. Vol. 38(12), pp. 14786–14798.Кошелев А.Е., Соловьев В.И., Айзатулов Р.С. и др. // Приборы и системы управления. 1977. № 1. С. 9 – 11.Koshelev  A.E.,  Solov’ev  V.I.,  Aizatulov  R.S.,  Petrunin  M.V., Avdeev V.P. Experience of adapting control systems of technological processes. Pribory i sistemy upravleniya. 1977, no. 1, pp. 9–11. (In Russ.)Jun T., Xin W., Tianyou C., Shuming X. Intelligent control method and application for BOF steelmaking process //World Congress. 2002. Vol. 15(1). P. 724 – 726.Jun T., Xin W., Tianyou C., Shuming X. Intelligent control method and  application  for  BOF  steelmaking  process.  World Congress. 2002. Vol. 15(1), pp. 724–724.Комбинированное управление конвертерной плавкой / М.И. Волович, В.П. Авдеев, И.П. Герасименко, Е.В. Протопопов. – Кемерово: Кн. изд-во, 1990. – 142 с.Volovich M.I., Avdeev V.P., Gerasimenko I.P., Protopopov E.V. Kombinirovannoe upravlenie konverternoi plavkoi  [Combined  control  of the converter smelting]. Kemerovo: Kn. Izd-vo, 1990. 142 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.