Реєстраційний номер
0826U003078, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
04-09-2026
Статус
Наказ про видачу диплома
Назва роботи
Автоматизоване керування технологічним процесом кип’ятіння сусла у пивоварному виробництві з використанням підсистеми підтримки прийняття рішень
Здобувач
Паровенко Максим Дмитрович,
Керівник Смітюх Ярослав Володимирович
Опонент Степанець Олександр Васильович
Опонент Савченко Тетяна Віталіївна
Рецензент Полупан Володимир Володимирович
Рецензент Сідлецький Віктор Михайлович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Національний університет харчових технологій
Опис
Робота присвячена підвищенню ефективності та якості автоматизованого керування процесом кип’ятіння сусла в сусловарильному апараті із зовнішнім нагрівачем шляхом розроблення й обґрунтування модельно-орієнтованого підходу до синтезу ієрархічної системи керування з підсистемою підтримки прийняття рішень.
У першому розділі проаналізовано процес кип’ятіння сусла в сусловарильному апараті із зовнішнім нагрівачем та обґрунтовано доцільність ієрархічної структури системи керування, у якій нижній рівень забезпечує автоматичне регулювання технологічних змінних, а верхній – формує рекомендації оператору щодо зміни уставок.
У другому розділі розроблено комплексну нелінійну динамічну модель процесу кип’ятіння сусла на основі законів збереження маси та енергії, гідравлічних залежностей, термодинамічних співвідношень та рівнянь теплопередачі.
У третьому розділі розроблено систему нижнього рівня керування з контурами регулювання циркуляційної витрати, запасу тиску, витрати пари та швидкості випаровування; розроблено засоби непрямого оцінювання ключових технологічних змінних, зокрема швидкості випаровування.
У четвертому розділі розроблено супервізорну підсистему підтримки прийняття рішень. Запропоновано методику нечіткого оцінювання стану теплообміну та методику пошуку технологічно доцільних уставок для різних станів теплообміну. Запропоновано алгоритм виявлення події додавання хмелю та правила захисного коригування уставок. Розроблено блок прийняття рішень, який приймає рішення щодо доцільності генерування структурованої рекомендації.
Наукова новизна роботи полягає у тому, що запропоновано структуру та методику синтезу ієрархічної системи керування процесом кип’ятіння пивного сусла в сусловарильному апараті із зовнішнім нагрівачем. Запропонована система забезпечує стабілізацію швидкості випаровування і формування технологічно доцільних рекомендацій щодо зміни уставок контурів нижнього рівня на основі оцінювання стану процесу та контролю допустимих умов його перебігу. Це створює передумови для стабільного формування технологічних властивостей сусла та сприяє підвищенню енергоефективності процесу і зменшенню залежності керування від суб’єктивного досвіду оператора. В роботі набуло подальшого розвитку математичне моделювання процесу кип’ятіння пивного сусла. Запропонована модель об’єднує в єдиній структурі сусловарильний апарат, трубний простір зовнішнього нагрівача, паровий простір нагрівача, трубопроводи і динаміку виконавчих механізмів. Це забезпечує структуровану основу для синтезу системи керування нижнього рівня, засобів оцінювання стану процесу кип’ятіння та пошуку технологічно доцільних уставок для контурів нижнього рівня керування. Удосконалено методику оцінювання стану процесу кип’ятіння пивного сусла, яка поєднує непряме оцінювання ключових технологічних змінних, нечітке визначення стану теплообміну та виявлення події додавання хмелю. Запропонована методика забезпечує інформаційну основу для підтримання заданої швидкості випаровування та супервізорного формування структурованих рекомендацій щодо зміни уставок контурів нижнього рівня, що сприяє підвищенню стабільності та якості керування процесом кип’ятіння сусла. У роботі запропоновано методику визначення технологічно доцільних уставок контурів нижнього рівня керування для різних станів теплообміну, які забезпечують підтримання заданої швидкості випаровування, збереження допустимих умов перебігу процесу та зменшення недоцільних енерговитрат.
Практичне значення отриманих результатів полягає у тому, що розроблена комплексна нелінійна динамічна модель процесу кип’ятіння пивного сусла в сусловарильному апараті із зовнішнім нагрівачем може бути використана для імітаційного моделювання, синтезу та вибору алгоритмів керування, генерування імітаційних наборів даних, дослідження технологічних збурень, пошуку технологічно доцільних уставок та тестування системи керування перед її впровадженням на реальному об’єкті. Розроблений спостерігач швидкості випаровування може бути використаний у нових і наявних системах керування, за наявності необхідних вимірювань, для покращення стратегії керування процесом кип’ятіння сусла. Запропоновані алгоритми пошуку допустимих режимів і технологічно доцільних уставок можуть бути адаптовані для інших теплових об’єктів з циркуляційним контуром після уточнення технологічних обмежень і критеріїв оптимальності. Розроблений блок виявлення події додавання хмелю може бути використаний у системах керування сусловарильним апаратом із зовнішнім нагрівачем для своєчасного виявлення гідравлічного збурення. Розроблений блок прийняття рішень підсистеми підтримки прийняття рішень може бути адаптований для інших технологічних процесів, у яких потрібне супервізорне формування рекомендацій на основі оцінювання стану об’єкта, технологічних обмежень і правил прийняття рішень.
Дата реєстрації
2026-07-03
Додано/оновлено в НРАТ
2026-07-03 / 2026-09-21
