РОЗРОБКА ТА ДОСЛІДЖЕННЯ СИСТЕМИ АВТОМАТИЗОВАНОГО КЕРУВАННЯ ЕЛЕКТРОТЕХНОЛОГІЧНИМИ ПРОЦЕСАМИ ТА ЕНЕРГОПОСТАЧАННЯМ ВИРОБНИЦТВА БІОЕТАНОЛУ

Abstract

Мета роботи полягає у розробці, математичному моделюванні та обґрунтуванні системи автоматичного контролю та регулювання (САКР) для ключових технологічних етапів процесу виробництва біоетанолу із зерна кукурудзи з метою оптимізації роботи, забезпечення стабільної якості продукту та мінімізації енергетичних витрат. Для досягнення мети були використані методи системного аналізу технологічного процесу, теорії автоматичного керування для синтезу регуляторів, а також математичне та імітаційне моделювання в середовищі Matlab/Simulink. Як апаратура вимірювання та керування в САКР передбачається використання промислового програмованого логічного контролера Siemens SIMATIC S7-1500 та інтелектуальних датчиків температури, тиску, рівня і витрати від Endress+Hauser. Результати досліджень включають створення адекватних математичних моделей об'єктів керування (реактор ферментації, ректифікаційна колона) та синтез оптимально налаштованих ПІД-регуляторів, що забезпечують високу стійкість та якість перехідних процесів. Новизна полягає в інтегральному підході до автоматизації, що дозволяє досягти синергетичного ефекту від точного керування всіма стадіями процесу. Цінність для виробництва виражається у скороченні енерговитрат до 15% та підвищенні виходу біоетанолу на 3-5%, а для науки — у розширенні бази математичних моделей біотехнологічних процесів для задач автоматизації. Рекомендації щодо використання результатів роботи стосуються впровадження розробленої САКР на діючих або новостворених вітчизняних підприємствах з виробництва біоетанолу. Можливі напрями розвитку досліджень включають впровадження методів адаптивного та предиктивного керування (MPC) для подальшої оптимізації динамічних режимів, а також розробку інтелектуальних систем підтримки прийняття рішень на основі Big Data.