Введение к работе
Актуальность проблемы. Развитие горнодобывающих отраслей промышленности, вовлечение в разработку новых участков земной коры требует нейтрализации вредного воздействия разработок на окружающую среду путем оптимизации производственных процессов.
Особую актуальность приобретают вопросы управления массивами, вмещающими полезные ископаемые, при увеличении глубин и усложнешш условий разработки месторождений. Существует актуальная проблема сочетания полноты использования недр с сохранением окружающей среды при минимальных затратах, особенно - затратах электроэнергии.
Электроэнергия является главным и универсальным эквивалентом прогресса технологий. Однако до сих пор в добывающих и перерабатывающих отраслях народного хозяйства меры по сокращению расхода электроэнергии нельзя считать действенными.
Расход электроэнергии неразрывно связан с энергетическим потенциалом участка литосферы в рамках которого добываются геоматериалы. Силовые поля техногенного происхождения усиливают или ослабляют напряженность и деформируемость пород, вызывая в том числе отклонения от іг/жньїх размеров кусков руды, состояния выработок и других параметров разработки. Необходимость разработки научных методов согласования энергетических потенциалов объектов технологии не вызывает сомнения, а аспекты этой проблемы рассматриваются как составной элемент глобальной проблемы природо- и ресурсосбережения. Проблема решается в комплексной увязке естественных и техногенных процессов добычи и переработки руд.
До сих пор экономия энергии не стала основным предметом исследований в крупнейших технологических потребителях тока - рудниках и металлургических цехах, а вопросы экономии энергии не увязываются с технологическими процессами добычи и переработки. Неполностью использованы возможности оптимизации на стадии проектирования технологий. Недостаточно исследуются скрытые наукоемкие процессы преобразования электрической энергии.
Недостаток публикаций с подобным комплексом вопросов объясняется сравнительной молодостью научных направлений механизации и комплексной автоматизации производства и в еще большей мере -электроники. В горном деле освоение наукоемких электронных технологий уступает другим отраслям знаний. С изменением системы хозяйствования количество публикаций еще более сократилось.
Решение проблем экономии энергии с использованием свойств смежных технологий пользуется повышенным вниманием. Если ранее природные связи минералов в процессе дробления разрушались приложением
превосходящей энергии, то сейчас все самозаклинивание структурных блоков пород за счет остаточной прочности.
Это позволяет обеспечивать добычу сырья с меньшими затратами энергии или увеличить объем добычи при равных затратах . При этом происходит как количественное снижение расхода электроэнергии, так и качественное улучшение электропотребления с устранением нежелательных побочных электроэффектов, ухудшающих качество продукции. Влияние энергетических полей на окружающую среду менее разрушительно и опасно, чем других мер воздействия, например, химических. Анализ [45]основных энергосберегающих технологий (ЭГТ):
энергетики сложноструктурных массивов;
электроприводных технологий;
электротехнологии разведки месторождений;
электротехнологии активации материалов;
энергетики механо-и виброактиваторов;
электрохимических технологий;
энергетики утилизации отходов показал, что одной из основных проблем их широко эффективного внедрению является функциональное прецезионное токовое обеспечение этих технологий.
Разработка теории автоматизированного проектирования систем логического (СЛУ) при функциональном, прецезионном, токовом обеспечении энергосберегающих технологий (ЭГТ), и ее внедрении, посвящена данная диссертационная работа. Эта актуальная научная проблема имеет важное народнохозяйственное значение.
Работа выполнялась в рамках научно-технических как государственных, так и отраслевых программ:
единому научному заказу по заданию ГоскомВУЗа РФ по научно-тематическому ГоскомВУЗа РФ, по спецтематике "Конверсия";
по межвузовской научно-технической программе, утвержденной приказом ГоскомВУЗа РФ №630 от J 6.10.92 г;
по государственной программе "ГорЫ Осетии";
по программе Правительства РСО-Алания "Производственные ресурсы РСО-Алания" , ряду других программ.
Целью настоящей работы_является разработка методов и программных средств автоматизированного проектирования СЛУ при функциональном, прецезионном токовом обеспечении ЭГТ и их внедрении.
Идея работы заключается в исследовании дескриптивной семантики между энергосберегающей технологией и ее токовым обеспечением, с одной стороны, и проективной семантикой между токовым обеспечением и структурой СЛУ, реализующей его, с другой стороны, что позволило провести оптимизацию проектируемой СЛУ на семантическом уровне знаний.
Задачи исследований. Научная проблема и цель работы определили следующие задачи исследований:
систематизация энергосберегающих технологий и определение дескриптивной семантики между ними и их таковым обеспечением с целью получения оптимальных законов управления токовыми источниками в реальном масштабе времени;
специфицирование оптимальных электронных компонентов функционального, прецезионного, токового обеспечения ЭГТ;
создание теории автоматизированного проектирования СЛУ при функциональном , прецезионном токовом обеспечении ЭГТ, включающей в себя новые модели, методы и быстродействующие алгоритмы, с учетом свойств энергосберегающей технологии;
разработка инструментальных программных средств автоматизированного проектирования СЛУ ЭГТ и внедрение их в промышленность.
Методы нсследованиябазируются на использовании и развитии энергосберегающих технологий, электроники, дискретной математики и особенно характеризационном анализе и теории сетей Петри.
Научная новизна работы заключается в:
определение дескриптивной семантики между энергосберегающими технологиями и их токовым обеспечением с целью оптимального расходования энергии с учетом свойств смежных технологий;
специфировании электронных компонентов электроснабжения для повышения безотказности функционального, прецезионного токового обеспечения ЭГТ;
разработка трехсегментной трансформационной сети , являющейся обобщением сетей Петри и позволившей впервые моделировать во времени токовое обеспечение ЭГТ с целью определения корректности, конфликтности и тупиковости законов управления источниками тока;
создают семантических методов проектирования систем логического управления токовым обеспечением ЭГТ на основе использования нейронной технологии,
характеризации проектирования параллельной микропрограммной сети на базе использования остаточных классов.
Практическая значимость работы состоит в:
- разработка программных инструментальных средств, позволивших эф
фективно решить проблему автоматизированного проектирования СЛУ
при функциональном, прецезионном токовом обеспечении энергосбере
гающих технологий;
промышленном внедрении методов, алгоритмов и программных инструментальных средств и проектирования СЛУ при прецезионном токовом эбеспечении ЭГТ на горных предприятиях;
использование научных результатов при чтении лекций для студентов чэрных специальностей высших учебных заведеній.
Реализация, внедрение и использование результатов диссертационнной тботы.
Предложенные модели, методы, алгоритмы и программные инструментальные средства реализованы на ПЭВМ PC (язык Турбо СИ), внедрены на рудниках и горно- обогатительных комбинатах Северного Кавказа: заводе "Электроцинк", Тырныаузском вольфрамо-молибденовом комбинате, Садонском свинцово-цинковом комбинате, производственном объединении "Бином" использованы при чтении лекций по дисциплинам: "Основы промышленной электроники и информационно-измерительной техники", "Системы разработки месторождений полезных ископаемых", в Северо-Кавказском государственном технологическом университете и в Московском Государственном горном университете при чтении лекций по прикладной теории алгоритмов для студентов специальности САПР.
Ежегодный объем внедрения результатов диссертационной работы по автоматизированному проектированию СЛУ при прецезионном токовом обеспечении ЭГТ составил еколо 300 млрд.руб. в ценах 1995 г., о чем имеются соответствующие акты о внедрении.
Диссертация обобщает результаты двенадцати-летних исследований, проводившихся под руководством и при непосредственном участии автора.
Апробации работы. Основные положения и результаты, полученные в диссертационной работе, доложены и обсужден на многочисленных международных конгрессах, всесоюзных, всероссийских и республиканских симпозиумах и совещаниях, в том числе координационных совещаниях АНСССР "Математическое обеспечение интеллектуальных систем САПР -ГАП" (Ижевск - 1986, Устинов - 1987, Орджоникидзе - 1988), симпозиуме "Логическое управление с использованием ЭВМ" (Орджоникидзе - 1988), Международной конференции по системам управления (Бухарест, 1993г.), научной конференции по логическому управлению (София, 1994г), Всемирном Конгрессе "Информационные процессы, технологии, системы, коммуникации и сети" (Москва - 1995), Международном конгрессе информатизации, посвященному памяти А.Нобеля (Ижевск - 1995).
Публикации. Основные положения диссертации отражены в 6& публикациях, в том числе четырех книгах, две из которых - монографии.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, содержит 242 страницы машинописного текста, 93 рисунка, список литературы из 137 наименований.
