<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="en"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">donstu</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="en">Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don)</journal-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don)</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="epub">2687-1653</issn><publisher><publisher-name>Don State Technical University</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.12737/18276</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">donstu-68</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>INFORMATION TECHNOLOGY, COMPUTER SCIENCE AND MANAGEMENT</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Automatic system of mutually invariant vector control of mixer technology state variables</article-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Автоматическая система взаимно инвариантного векторного управления переменными технологического состояния аппарата приготовления раствора</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Нейдорф</surname><given-names>Рудольф Анатольевич</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Neydorf</surname><given-names>Rudolf A.</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">ran_pro@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Мохсен</surname><given-names>Мохаммед Неама</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Mohsen</surname><given-names>Mohammed Neamah</given-names></name></name-alternatives><email xlink:type="simple">Mohammed.naima@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Донской государственный технический университет</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Don State Technical University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2016</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>30</day><month>03</month><year>2016</year></pub-date><volume>16</volume><issue>1</issue><fpage>143</fpage><lpage>153</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Neydorf R.A., Mohsen M.N., 2016</copyright-statement><copyright-year>2016</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Нейдорф Р.А., Мохсен М.Н.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Neydorf R.A., Mohsen M.N.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://www.vestnik-donstu.ru/jour/article/view/68">https://www.vestnik-donstu.ru/jour/article/view/68</self-uri><abstract><p>The work objective is to improve the automation efficiency of the technological processes of the chemical industry and the related industries. A typical for the industry solution preparation process is considered; and the task of developing a vector control law, effective in terms of both intensity or speed and cross-invariance of the management processes of various technological variables, is solved. To cope with this task, the approach to the control laws synthesis based on the desired characteristics of the synthesized control system is taken. A mathematical model of the quasi-optimal speed control is used to construct the desired mathematical model of the controlled machine for the solution preparation. The synthesis is resulted in a rather complex non-linear vector control law which, however, provides all the properties inherent in the paradigm of its creation and implementation. Simulation modeling of a multistage automatic control system with the implementation of the synthesized laws is carried out, as well as the research of the constructed model. This allows fully confirm an absolute control autonomy of the outflow solution level in the unit and of its concentration. Besides, the independence of the controlled variables from the changing load - flow fluid preparation - is established. The results obtained are intended for the implementation in the chemical technology and the related industries (food processing, oil refining, etc.). The materials and the research results presented show that for an effective synthesis of the vector control laws of nonlinear multiply connected objects, the method of reference mathematical models can be applied along with the quasi-optimization speed performance of these laws.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="ru"><p>Целью данной работы является повышение эффективности автоматизации технологических процессов химической промышленности и родственных ей отраслей. Рассматривается типичный для отрасли процесс приготовления раствора и решается задача разработки векторного закона управления, эффективного как в плане интенсивности или быстродействия, так и в плане взаимной инвариантности процессов управления различными технологическими переменными. Для решения этой задачи использован подход к синтезу законов управления на основе желаемых характеристик синтезируемой системы управления. При построении желаемой математической модели управляемого аппарата приготовления раствора задействована математическая модель квазиоптимального по быстродействию управления. В результате синтеза сформулирован достаточно сложный нелинейный векторный закон управления, который, однако, обеспечивает все свойства, заложенные в парадигму его построения и реализации. Выполнено имитационное моделирование многоконтурной системы автоматического управления с реализацией синтезированных законов и исследование построенной модели. Это позволило полностью подтвердить абсолютную автономность управления уровнем раствора выходного потока в аппарате, а также его концентрацией. Кроме того, доказана независимость управляемых переменных от изменения нагрузки - расхода приготавливаемого раствора. Полученные данные могут быть использованы на химических и родственных им производствах (пищевых, нефтеперерабатывающих и др.). Материалы и результаты представленных исследований показывают, что для эффективного синтеза векторных законов управления нелинейными многосвязными объектами метод эталонных математических моделей может использоваться в сочетании с парадигмой квазиоптимизации быстродействия этих законов.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>технологический процесс</kwd><kwd>аппарат</kwd><kwd>приготовление раствора</kwd><kwd>математическая модель</kwd><kwd>переменная состояния</kwd><kwd>закон управления</kwd><kwd>автономность</kwd><kwd>многосвязность</kwd><kwd>быстродействие</kwd><kwd>technological process</kwd><kwd>apparatus</kwd><kwd>solution preparation</kwd><kwd>mathematical model</kwd><kwd>state variable</kwd><kwd>control law</kwd><kwd>autonomy</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Фёдоров, А. Ф. Системы управления химико-технологическими процессами / А. Ф. Фёдоров, Е. А. Кузьменко. - Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2009. - 213 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Fedorov, А.F., Kuzmenko, E.A. Sistemy upravleniya khimiko-tekhnologicheskimi protsessami. [Chemical Technological Process Control Systems.] Tomsk: Izd-vo Tomskogo politekhnicheskogo universiteta, 2009, 213 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Решетняк, Е. П. Системы управления химико-технологическими процессами / Е. П. Решетняк, А. К. Алейников, А. В. Комиссаров. - Саратов : Саратовский военный институт биологической и химической безопасности, 2008. - 416 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Reshetnyak, Е.P., Aleynikov, A.K., Komissarov, A.V. Sistemy upravleniya khimiko-tekhnologicheskimi protsessami. [Chemical Technological Process Control Systems.] Saratov: Saratov Military Institute of Radiological, Chemical, and Biological Defense, 2008, 416 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Беспалов, А. В. Системы управления химико-технологическими процессами / А. В. Беспалов. - Москва : Академкнига, 2007. - 690 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bespalov, А.V. Sistemy upravleniya khimiko-tekhnologicheskimi protsessami. [Chemical Technological Process Control Systems.] Moscow: Akademkniga, 2007, 690 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Бородин, И. Ф. Автоматизация технологических процессов / И. Ф. Бородин, Ю. А. Судник. - Москва : КолосС, 2004. - 344 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Borodin, I.F., Sudnik, Y.A. Avtomatizatsiya tekhnologicheskikh protsessov. [Process Automation.] Moscow: KolosS, 2004, 344 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Нейдорф, Р. А. Теория автоматического управления в технологических системах : учебное пособие / Р. А. Нейдорф, Н. С. Соловей. - Ухта : Институт управления, информации и бизнеса, 2005. - 212 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Neydorf, R.А., Solovey, N.S. Teoriya avtomaticheskogo upravleniya v tekhnologicheskikh sistemakh: uchebnoe posobie. [Automatic Control Theory in  technological systems: teaching medium.] Ukhta: Institute of Management, Information and Business, 2005, 212 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Решетняк, Е. П. Электронный конспект лекций по дисциплине АСУТП / Е. П. Решетняк. - Саратов : СГАУ, 2009. - 213 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Reshetnyak, Е.P. Elektronnyy konspekt lektsiy po distsipline ASUTP. [Electronic lecture notes on Automatic Process Control Systems.] Saratov: SGAU, 2009. — 213 с. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Нейдорф, Р. А. Моделирование химико-технологических процессов на микро-ЭВМ : учебное пособие / Р. А. Нейдорф, А. В. Ситников. - Новочеркасск : НПИ, 1986. - 88 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Neydorf, R.А., Sitnikov, A.V. Modelirovanie khimiko-tekhnologicheskikh protsessov na mikro-EVM: uchebnoe posobie. [Modeling the chemical-technological processes at  the micro-computer: teaching medium.] Novocherkassk: NPI, 1986, 88 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Нейдорф, Р. А. Инварианты объектов синергетического управления в химической технологии / Р. А. Нейдорф // Современная прикладная теория управления. Ч. III. Новые классы регуляторов технических систем / Под ред. А. А. Колесникова. - Таганрог : Изд-во ТРТУ, 2000. - С. 238-256.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Neydorf, R.А. Invarianty ob''ektov sinergeticheskogo upravleniya v khimicheskoy tekhnologii. [Invariants of synergistic control objects in chemical technology.]  Sovremennaya prikladnaya teoriya upravleniya. Ch. III. Novye klassy regulyatorov tekhnicheskikh system. [Modern applied management theory. Part III. New classes of  technical system regulators.] Kolesnikov, A.A., ed. Taganrog: Izd-vo TRTU, 2000, pp.  238–256 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Математическое моделирование химико-технологических процессов : учебное пособие / А. М. Гумеров [и др.]. - Казань : Изд-во Казанского государственного технологического университета, 2006. - 216 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Gumerov, A.M., et al. Matematicheskoe modelirovanie khimiko-tekhnologicheskikh protsessov: uchebnoe posobie. [Mathematical modeling of chemical-technological  processes: teaching medium.] Kazan: Izd-vo Kazanskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta, 2006, 216 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Параметрическая идентификация трудноопределимых констант математических моделей автоматизированных систем участков магистральных газопроводов / Р. А Нейдорф [и др.] // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 2012. - № 2 (63), вып. 2. - С. 56-61.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Neydorf, R.А., et al. Parametricheskaya identifikatsiya trudnoopredelimykh konstant matematicheskikh modeley avtomatizirovannykh sistem uchastkov  magistral'nykh gazoprovodov. [Parametric identification of CAM system mathematical model hardly determinable invariables for gas main sections.] Vestnik of DSTU, 2012,  no. 2 (63), iss. 2, pp. 56–61 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Мохсен, М. Н. Синтез законов квазиоптимального управления технологическими объектами первого порядка [Электронный ресурс] / М. Н. Мохсен, Р. А Нейдорф // Инженерный вестник Дона. - 2015. - № 4. - Режим доступа: http://ivdon.ru (дата обращения: 15.01.16).</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Mohsen, M.N., Neydorf, R.А. Sintez zakonov kvazioptimal'nogo upravleniya tekhnologicheskimi ob''ektami pervogo poryadka. [Synthesis of laws of quasioptimal  control of technological objects of the first order.] Engineering Journal of Don,  2015, no. 4. Available at: http://ivdon.ru (accessed: 15.01.16) (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Нейдорф, Р. А. Нелинейное ускорение динамических процессов управления объектами первого порядка с учетом ограниченности воздействий / Р. А. Нейдорф // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. - 1999. - С. 13-21.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Neydorf, R.А. Nelineynoe uskorenie dinamicheskikh protsessov upravleniya ob''ektami pervogo poryadka s uchetom ogranichennosti vozdeystviy. [Nonlinear  acceleration of dynamic management processes by objects of the first order with the  limited impact.] Vestnik of DSTU, 1999, pp. 13–21. (Upravlenie i diagnostika v  dinamicheskikh sistemakh) [Management and Diagnostics in dynamical systems.] (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Синтез законов управления в технических системах : учебное пособие. Ч. 1. Инженерные методы синтеза законов управления в технических системах по эталонным математическим моделям / Р. А. Нейдорф [и др.] ; под общ. ред. Р. А. Нейдорфа, З. Х. Ягубова. - Ухта : УГТУ, 2000. - 168 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Neydorf, R.А., et al. Sintez zakonov upravleniya v tekhnicheskikh sistemakh: uchebnoe posobie. Ch. 1. Inzhenernye metody sinteza zakonov upravleniya v  tekhnicheskikh sistemakh po etalonnym matematicheskim modelyam. [Synthesis of  control laws in technical systems: teaching medium. Part 1: Engineering methods of  control laws synthesis in technical systems based on reference mathematical models.]  Neydorf, R.А., Yagubov, Z.K., eds. Ukhta: UGTU, 2000, 168 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Нейдорф, Р. А. Инженерные методы синтеза автоматических систем управления : учебное пособие / Р. А. Нейдорф, Н. С. Соловей ; под общ. ред. Р. А. Нейдорфа. - Ухта : УГТУ ; Ростов-на-Дону : РГАСХМ, 2004. - 255 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Neydorf, R.А., Solovey, N.S. Inzhenernye metody sinteza avtomaticheskikh sistem upravleniya: uchebnoe posobie. [Engineering methods of synthesis of automatic  control systems: teaching medium.] Neydorf, R.А, ed. Ukhta: UGTU; Rostov-on-Don: RGASKhM, 2004, 255 p. (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Нейдорф, Р. А. Эффективная аппроксимация кусочных функций в задачах квазиоптимального по быстродействию управления / Р. А. Нейдорф // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-2000 : сб. тр. междунар. науч. конф. - Санкт-Петербург, 2000. - Т. 2. - С. 18-22.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Neydorf, R.А. Effektivnaya approksimatsiya kusochnykh funktsiy v zadachakh kvazioptimal'nogo po bystrodeystviyu upravleniya. [Effective approximation of  piecewise functions in problems for quasi-optimal control speed.] Matematicheskie metody v tekhnike i tekhnologiyakh — MMTT-2000: sb. tr. mezhdunar. nauch. konf.  [Mathematical methods in Engineering and Technologies – MMTT 2000:  Proc.Int.Sci.Conf.] St. Petersburg, 2000, vol. 2, pp. 18–22 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Neydorf, R. Synthesis of Time Quasi-Optimal Asymptotically Stable Control Laws [Электронный ресурс] / R. Neydorf // SAE International. - 2015. - 15 сентября. - Режим доступа: http://papers.sae.org/2015-01-2481 (дата обращения: 20.01.16).</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Neydorf, R. Synthesis of Time Quasi-Optimal Asymptotically Stable Control Laws. SAE International, 2015. Available at: http://papers.sae.org/2015-01-2481 (accessed: 20.01.16).</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
