Partneri

• Slovenská technická univerzita v Bratislave, Fakulta chemickej a potravinárskej technológie, Oddelenie informatizácie a riadenie procesov (M. Fikar, M. Jelemenský, D. Pakšiová, A. Sharma)
• Institut National Polytechnique de Lorraine (INPL) - Ecole Nationale Supérieure des Industries Chimiques (ENSIC) Laboratoire des Sciences du Génie Chimique (M. A. Latifi, F. Lesage, R. Hriez, R. Bousbia-Salah)

Čas riešenia: 2016-2017

Kód projektu

APVV SK-FR-2015-0001

Vedecké ciele projektu

Hľadanie optimálneho riešenia je problémom každodenného života.  Ľudia od nepamäti hľadali optimálne spôsoby riešenia pre prežitie, v práci a podobne.  Optimalizačné problémy sa môžu od seba odlišovať v rôznych aspektoch. Napríklad v procesnom priemysle chceme nájsť optimálne riadenie pre destilačné kolóny, výmenníky tepla, membránové procesy, aby sme maximalizovali zisk a minimalizovali náklady. V bežnom živote taktiež čelíme rôznym optimalizačným problémom, bez toho, aby sme si to uvedomili. Napríklad príchod do práce za minimálny čas. Na vyriešenie týchto optimalizačných problémov môžeme použiť rôzne metódy z dynamickej optimalizácie. V tomto projekte sa budeme hlavne sústrediť na procesy chemických a potravinárskych technológií.

Vyriešenie všeobecného optimalizačného problému si vyžaduje vykonať nasledujúce kroky : (a) modelovanie, kde je proces opísaný matematickými rovnicami na zistenie jeho správania, (b) formulácia problému, kde určíme úlohu (cieľ), ohraničenia a riadiace premenné, (c) posledným krokom je určenie optimálnych profilov riadiacich premenných. Je dôležité zdôrazniť, že vypočítané optimálne profily garantujú optimalitu pre používaný matematický model. Avšak, ak optimálne profily použijeme na reálnom procese, tak budú optimálne iba v prípade, ak matematický model presne opisuje reálne zariadenie, čo zriedka býva pravdou. Nezhody, ktoré nastanú rozdielom modelu a vplyvom porúch sú také, že vypočítané profily riadenia nebudú optimálne pre daný skutočný proces. Aplikácia vypočítaných optimálnych profilov na reálnom procese bude viesť k porušeniu niektorých ohraničení alebo k neoptimálnej prevádzke. Návrh optimálneho experimentu je najčastejšie používaná metóda pri riadení reálnych zariadení.  Hlavným výsledkom tejto metódy je určenie typov identifikačne výdatných experimentov pre získanie vhodných meraní a výpočet parametrov modelu. Posledných krokom je verifikácia simulačných výsledkoch na reálnom zariadení.  Ďalšou dôležitou aprikáciou pri riadení reálnych zariadení je optimalizácia v reálnom čase. Hlavnou myšlienkou tejto metódy je použitie meraných veličín tak, aby sa zlepšili profily riadiacich veličín a dodržali sa všetky ohraničenia procesu.  Podmienky optimality dynamických optimalizačných problémov zahrňujú dva typy: citlivostné a zlučiteľné. Tieto dva typy si vyžadujú rôzne typy experimentálnych meraní pre správne určenie účelovej funkcie, ohraničení a im prislúchajúcim gradientom vzhľadom na riadiace premenné.

Hlavným cieľom projektu je vývoj stratégií ktoré nám dovolia používať namerané dáta v reálnom čase, aby sa dodržali všetky podmienky optimality. Navyše, pod podmienkami optimality nemyslíme len na lokálne nevyhnutné podmienky optimality, ale predovšetkým na globálnu optimálnosť. V tom prípade zameriame výskum na oblasť deterministickej globálnej optimalizácie procesov založenej na prístupe vetiev a hraníc.

Predpokladáme nasledovný harmonogram riešenia projektu:

2016 (prvý rok)

1. Vývoj nových teoretických základov v oblasti optimalizácie v reálnom čase a optimálneho návrhu experimentu. Bude vykonaná detailná analýza za účelom získania potrebných informácií o vykonaní experimentov na získanie vhodných dát za účelom modelovania a odhadu parametrov.
2. Verifikácia novo vyvinutých metód z oblasti odhadu parametrov, návrhu optimálneho experimentu a optimalizácie v reálnom čase na vybraných príkladoch.

2017 (druhý rok)

1. Implementácia vyvinutých metód a postupov z oblasti optimalizácie v reálnom čase na reálnom chemicko-technologickom procese.
2. Aplikácia výsledkov získaných v predchádzajúcom roku na reálnych problémoch: odhad parametrov na základe reálnych údajov, optimálny návrh experimentu, optimalizácia v reálnom čase, membránové separačné procesy.

Agentúra APVV vyhodnotila výsledky projektu so záverom: vynikajúca úroveň.