ДИНАМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ В ТЕХНОЛОГИИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Рубрики: СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
Авторы:
1.
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет
г. Москва и Московская область, Россия
г. Москва и Московская область, Россия
Тип:
Статья
Страницы:
с 21
по 36
Статус:
В работе
Классификаторы:
УДК 666.9.01 Теория и практика химической технологии. Основные и вспомогательные производства. Свойства, дефекты материалов и изделий и их обнаружение
УДК 620.1 Испытания материалов. Дефекты материалов. Защита материалов
УДК 620.1 Испытания материалов. Дефекты материалов. Защита материалов
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
строительные материалы, кинетика твердения, модель предиктивного управления, Industry 4.0, Construction 4.0, фильтр Калмана, цифровой двойник
Аннотация:
Современное производство строительных материалов сталкивается с вызовом интеграции фундаментальных физико-химических знаний о материале в контуры оперативного автоматизированного управления. Существующий разрыв между статическими лабораторными исследованиями и упрощенными эмпирическими моделями в автоматизации сдерживает переход к парадигме «Строительство 4.0» и интеллектуальному управлению качеством (Quality 4.0). Целью является разработка универсальной методологии управления качеством, объединяющей три ключевых компонента – фундаментальную физико-химическую модель процесса, алгоритм оценки текущего состояния материала по косвенным измерениям и оптимизатор управляющих воздействий. Триада, обозначаемая как «Модель – Оценка – Управление», позволяет рассматривать технологический процесс как динамическую систему с распределенными параметрами. Представлен математический аппарат, включающий уравнения тепломассопереноса и химической кинетики, а также современные методы оценки состояния материала (фильтры Калмана и фильтр частиц) и алгоритмы оптимального управления, принцип максимума Понтрягина и обучение с подкреплением. Применимость методологии продемонстрирована на примере транспортировки бетонной смеси. Предложенный подход создает основу для создания «умных» производств и цифровых двойников в строительной индустрии.
Современное производство строительных материалов сталкивается с вызовом интеграции фундаментальных физико-химических знаний о материале в контуры оперативного автоматизированного управления. Существующий разрыв между статическими лабораторными исследованиями и упрощенными эмпирическими моделями в автоматизации сдерживает переход к парадигме «Строительство 4.0» и интеллектуальному управлению качеством (Quality 4.0). Целью является разработка универсальной методологии управления качеством, объединяющей три ключевых компонента – фундаментальную физико-химическую модель процесса, алгоритм оценки текущего состояния материала по косвенным измерениям и оптимизатор управляющих воздействий. Триада, обозначаемая как «Модель – Оценка – Управление», позволяет рассматривать технологический процесс как динамическую систему с распределенными параметрами. Представлен математический аппарат, включающий уравнения тепломассопереноса и химической кинетики, а также современные методы оценки состояния материала (фильтры Калмана и фильтр частиц) и алгоритмы оптимального управления, принцип максимума Понтрягина и обучение с подкреплением. Применимость методологии продемонстрирована на примере транспортировки бетонной смеси. Предложенный подход создает основу для создания «умных» производств и цифровых двойников в строительной индустрии.
Ключевые слова:
строительные материалы, кинетика твердения, модель предиктивного управления, Industry 4.0, Construction 4.0, фильтр Калмана, цифровой двойник
строительные материалы, кинетика твердения, модель предиктивного управления, Industry 4.0, Construction 4.0, фильтр Калмана, цифровой двойник
