Оптимизация двухстадийного режима метаногенеза на основе принципа максимума Понтрягина
Автор: Королев С.А., Майков Д.В.
Журнал: Вестник Донского государственного технического университета @vestnik-donstu
Рубрика: Информатика, вычислительная техника и управление
Статья в выпуске: 2 т.19, 2019 года.
Бесплатный доступ
Введение. Статья посвящена решению задачи оптимального управления процессом получения биогаза при непрерывном режиме его переработки в двух метантенках. Цели работы: представить математическую модель данного процесса и разработать алгоритм выбора оптимального управления.Материалы и методы. Созданная математическая модель описывает получение биогаза из отходов животноводства при последовательной переработке субстрата в двух метантенках. Рассматриваются случаи одинаковых и различных температурных сред (мезофильной и термофильной). Для данной модели сформулирована задача оптимального управления в виде задачи Лагранжа. Ее управляющими параметрами являются скорости поступления субстрата в метантенки. Предложен алгоритм решения данной задачи, основанный на численной реализации принципа максимума Понтрягина. При оптимизации применялся гибридный генетический алгоритм с дополнительным поиском в окрестности лучшего решения методом сопряженных градиентов.Результаты исследования. Разработана новая математическая модель, описывающая процесс получения биогаза при последовательной переработке субстрата в двух метантенках...
Метаногенез, биогаз, метантенк, переработка отходов животноводства, математическая модель, система дифференциальных уравнений, численное решение, методы оптимизации, оптимальное управление, принцип максимума понтрягина
Короткий адрес: https://sciup.org/142219846
IDR: 142219846 | DOI: 10.23947/1992-5980-2019-19-2-195-203
Список литературы Оптимизация двухстадийного режима метаногенеза на основе принципа максимума Понтрягина
- Гюнтер, Л. И. Метантенки/Л. И. Гюнтер, Л. Л. Гольдфарб. -Москва: Стройиздат, 1991. -128 с.
- Королев, С. А. Влияние климатических условий на тепловой режим работы биогазовой установки/С. А. Королев, Д. В. Майков//Вестник Ижев. гос. техн. ун-та. -2011. -№ 2 (50). -С. 209-213.
- Вохмин, В. С. Исследование конвективно-индукционного нагрева при анаэробном сбраживании отходов животноводческих ферм/В. С. Вохмин//Политематический сетевой электронный научный журнал Ку-бан. гос. аграрн. ун-та. -2011. -№ 70. -С. 123-135.
- Сахметова, Г. Е. Масштабирование и определение параметров реактора-модуля биогазовых установок блочно-модульного типа/Г. Е. Сахметова, Р. А. Шинибекова//Приоритетные направления развития науки и образования. -2016. -№ 3 (10). -С. 95-99.
- Биогазовая установка с дозированным СВЧ-нагревом: патент 2490322 Рос. Федерация: C12M 1/00/И. В. Решетникова. -№ 2011149486/10; заявл. 05.12.2011; опубл. 20.08.2013, Бюл. № 23. -2 с.
- Устройство для получения метана при переработке биомассы: патент 132439 Рос. Федерация: C02F 11/04/И. М. Голенковский, М. Ф. Гумиров, Р. Ф. Нурутдинов. -№ 2013102809/13; заявл. 22.01.2013; опубл. 20.09.2013, Бюл. № 26. -3 с.
- Биогазовая установка: патент 2404240 Рос. Федерация: C12M 1/107/М. В. Свалова. -№ 2009103613/13; заявл. 03.02.2009, опубл. 10.08.2010, Бюл. № 22. -3 с.
- The IWA Anaerobic Digestion Model No 1 (ADM1)/D. J. Batstone//Water Science and Technology. -2002. -Vol. 45, iss. 10. -P. 65-73.
- Delgadillo-Mirquez, L. Mathematical modelling and simulation for biogas production from organic waste/L. Delgadillo-Mirquez, M. Hernandez-Sarabia//International Journal of Engineering Systems Modelling and Simulation. -2018. -Vol. 10, iss. 2. -P. 97-102
- DOI: 10.1504/IJESMS.2018.10013112
- Королев, С. А. Идентификация математической модели и исследование различных режимов метаногенеза в мезофильной среде/С. А. Королев, Д. В. Майков//Компьютерные исследования и моделирование. -2012. -Т. 4, № 1. -С. 131-141.
- Русяк, И. Г. Исследование стационарных решений и оптимизация параметров математической модели метаногенеза/И. Г. Русяк, С. А. Королев, Д. В. Майков//Вестник Том. гос. ун-та. Математика и механика. -2012. -№ 3 (19).-С. 15-21.
- Cortes, L. G. Optimal Control Scheme on Anaerobic Processes in Biodigesters/L. G. Cortes, S. K. Cortes, L. E. Cortes//Chemical engineering transaction. -2018. -Vol. 65. -P. 433-438
- DOI: 10.3303/CET1865073
- Bayen, Е. Analysis of an optimal control problem related to anaerobic digestion process/E. Bayen, O. Cots, P. Gajardo//Journal of Optimization Theory and Applications. -2018. -Vol. 178. -P. 627-659
- DOI: 10.1007/s1095
- Компьютерное моделирование биотехнологических процессов и систем/Д. С. Дворецкий. -Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2005. -80 c.
- Евтушенко, Ю. Г. Методы решения экстремальных задач и их применение в системах оптимизации/Ю. Г. Евтушенко. -Москва: Наука, 1982. -432 с.
- Королев, С. А. Метод идентификации параметров модели метаногенеза в виде системы дифференциальных уравнений на основе генетического алгоритма/С. А. Королев, Д. В. Майков//Интеллектуальные системы в производстве. -2012. -№ 1 -С. 29-35.
