Разработка научно-технических основ интегрированного оптимального проектирования и многокритериального управления электротермическими установками для нагрева металлических полуфабрикатов перед последующей обработкой давлением

Выполнены исследования по обоснованию, постановке и разработке конструктивных методов решения широкого круга задач оптимального интегрированного проектирования и многокритериальной оптимизации (ЗМО) процессов индукционного нагрева металла (ПИНМ) перед обработкой давлением. Проблема интегрированного проектирования ПИНМ рассматривается в качестве задачи оптимального проектирования индукционной нагревательной установки (ИНУ) с позиций ее последующего функционирования в режиме, оптимальном по критерию качества, определяемому в результате обоснованной процедуры декомпозиции общей целевой функции совместной оптимизации процессов нагрева и последующей операции пластического деформирования металла. Обоснован выбор конфликтующих целевых функций в ЗМО ПИНМ. Предложены конкретные варианты постановок ЗМО ПИНМ как применительно к действующим конструкциям ИНУ, так и в рамках задачи их интегрированного проектирования. Разработаны проблемно-ориентированные на задачи оптимального управления комплексные численные модели ПИНМ, отличающиеся от известных совместным рассмотрением взаимосвязанных электротепловых процессов и термонапряженных состояний. Выполнены разработки по распространению на рассматриваемые задачи разработанного ранее конструктивного алгоритмически точного альтернансного метода параметрической оптимизации систем с распределенными параметрами в условиях чебышёвских оценок целевых множеств конечных температурных состояний нагреваемых в ИНУ изделий перед последующей обработкой давлением. Предложены постановка и алгоритмически точный способ решения альтернансным методом минимаксных задач оптимизации стационарных состояний ИНУ периодического действия на стадии термостатирования при технологических перерывах в работе производственных комплексов "нагрев - обработка давлением". Альтернансный метод распространен на задачи программного оптимального управления не полностью определенными численными моделями ПИНМ в условиях интервальной неопределенности параметрических характеристик объекта. Применительно к конкретным технологическим ситуациям предлагаются различные однокритериальные версии ЗМО ПИНМ, которые сводятся в базовом варианте в соответствии со стратегией оптимального гарантированного результата, к постановке минимаксных задач оптимизации с функциональными ограничениями на оцениваемую в равномерной метрике точность приближения к заданным температурным кондициям нагреваемых в ИНУ изделий. Сформулированы специальные модификации подобных задач, разработана технология их решения альтернансным методом применительно к способам решения ЗМО путем выбора главного критерия и применения минимаксной свертки нормируемых целевых функций.