Математичному моделюванню технологічних процесів біогазових реакторів у системах біоконверсії та прогнозуванню продуктивності роботи біореакторів сприяє моделювання багатофакторного процесу на базі даних, що реєструються як вихідні показники. Прогнозування ефекту виходу біогазу залежно від факторів, що впливають на цей про­цес, доцільно виконувати на основі експертних кількісних і якісних оцінок. Як інтенсифікувальні чинники прийняті: барботування, оребрення та вібрація  нагрівального елемента в субстраті [31, 37]. 

Для створення експертно-моделюючої системи для багатофакторного аналізу процесів управління біореакторами використано математичний апарат, що базується на теорії нечіткої логіки та лінгвістичної змінної (ЛЗ)  [33, 34, 35]. Цей метод як взаємозв'я­зана сукупність математичних моделей, алгоритмів й формалізованих методик дозволяє використовувати експертно-лінгвістичну інформацію для прогнозування продуктивності реактора від факторів, що її обумовлюють, а також від факторів, що впливають на процес теплообміну між нагрівником і субстратом [26, 28, 31, 36].

Для встановлення ієрархічних зв'язків факторів, що впливають на вихід біогазу  в біореакторах, виконано їх класифікацію за ознака­ми: тип і якість сировини, конструкція реактора, стабільність температурного режиму. Розглянувши вихід біогазу на системному рівні, лінгвістичну змінну L_вих , що характеризує вихід біогазу, можна подати у вигляді співвідношення [36]

L_вих=¦(X, Y, Z),                                              (4.11)

де X – лінгвістична змінна (ЛЗ), що описує вплив типу і якості сировини;

     Y- ЛЗ, що описує вплив конструкції реактора;

     Z – ЛЗ,  що описує вплив стабільності температурного режиму.

ЛЗ, що описує вплив типу і якості сировини, може бути подана виразом

Х=¦(х₁, х₂, х₃),                                          (4.12)

де х₁ – ЛЗ "тип сировини";

    х₂ – ЛЗ "подрібненість сировини";

    х₃ – ЛЗ  "вологість сировини ".

Лінгвістичну змінну, що описує вплив конструкції реактора, можна розгорнути в співвідношення

                                   Y=¦ (y₁, y₂, y₃),                                            (4.13)

де y₁ – ЛЗ "звичайний";

    у₂ – ЛЗ "утеплений ";

    у₃ – ЛЗ  "з інтенсифікацією теплообміну  та контролем параметрів".

Лінгвістичну змінну, що описує вплив стабільності температурного режиму, можна розгорнути в співвідношення

                                    Z=¦ (z₁, z_2, z₃),                                          (4.14)

де z₁ – ЛЗ "градієнт температур між нагрівником та середовищем";

     z₂ – ЛЗ "інтенсифікація теплообміну";

     z₃ – ЛЗ "тип теплообмінника".

В рівняння (2.4) входять змінні, які, в свою чергу, за­лежать від інших факторів:

z₂=¦ (q₁,q_2, q₃),                                          (4.15)

де q₁ – перемішування в горизонтальній площині;

     q₂ – барботування;

     q₃ – коливальна активація.

       q₃=¦ (u₁,u₂),                                              (4.16)

де u₁ – частота вібрацій,

     u₂ – амплітуда коливань.

За результатами аналізу сукупності співвідношень (4.11) – (4.16) побудовано дерево логічного висновку. Корінь дерева логічного висновку відповідає значенню продуктивності біогазового реактора, а висячі вершини – факторам, що впливають на її величину (рис. 4.14).

Оцінювання значень лінгвістичних змінних, які наведено в співвідношенні (4.11), проводиться за допомогою си­стеми якісних термінів: Н – низька; нС – нижче середнього; С – сере­дня; вС – вище середнього; В – висока. Кожний з цих термінів ста­новить відповідну нечітку множину, тобто деяку властивість, яка розглядається як лінгвістичний терм [40]. Для лінгвістичних змінних, які впливають на продуктивність біореактора, оціночні терми наведено в табл. 4.3.

У табл. 4.3 використано такі позначення: у.о. – умовні одиниці; Dt – різниця температур між температурою стінки і температурою субстрату;  – відношення критерію Нуссельта при активації теплообміну і при вільній конвекції; V_прив – приведена швидкість барботування.

Таблиця 4.3 − Фактори як лінгвістичні змінні

 

Для розроблення математичної моделі оцінювання ступеня виходу біогазу в біореакторах та прийняття організаційно-технологічних рішень щодо зменшення капітальних та експлуатаційних затрат в системах біоконверсії як джерело інформації використовуються експертні оцінки, які мають якісний характер і доступні проектувальникам цих систем         [3-6, 16, 24, 31, 44, 53, 61, 64, 73, 79]. Метод побудови функцій належності передбачає фазифікацію нечітких оцінок факторів впливу. Етап фазифікації включає вибір нечітких термів для лінгвістичної оцінки факторів впливу, що задані на відповідних універсальних множинах                (табл. 4.3).

Нечіткою множиною, за допомогою якої формалізується терм  , є сукупність пар [33, 34]:

Рисунок  4.14 −  Дерево логічного висновку ієрархічних зв’язків факторів, що впливають на прийняття рішень з управління механізмами підвищення продуктивності біореакторів

де {u₁, u₂, ….u_n}= U – універсальна множина, на якій задається нечітка множина SÎU;

     m_s(u_i) – ступінь належності елемента,  u_iÎU нечіткій множині .

 

 

Розв’язання задачі фазифікації ґрунтується на ідеї розподілу  ступенів належності універсальної множини згідно з їх рангами.

Таблиця 4.4 − База знань про співвідношення (4.11)

ЯКЩО			ТО
Вплив типу і якості сировини (Х)	Вплив конструкції реактора (Y)	Вплив стабільності режиму (Z)	Продуктив- ність біореактора (Lвих)
Низький  (Н)	Низький  (Н)	Низький  (Н)	Низька (Н)
Нижче середнього (нС)	Нижче середнього  (нС)	Нижче середнього  (нС)
Низький  (Н)	Низький  (Н)	Низький  (Н)	Нижче     середньої (нС)
Нижче середнього  (нС)	Нижче середнього  (нС)	Нижче середнього  (нС)
Середній (С)	Середній (С)	Середній (С)
Нижче середнього  (нС)	Нижче середнього  (нС)	Нижче середнього  (нС)	Середня (С)
Середній (С)	Середній (С)	Середній (С)
Вище середнього  (вС)	Вище середнього  (вС)	Вище середнього  (вС)
Середній (С)	Середній (С)	Середній (С)	Вище середньої (вС)
Вище середнього  (вС)	Вище середнього  (вС)	Вище середнього  (вС)
Високі (В)	Високі (В)	Високі (В)
Вище середнього  (вС)	Вище середнього  (вС)	Вище середнього  (вС)	Висока (В)
Високий (В)	Високий (В)	Високий (В)

Лінгвістичним висловлюванням, які наведено в табл. 4.4, відповідає система нечітких логічних рівнянь, що характеризують поверхню належності змінних за відповідним термом

m_н(L_вих)=m_н (Х) Ù m_н (Y) Ù m_н (Z) Ú m_нС (Х) Ù m_нС (Y) Ù m_нС (Z);            (4.18)

m_нС(L_вих)=m_н(Х) Ù m_н(Y) Ùm_н(Z) Úm_нС(Х) Ùm_нС (Y)Ù m_нС(Z) Ú m_С(Х) Ù

Ùm_С (Y)Ù m_С(Z);                                                                                            (4.19)

m _С(L_вих)= m_нС (Х) Ù m_нС (Y) Ù m_нС (Z)Ú m_С (Х) Ù m_С (Y) Ù m_С (Z) Úm_вС (Х) Ù

Ù m_вС (Y) Ù m_вС (Z);                                                                                       (4.20)

m _вС(L_вих)= m_С (Х) Ù m_С (Y) Ù m_С (Z) Ú m_вС (Х) Ù m_вС (Y) Ù m_вС (Z) Ú

Ú m_В (Х) Ù m_В (Y) Ù m_В (Z);                                                                            (4.21)

m_В(L_вих)= m_вС (Х) Ù m_вС (Y) Ù m_вС (Z) Ú m_В (Х) Ù m_В (Y) Ù m_В (Z).                (4.22)

Оцінку рівнів лінгвістичних змінних, які пов’язують вплив типу і якості сировини (Х) на продуктивність біореактора з типом сировини (х₁), подрібненістю (х₂), вологістю  (х₃), наведено в табл. 4.5

Лінгвістичним висловлюванням, що наведено в табл. 4.5, відповідає система нечітких логічних рівнянь, які характеризують поверхню належності змінних за відповідним термом

m_н(Х)=m_н (х₁) Ù m_нз (х₂)Ù m_в (х₃) Ú m_н (х₁) Ù m_нз (х₂) Ù m_н (х₃);                       (4.23)

m_нС(Х)= m_н (х₁) Ù m_зд (х₂) Ù m_в (х₃) Ú m_ср (х₁) Ù m_нз (х₂) Ù m_н (х₃) Úm_н (х₁) Ù

Ù m_нз (х₂) Ù m_н (х₃);                                                                                         (4.24)

 

Таблиця 4.5 − База знань про співвідношення (4.12)

 

m_С(Х)=m_н (х₁) Ù m_зд (х₂) Ù m_н (х₃) Ú m_ср (х₁) Ù m_зд (х₂) Ù m_в (х₃) Ú m_ср (х₁) Ù

Ù  m_нз (х₂) Ù m_н (х₃);                                                                                       (4.25) 

 

m_вС(Х)= m_н (х₁) Ù m_зд (х₂) Ù m_н (х₃) Ú  m_ср (х₁) Ù m_зд (х₂) Ù m_н (х₃) Ú m_в (х₁) Ù

 Ù m_зд (х₂) Ù m_н (х₃);                                                                                        (4.26)

 

m_в(Х)= m_ср (х₁) Ù m_зд (х₂) Ù m_н (х₃) Ú m_в (х₁) Ù m_зд (х₂) Ù m_н (х₃).                   (4.27)

 

Таким чином, розробляються лінгвістичні висловлювання і від­повідні системи нечітких логічних рівнянь для кожної змінної на всіх рівнях, які впливають на продуктивність біореактора при утилізації органічних відходів.

 

Таблиця 4.6 − База знань про співвідношення (4.13)

 

Лінгвістичним висловлюванням, що наведено в табл. 4.6, відповідає система нечітких логічних рівнянь, які характеризують поверхню належності змінних за відповідним термом

m_н(Z)=m_в (z₁) Ù m_н (z₂)Ù m_тр (z₃) Ú m_в (z₁) Ù m_н (z₂) Ù m_вм (z₃);                        (4.28)

m_нС(Z)= m_в (z₁) Ù m_ср (z₂) Ù m_тр (z₃) Ú m_з (z₁) Ù m_н (z₂) Ù m_тр (z₃) Úm_з (z₁) Ù

Ù m_ср (z₂) Ù m_тр (z₃);                                                                                        (4.29)

m_С(Z)=m_з (z₁) Ù m_ср (z₂) Ù m_вм (z₃) Ú m_н (z₁) Ù m_ср (z₂) Ù m_тр (z₃) Ú m_з (z₁) Ù

Ù  m_в (z₂) Ù m_тр (z₃);                                                                                        (4.30) 

m_вС(Z)= m_з (z₁) Ù m_ср (z₂) Ù m_вм (z₃) Ú  m_зд (z₁) Ù m_в (z₂) Ù m_вм (z₃) Ú m_н (z₁) Ù

 Ù m_ср (z₂) Ù m_вм (z₃);                                                                                       (4.31)

m_в(Z)= m_н (z₁) Ù m_в (z₂) Ù m_тр (z₃) Ú m_н (z₁) Ù m_в (z₂) Ù m_вм (z₃).                     (4.32)

 

Таблиця 4.7 − База знань про співвідношення (4.14)

 

Лінгвістичним висловлюванням, що наведено в табл. 4.7, відповідає система нечітких логічних рівнянь, які характеризують поверхню належності змінних за відповідним термом

m_н(Y)=m_тр (y₁) Ù m_н (y₂)Ù m_н (y₃) Ú m_тр (y₁) Ù m_с (y₂) Ù m_н (y₃);                     (4.33)

m_нС(Y)= m_тр (y₁) Ù m_с (y₂) Ù m_с (y₃) Ú m_ц (y₁) Ù m_н (y₂) Ù m_с (y₃) Úm_тр (y₁) Ù

Ù m_с (y₂) Ù m_с (y₃);                                                                                         (4.34)

m_С(Y)=m_ц (y₁) Ù m_с (y₂) Ù m_с (y₃) Ú m_к (y₁) Ù m_с (y₂) Ù m_с (y₃) Ú m_тр (y₁) Ù

Ù  m_с (y₂) Ù m_в (y₃);                                                                                        (4.35)

 m_вС(Y)= m_ц (y₁) Ù m_в (y₂) Ù m_с (y₃) Ú  m_к (y₁) Ù m_в (y₂) Ù m_с (y₃) Ú m_тр (y₁) Ù

 Ù m_в (y₂) Ù m_в (y₃);                                                                                         (4.36)

 

m_в(Y)= m_ц (y₁) Ù m_в (y₂) Ù m_в (y₃) Ú m_к (y₁) Ù m_в (y₂) Ù m_в (y₃).                       (4.37)

В таблицю 4.8 зведено логічні висловлювання, що стосуються факторів впливу на теплообмін: оребрення, барботування,  коливальна активація.

Таблиця 4.8 − База знань про співвідношення (4.15)

Лінгвістичним висловлюванням, що наведено в табл. 4.8, відповідає система нечітких логічних рівнянь, які характеризують поверхню належності змінних за відповідним термом

m_н(Q)=m_в (q₁) Ù m_н (q₂)Ù m_н (q₃) Ú m_н (q₁) Ù m_в (q₂) Ù m_н (q₃) Ú m_н (q₁) Ù

Ù m_н (q₂) Ù m_в (q₃);                                                                                        (4.38)

m_нС(Q)= m_в (q₁) Ù m_в (q₂) Ù m_н (q₃) Ú m_с (q₁) Ù m_н (q₂) Ù m_в (q₃) Úm_н (q₁) Ù

Ù m_с (q₂) Ù m_в (q₃);                                                                                          (4.39)

m_С(Q)=m_с (q₁) Ù m_с (q₂) Ù m_в (q₃) Ú m_вс (q₁) Ù m_в (q₂) Ù m_в (q₃) Ú m_в (q₁) Ù

Ù  m_вс (q₂) Ù m_в (q₃);                                                                                        (4.40) 

m_вС(Q)= m_с (q₁) Ù m_вс (q₂) Ù m_в (q₃) Ú  m_с (q₁) Ù m_в (q₂) Ù m_с (q₃) Ú m_вс (q₁) Ù

 Ù m_в (q₂) Ù m_с (q₃);                                                                                         (4.41)

 

m_в(Q)= m_вс (q₁) Ù m_вс (q₂) Ù m_в (q₃) Ú m_в (q₁) Ù m_в (q₂) Ù m_вс (q₃)  Ú m_вс (q₁) Ù

Ù m_в (q₂) Ù m_вс (q₃).                                                                                         (4.42)

Таблиця 4.9 − База знань про співвідношення (4.16)

 

Лінгвістичним висловлюванням, що наведено в табл. 4.9, відповідає система нечітких логічних рівнянь, які характеризують поверхню належності змінних за відповідним термом

m_н(q₃)=m_н (u₁) Ù m_н (u₂) Ú m_н (u₁) Ù m_с (u₂);                                            (4.43)

m_нС(q₃)= m_с (u₁) Ù m_н (u₂) Ú m_н (u₁) Ù m_вс (u₂);                                        (4.44)

m_С(q₃)=m_с (u₁) Ù m_с (u₂) Ú m_вс (u₁) Ù m_н (u₂);                                          (4.45) 

m_вС(q₃)= m_с (u₁) Ù m_вс (u₂) Ú  m_вс (u₁) Ù m_с (u₂);                                      (4.46)

m_в(q₃)= m_вс (u₁) Ù m_вс (u₂).                                                                      (4.47)

 

Техніка нечіткого логічного висновку, що застосовувалася до ін­формації, яка зібрана на попередніх етапах, дозволяє обчислити показ­ники, котрі прогнозуються як нечіткі множини. Нечіткі множини визнача­ють ступінь інтенсифікації теплообміну між нагрівником і середовищем для фіксованого вектора факторів впливу. Щоб перейти від отриманих нечітких множин до кількісної оцінки, необхідно виконати процедуру дефазифікації, тобто перетворення нечіткої інформації в чітку форму. Серед різних методів дефазифікації найбільш поширеним є метод «Сеntroid» – центр тя­жіння плоскої фігури, яка обмежена функцією належності нечіткої множини та горизонтальною координатою. Дефазифікацією нечіткої множини 

                                          (4.48)

 

Для прикладу проведено дефазифікацію на рівні типу і якості сировини, для чого обчислено значення  функцій належності методом парних порівнянь. Фактор х₁ – тип сировини [1…3] умовні одиниці. Матриця, що відображає парні порівняння різних величин сировини з точки зору їх близькості до терму «низька», має вигляд (табл. 4.10).

Таблиця 4.10 −  Парні порівняння величин з точки зору їх близькості до терму «низька»

 

Відповідно до даних таблиці 4.10 отримано ступені належності  елементів u₁…u₃ до терму «низька»

 

Таблиця 4.11 − Матриці парних порівнянь та ступені належності

Терми для оцінки	Матриця парних порівнянь	Ступені належності
низький	u1 u2 u3 u1 1 7/9 3/9 u2 9/7 1 5/7 u3 9/3 7/5 1	u(u1)=0,47 u(u2)=0,33 u(u3)=0,19
cередній	u1 u2 u3 u1 1 9/5 7/5 u2 5/9 1 3/5 u3 5/7 5/3 1	u(u1)=0,23 u(u2)=0,46 u(u3)=0,29
високий	u1 u2 u3 u1 1 9/7 9/3 u2 7/9 1 7/5 u3 3/9 5/7 1	u(u1)=0,19 u(u2)=0,33 u(u3)=0,47

 

В результаті чого тип сировини представлений у вигляді таких нечітких множин:

 

Рисунок 4.15 −  Функції належності для лінгвістичної змінної  «тип сировини»

Моделювання інтелектуальної підтримки прийняття рішень з управління технологічними механізмами підвищення продуктивності біогазових реакторів на базі теорії нечіткої логіки та лінгвістичної змінної виконуються за допомогою розробленої структурної моделі прийняття рішень. Визначено кількість біогазу, що може бути вироблений біореактором за добу, при таких вихідних умовах:

-                   тип сировини відповідає рівню 3 у.о.;

-                   подрібненість складає  в середньому 0,3 мм;

-                   вологість 96 %;

-                   конструктивне виконання 2 у.о., що відповідає типу циліндричного реактора;

-                   термічний опір стінки реактора 2.8 м² ∙°С/Вт;

-                   якість автоматизованого управління 2,8 у.о.;

-                   градієнт температур між нагрівальним елементом і субстратом   17 °С;

-                    інтенсифікація теплообміну К= 2,5;

-                   теплообмінник відповідає оцінці 1,4 у.о.;

-                   перемішування К = 0 – відсутнє;

-                   барботування 20 м³/м² с ;

-                   віброактивація К = 0 – відсутня;

-                   частота коливань 0 Гц;

-                   амплітуда коливань 0 мм.

Для визначення продуктивності біореактора необхідно обчислити значення і функції належності факторів, що впливають на величину Х – «тип і якість сировини», Y – «конструкція біореактора», Z – «стабільність режиму». Потім необхідно провести дефазифікацію вихідного показника, тобто перетворити нечітку інформацію в чітку форму.

Значення і функції належності факторів, що впливають на величину Х – «тип і якість сировини», зведено в таблицю 4.12

Використовуючи аналітичні формули (4.23 – 4.27) та значення функції належності та змінних х₁, х₂, х₃ (табл. 4.12), отримаємо значення функції належності  терм-оцінок змінної Х.

m_Н(Х)=0,4 Ù 0,48Ù 1 Ú 0,4 Ù 0,48 Ù 0,63= 0,4;                                             (4.52)

m_нС(Х)= 0,4 Ù 0,76 Ù 1Ú 0,63 Ù 0,48 Ù 0,63 Ú 0,4 Ù0,48 Ù0,4= 0,48;          (4.53)

 

m_С(Х)=0,4 Ù 0,76 Ù0,63 Ú 0,63 Ù 0,76 Ù 1 Ú 0,63 Ù0,48 Ù 0,4= 0,63;         (4.54) 

 

m_вС(Х)= 0,4 Ù 0,76 Ù 0,4 Ú 0,63 Ù 0,76 Ù 0,4 Ú 1 Ù 0,76 Ù 0,4= 0,4;           (4.55)

m_В(Х)= 0,63 Ù 0,76 Ù 0,4Ú 1 Ù 0,76 Ù 0,4= 0,4.                                           (4.56)

 

Таблиця 4.12 − Значення і функції належності факторів, що впливають на величину Х – «тип і якість сировини»

Фактор (U*)	Значення	Значення функції належності термів для оцінки фактора U*	Значення функції належності змінної (Х)
х1	3 у.о.	mн(х1) = 0,4 mс(х1) = 0,63 mв(х1) = 1	mН(Х) = 0,4 mнС(Х) = 0,48 mС(Х) = 0,63 mвС(Х) = 0,4 mВ(Х) = 0,4
х2	0,3 мм	mзд(х2) = 0,76 mнз(х2) = 0,48
х3	96 %	mн(х3) = 0,4 mс(х3) = 0,63 mв(х3) = 1

 

Використавши рівняння  (4.33 – 4.37) та значення функції належності та змінних y₁, y₂, y₃ (табл. 4.13), отримаємо значення функції належності  терм-оцінок змінної Y.

m_н(Y) = 0,38 Ù 0,26Ù 0,84 Ú 0,38 Ù 0,63 Ù 0,84=0,84;                                 (4.57)

 

m_нС(Y)= 0,38 Ù 0,63 Ù 0,58 Ú 0,72 Ù 0,26 Ù 0,58 Ú0,38 Ù0,63 Ù

Ù0,58=0,63;                                                                                                    (4.58)

 

m_С(Y)=0,72 Ù 0,63 Ù 0,58 Ú 0,45 Ù 0,63 Ù 0,58 Ú 0,38 Ù0,63 Ù

Ù 0,28=0,63;                                                                                                   (4.59)

 

 m_вС(Y)= 0,72 Ù 0,84 Ù 0,58 Ú 0,45 Ù 0,84 Ù 0,58Ú 0,38 Ù0,84 Ù

Ù0,28=0,84;                                                                                                    (4.60)

m_в(Y)= 0,72 Ù 0,84 Ù 0,28 Ú 0,45 Ù 0,84 Ù 0,28=0,84.                                 (4.61)

 

Рисунок 4.16 −  Функції належності для лінгвістичної змінної  «вологість сировини»

          Таблиця 4.13 − Значення і функції належності факторів, що впливають на величину Y – «конструкція біореактора»

Фактор (U*)	Значення	Значення функції належності термів для оцінки фактора U*	Значення функції належності змінної (Y)
y1	2 у.о.	mтр(y1) = 0,38 mц(y1) = 0,72 mк(y1) = 0,45	mН(Y) = 0,84 mнС(Y) = 0,63 mС(Y) = 0,63 mвС(Y) = 0,84 mВ(Y) = 0,84
y2	2,8 м2 °С/Вт	mн(y2) = 0,26 mп(y2) = 0,63 mв(y2) = 0,84
y3	1,5 у.о.	mн(y3) = 0,84 mп(y3) = 0,58 mв(y3) = 0,28

 

Використовуючи аналітичні формули (4.28 – 4.32) та значення функції належності та змінних z₁, z₂, z₃ (табл. 4.14), отримаємо значення функції належності  терм-оцінок змінної Z.

m_Н(Z)=0,56 Ù 0,70Ù 0,76 Ú 0,56 Ù 0,70 Ù 0,4 = 0,70;                                  (4.62)

m_нС(Z)= 0,56 Ù 0,63 Ù 0,76 Ú 0,82 Ù 0,70 Ù 0,76Ú0,82 Ù0,63Ù

Ù 0,76=0,76;                                                                                                   (4.63)

m_С(Z)=0,82 Ù 0,63 Ù 0,4 Ú 0,38 Ù 0,63 Ù0,76 Ú 0,82 Ù0,34

Ù 0,76=0,76;                                                                                                   (4.64) 

m_вС(Z)= 0,82 Ù 0,63 Ù 0,4 Ú 0,82 Ù 0,34 Ù 0,4 Ú 0,38 Ù0,63 Ù

Ù 0,4=0,63;                                                                                                     (4.65)

m_В(Z)= 0,38 Ù 0,56 Ù 0,76 Ú 0,38 Ù 0,34 Ù 0,4=0,38.                                  (4.66)

 

Таблиця 4.14 − Значення і функції належності факторів, що впливають на величину Z – «стабільність режиму»

Фактор (U*)	Значення	Значення функції належності термів для оцінки фактора U*	Значення функції належності змінної (Х)
z1	17 °C	mн(z1) = 0,38 mз(z1) = 0,82 mв(z1) = 0,56	mН(Z) = 0,70 mнС(Z) = 0,76 mС(Z) = 0,76 mвС(Z) = 0,63 mВ(Z) = 0,38
z2	K= 2,5	mн(z2) = 0,70 mс(z2) = 0,63 mв(z2) = 0,34
z3	1,4 у.о.	mтр(z3) = 0,76 mвм(z3) = 0,4

 

Визначимо значення функції належності терм-оцінок функції L_вих, використовуючи рівняння (4.18–4.22)

m_Н(L_вих)= 0,4 Ù0,84 Ù0,70 Ú 0,48 Ù 0,63 Ù0,76=0,70;                                  (4.67)

m_нС(L_вих)=0,4 Ù 0,84 Ù 0,70 Ú 0,48 Ù 0,63 Ù0,76Ú 0,63 Ù0,63Ù

Ù0,76= 0,76;                                                                                                   (4.68)

m _С(L_вих)= 0,48 Ù 0,63 Ù 0,76Ú 0,63Ù 0,63 Ù 0,76 Ú0,4 Ù0,84

Ù 0,63=0,76;                                                                                                   (4.69)

m _вС(L_вих)= 0,63 Ù 0,63 Ù 0,76 Ú 0,4 Ù 0,84 Ù 0,63 Ú

Ú 0,4 Ù0,84 Ù 0,38=0,76;                                                                              (4.70)

m_В(L_вих)= 0,4 Ù 0,84 Ù 0,63 Ú 0,4 Ù 0,84 Ù 0,38=0,84.                                 (4.71)

 

 

Модель нечіткого логічного висновку разом з процедурою дефазифікації забезпечує можливість спо­стереження за змінами вихідного показника – ступеня підвищення продуктивності біореактора залежно від кількісних і якісних факторів, що наведені вище. Використавши математичну модель в комплексі для всіх підрівнів та рівнів, можна отримати прогнозовану оцінку активуючого впливу наведених факторів на продуктивність біореактора при утилізації органічних відходів сільськогосподарських підприємств.

 

Контрольні питання

 

1. Як можна здійснювати контроль за протіканням процесу бродіння?

2.  Які параметри бродіння підлягають обов’язковому контролюванню?

3.     Які основні способи очищення біогазу Ви знаєте?

4.     Від чого очищають біогаз?

5.      Як можна використовувати основні компоненти біогазу?

6.      Наведіть принципову технологічну схему роботи БГУ.

7.      Поясніть основні принципи моделювання роботи БГУ на базі теорії нечітких множин.

8.     Що таке матриця знань і дерево логічного висновку?

9.     Що таке процес дифазифікації?

10. Від чого залежить точність та адекватність математичної моделі біогазового реактора?

11.      Для чого виконується моделювання роботи БГУ?