Науковий вісник НГУ

Synthesizing models of nonlinear dynamic objects in concentration on the basis of Volterra-Laguerre structures

• 
• 

User Rating:  / 0

PoorBest 

Details

Category: Contens №2 2020

Last Updated on 19 May 2020

Published on 10 May 2020

Hits: 2959

Authors:

V. S. Morkun, Dr. Sc. (Tech.), Prof., orcid.org/0000-0003-1506-9759, Kryvyi Rih National University, Kryvyi Rih, Ukraine, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.; nmorkun @gmail.com; This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.; This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

N. V. Morkun, Dr. Sc. (Tech.), Prof., orcid.org/0000-0002-1261-1170, Kryvyi Rih National University, Kryvyi Rih, Ukraine, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.; nmorkun @gmail.com; This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.; This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

V. V. Tron, Cand. Sc. (Tech.), Assoc. Prof., orcid.org/0000-0002-6149-5794, Kryvyi Rih National University, Kryvyi Rih, Ukraine, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.; nmorkun @gmail.com; This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.; This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

T. S. Sulyma, Cand. Sc. (Pedag.), orcid.org/0000-0002-8869-040X, Kryvyi Rih National University, Kryvyi Rih, Ukraine, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.; nmorkun @gmail.com; This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.; This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

 повний текст / full article

Abstract:

Purpose. Enhancing energy efficiency and quality of automated control of the technological concentration line, increasing extraction of the useful component into concentrate while processing iron-bearing ores of various mineralogical and technological types through developing principles and approaches to distributed optimal control over interrelated processes in concentration production on the basis of the dynamic space-time model.

Methodology. Based on the assumption that final results of concentration plant operation depend on a set of input parameters and results of functioning of interrelated nonlinear dynamic objects, the authors suggest an improved approach to simulating concentration processes for iron ore materials on the basis of Volterra-Laguerre structures by using input signals of certain technological stages characterizing granulometric composition of processed ore.

Findings. It is found that while synthesizing models of nonlinear dynamic objects of concentration, it is expedient to apply Volterra structures with the simulation error not exceeding 0.039 under the mean square deviation of 0.0594. Volterra models projected onto orthonormal basis functions enable simplifying parameterization and reducing sensitivity of models to noises. Among other orthonormal functions, Laguerre functions are reasonable to use. All this allows minimizing the number of model parameters in the course of their identification.

Originality. The method of identifying nonlinear dynamic objects of concentration on the basis of the space-time Volterra model is improved. This model is different from available ones by its projection onto orthonormal Laguerre basis functions to increase its robustness to noises.

Practical value. Testing results enable deducing efficiency of the space-time Volterra model in the condition space by means of the Laguerre network, thus increasing accuracy of simulation under noises as compared to the Volterra model through reducing the simulation error by 18.11 % under 40 iterations of identification. The experimental check of identification accuracy by means of the Volterra-Laguerre model in the iron content control system in various points of the technological concentration line confirms efficiency of the given method.

References.

1. Pavlenko, V. D., Pavlenko, S. V., & Lomovyi, V. I. (2018). Calculation methods of building Volterra models of nonlinear dynamic systems in the frequency field. Bulletin of National Technical University “KhPI”, (42), 48-63. https://doi.org/10.20998/2411-0558.2018.42.12.

2. Vesely, I., & Pohl, L. (2016). Stator resistance identification of PMSM. IFAC-PapersOnLine, 49(25), 223-228. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2016.12.038.

3. Doyle, F. J., Pearson, R. K., & Ogunnaike, B. A. (2014). Identification and Control Using Volterra Models. London: Springer.

4. Jin, G., Lu, L., & Zhu, X. (2017). A Simplified Volterra Identification Model of Nonlinear System. Advances in Computer Science Research, (70), 508-511. https://doi.org/10.2991/icmeit-17.2017.114.

5. Wang, B.-C., & Li, H.-X. A. (2018). Sliding window based dynamic spatiotemporal modeling for distributed parameter systems with time-dependent boundary conditions. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 15(4), 2044-2053. https://doi.org/10.1109/TII.2018.2859444.

6. Boyd, S., Busseti, E., Diamond, S., Kahn, R. N., Koh, K., Nystrup, P., & Speth, J. (2017). Multi-period trading via convex optimization. Foundations and Trends in Optimization, 3(1), 1-76. https://doi.org/10.1561/2400000023.

7. Kupin, A., Muzyka, I., & Ivchenko, R. (2018). Information Technologies of Processing Big Industrial Data and Decision-Making Methods. Proceedings of International Scientific-Practical Conference on Problems of Infocommunications Science and Technology, (pp. 303-307). https://doi.org/10.1109/infocommst.2018.8632096.

8. Jansson, D., & Medvedev, A. (2015). Identification of Polynomial Wiener Systems via Volterra-Laguerre Series with Model Mismatch. IFAC-PapersOnLine, 48(11), 831-836. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2015.09.293.

9. Alvandi, A., & Paripour, M. (2019). The combined reproducing kernel method and Taylor series for handling nonlinear Volterra integro-differential equations with derivative type kernel. Applied Mathematics and Computation, (355), 151-160. https://doi.org/10.1016/j.amc.2019.02.023.

10. Assari, P., & Dehghan, M. (2018). The approximate solution of nonlinear Volterra integral equations of the second kind using radial basis functions. Applied Numerical Mathematics, (131), 140-157. https://doi.org/10.1016/j.apnum.2018.05.001.

11. Wang, X., & Jiang, Y. (2016). Model reduction of discrete-time bilinear systems by a Laguerre expansion technique. Applied Mathematical Modelling, 40, (13-14), 6650-6662. https://doi.org/10.1016/j.apm.2016.02.015.

12. Prawin, J., & Rama Mohan Rao, A. (2017). Nonlinear identification of MDOF systems using Volterra series approximation. Mechanical Systems and Signal Processing, (84), 58-77. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2016.06.040.

13. Telescu, M., & Tanguy, N. (2017). Order reduction of Volterra and Volterra-Laguerre Models. 2017 IEEE 21^st Workshop on Signal and Power Integrity (SPI), Baveno, 1-4. https://doi.org/10.1109/SaPIW.2017.7944014.

14. Egidi, N., & Maponi, P. (2018). The singular value expansion of the Volterra integral equation associated to a numerical differentiation problem. Journal of Mathematical Analysis and Applications, 460(2), 656-681. https://doi.org/10.1016/j.jmaa.2017.12.007.

15. Golik, V., Komashchenko, V., & Morkun, V. (2015). Geomechanical terms of use of the mill tailings for preparation. Metallurgical and Mining Industry, 7(4), 321-324.

16. Golik, V., Komaschenko, V., Morkun, V., & Khasheva, Z. (2015). The effectiveness of combining the stages of ore fields development. Metallurgical and Mining Industry, 7(5), 401-405.

17. Morkun, V., Morkun, N., & Tron, V. (2015). Model synthesis of nonlinear nonstationary dynamical systems in concentrating production using Volterra kernel transformation. Metallurgical and Mining Industry, 7(10), 6-9.

• < Prev
• Next >