РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ПРЕДИКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИ ДЛЯ ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА ПИВА

Аннотация

В исследовании представлена разработка и оценка
системы предиктивного управления на основе модели (MPC) для точного
регулирования температуры на стадии затирания при производстве
пива. Процесс затирания требует строгого температурного профиля
для обеспечения оптимальной ферментативной активности,
максимального выхода сахаров и стабильного качества продукции.
В качестве прогностического ядра контроллера использована динамическая
математическая модель заторного чана, выведенная на основе уравнений
теплового баланса с учётом тепловых потерь и притока тепла. Алгоритм
MPC прогнозирует будущие траектории температуры на конечном
горизонте и определяет оптимальные режимы нагрева при соблюдении
эксплуатационных ограничений по температуре и энергопотреблению.
Численные моделирования выполнены в среде Python с использованием
библиотек NumPy, Matplotlib и Control, что позволило обеспечить точное
моделирование процесса, оптимизацию и визуализацию эффективности
управления. Результаты показали, что MPC обеспечивает максимальное
отклонение температуры не более ±0,2 °C, снижает суммарное
энергопотребление на нагрев примерно на 15 % и демонстрирует
значительно более быстрое восстановление после возмущений. Эти выводы
подтверждают, что MPC является надёжным и энергоэффективным
решением для промышленного управления процессом затирания, способным
повысить качество пива и снизить производственные затраты.