Файл: Живоглядов, В. П. Адаптация в автоматизированных системах управления технологическими процессами.pdf

А К А Д Е М И Я НА У К К И Р Г И З С К О Й ССР

ИНСТИТУТ АВТОМАТИКИ

в. п. живоглядов

АДАПТАЦИЯ В АВТОМАТИЗИРОаДЩЬ1Х

СИСТЕМАХ УПРАВЛЕВШ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

ИЗДАТЕЛЬСТВО «ИЛИМ*

Ф р у н з е 1974

В книге обсуждается проблема адаптации в автоматизиро­ ванных системах управления технологическими процессами (АСУ ТП) с запаздыванием и распределенными параметрами. Излагаются методы синтеза стохастических алгоритмов адап­ тации и управления с одновременным накоплением недостаю­ щей информации. Подробно рассматриваются задачи оценки параметров распределенных систем и параметрической опти­ мизации систем с адаптивным распределенным контролем кос­ венных показателей. Приводятся практические примеры pa J- работки алгоритмов для АСУ ТП в цементной, металлургиче­ ской и химической промышленности.

Монография рассчитана на инженеров и научных работ­ ников, специализирующихся в области теории управления, применения вычислительной техники для автоматизации про­

изводства и разработки АСУ.

• •

Печатается по постановлению Редакционно-издательского совета Академии наук Киргизской ССР

Ответственный редактор | Ю. Е. Не6олюбов\

Рецензенты: докт. техн. наук В. И. Костюк, докт. техн. наук

В. И. Иваненко

© ИЗДАТЕЛЬСТВО «ИЛИМ», 1974

3

4.2. 1-. Характеристика процесса помола и функции АСУ . . 191

4.2.2.Локальная система регулирования загрузки с распре­

А

В В Е Д Е Н И Е

В. 1. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ

ИАВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ

ИНЕКОТОРЫЕ ЗАДАЧИ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ

Технический прогресс в различных областях народного хозяйства в значительной мере зависит от степени использо­ вания средств автоматики и вычислительной техники и уровня автоматизации процессов управления производством. Сов­ ременный этап развития техники знаменуется началом широ­ кого внедрения в народной хозяйство автоматизированных систем сбора, переработки информации и управления произ­ водством с использованием управляющих вычислительных машин (УВМ). Такие системы создаются в химической [В. 1— В. 3], цементной [В. 4—В. 6], целлюлозно-бумажной [В. 7] промышленности, металлургии [В. 9] и т. д. Это вызвано стремлением повысить качество готовой продукции, улучшить экономические показатели предприятий, добиться стабильной и эффективной работы оборудования в условиях случайных возмущений и дрейфа характеристик.

Разработка и внедрение автоматизированных систем уп­ равления технологическими процессами (АСУ ТП) и авто­ матизированных систем управления предприятиями состоит из следующих основных этапов: а) изучение объекта управле­ ния, формулировка задач управления, разработка математи­ ческих моделей и технико-экономическое обоснование АСУ; б) теоретические исследования, разработка функциональной структуры АСУ, синтез алгоритмов обработки информации и управления; в) выбор или создание необходимых техниче­ ских средств, предварительные экспериментальные исследо­ вания и проверка принципиальных решений; г) проектные работы; д) разработка математического обеспечения систе­ мы; е) опытно-промышленные испытания, опытная эксплуа­ тация, доработка и внедрение систем.

6

Последние годы характеризуются интенсивным развитием средств вычислительной техники. Созданы и создаются высо­ конадежные вычислительные машины третьего (и четвертого) поколения [В. 10—В. 11]. Агрегатная система средств вычис­ лительной техники (АСВТ) [В. 11] позволяет компоновать различные по мощности и назначению АСУ ТП, автоматизи­ рованные информационные системы и системы управления цехами и предприятиями; обеспечивает возможность измене­ ния технических характеристик работающих систем пу­ тем замены или добавления отдельных блоков и устройств, а следовательно, создание АСУ с достаточно гибкой струк­ турой.

Учитывая достигнутый в мире уровень развития ЭВМ и то серьезное внимание, которое в настоящее время уделяется вычислительной технике, можно предположить, что в бли­ жайшие годы трудности создания АСУ, связанные с отсут­ ствием необходимых технических средств, отойдут на второй план. Вместе с тем уже сейчас возможности современных ЭВМ при автоматизации процессов управления используются далеко неполностью из-за несовершенства внешнего матема­ тического обеспечения, несовершенства или отсутствия ряда алгоритмов обработки информации, принятия решений и уп­

дание автоматизированных систем управления производством. По некоторым данным [В. 2, В. 13], в настоящее врмя стои­ мость математического обеспечения, алгоритмов составляет 40—50% (и более) общего объема капиталовложений на раз­ работку системы управления и в ближайшие годы ожидает­ ся дальнейшее увеличение этой статьи затрат. Поэтому пред­ ставляется важным развитие общих методологических основ построения алгоритмов для АСУ.

Рассмотрим иерархию задач и соответственно алгоритмов управления производством (рис. В. 1). Предполагаем, что технологические процессы (или хотя бы часть из них) обла­ дают распределенными параметрами и запаздыванием.

Приняты обозначения:

u,. I-1 — управляющие и возмущающие воздействия; q — функции, характеризующие состояние объектов; ИМ. — исполнительные механизмы.

Выделены следующие уровни иерархии [В. 14].

8

1 — сбор данных о ходе процесса, технологический конт­ роль, локальные системы регулирования.

2— прямое цифровое управление (ПЦУ). УВМ воздейст­ вует непосредственно на исполнительные механизмы (ИМ).

3— адаптация, коррекция алгоритмов контроля, первич­ ной обработки информации и прямого цифрового управления; перестройка локальных аналоговых регуляторов (САР) при изменении режима работы, характеристик исходных продук­ тов, оборудования.

4— оперативное управление комплексами агрегатоз,

цехами.

5 — организационно-административное управление, рас­ чет технико-экономических показателей (ТЭП), текущее и перспективное планирование, получение и обработка инфор­ мации для административно-управленческих операций.

Уровни 1—3, как правило, реализуются в рамках АСУ ТП, а уровни 4—5 — в автоматизированной системе управления ■предприятием (АСУП).

Запаздывания в передаче информации по каналам связи между различными уровнями на схеме (рис. В. 1) учтены путем введения блоков т. При наличии ПЦУ аналоговые ре­ гуляторы (САР) могут использоваться в качестве резерва или вообще отсутствовать.

В монографии рассматриваются вопросы, связанные в ос­ новном с 1—3 и частично 4 уровнями иерархии. В соответст­ вии с этим при обсуждении проблем теории управления, ко­ торые возникли или приобрели новое звучание в связи с соз­ данием алгоритмов для автоматизированных систем управ­ ления, мы ограничимся изучением круга задач, непосредст­ венно относящихся к излагаемому в книге материалу. Отме­ тим следующие разделы теории управления, имеющие важ­ ное практическое значение:

а) синтез структур сложных систем управления, работаю­ щих в условиях неопределенности;

б) статистические задачи синтеза алгоритмов обработки информации, принятия решений, идентификации, управления и оптимизации;

в) управление многомерными стохастическими объектами, объектами с чистым запаздыванием и распределенными па­ раметрами;

г) теория систем с накоплением информации, адаптации, обучающихся систем, теория дуального (в широком смысле) управления.

9