Введение к работе
Актуальность темы. Настоящее время характеризуется быстрым увеличением числа сложных объектов, обладающих большим разнообразием взаимодействий, неопределенностей, нестационарностей, распределенностен, человеческой активности и т.д. В этих условиях известное утверждение "...чтобы система реализовала заданный вид поведения вне зависимо от внешних помех, то подавить многообразие в ее поведении можно, только увеличив множества управлений" [Джон Касти] является дополнительным аргументом использования достижений теории и практики многовариантных структур, средств, систем для дальнейшего совершенствования систем автоматизированного и автоматического управления.
В составе прежних разработок такого рода систем приоритет принадлежит системам восстановительно-прогнозирующего регулирования (ВПР-системам). Целесообразность их дальнейшего развития предопределена содержательной адекватностью человеческой деятельности в различных сферах. При этом основополагающая роль принадлежит, должна принадлежать технологии восстановительно-прогнозирующего регулирования как порождающей системы (метасистемы) по отношению к целому классу конкретных систем, нацеленных на изучение, создание и использование. Сообразно такой расширенной трактовке технологии, развитие рассматриваемых систем предполагает, главным образом, обобщение, дополнение и детализацию всех функций, операций, видов обеспечения с выделением, по возможности, многовариантных типовых звеньев с информационным, методическим, алгоритмическим, программным, техническим содержащим.
В соответствии с образовательно-интегрированной направленностью современной комплексной автоматизации особую ценность приобретают вопросы создания тренажерно-обучающих и испытательно-наладочных ВГГР-систем, взаимодействующих с рабочими системами автоматизации.
Настоящая работа выполнена в рамках региональной программы "Кузбасс" Минобразования РФ, программы Миннауки РФ "Кузбасский научно-образовательный комплекс" по разделам: I) Моделирующие и прогнозирующие системы с многовариантной структурой; 2) Многовариантное вссстаїювительно-прогаозирующее улравле-
иле в производственных и обучающих системах; 3) Многовариантиые технологии и системы п непрерывном образовании. Цель диссертационной работы:
-
Обобщение, дополнение и детализация прежних разработок по восстановительно-прогнозирующему регулированию с опорой на разнообразные многовариантные формирования и образователыго-шггегрированную деятельность.
-
Структурирование посредством типовых процессов-операций, функциональных и обеспечивающих подсистем многовариантной автоматизированной технологии вос-стаиовителыю-прошозирующего регулирования металлургических объектов с боль-ПІИМИ запаздываниями и сложными возмущениями.
-
Конкретизация и исследование миоговариаптных типовых звеньев ВПР - технологии с методическим, алгоритмическим, программным, техническим содержанием.
-
Расширение сферы применения восстановительно-прогнозирующих систем в черной металлургии.
-
Использование многовариантных структур с базовыми моделями нелинейной динамики в задачах описания, анализа и прогноза технологических рядов данных металлургического производства во взаимосвязи с обучающими, анализирующими, испытательными системами автоматизации.
Основы выполнения работы. Направляющая роль отведена концепции системной многовариаітпюсти автоматизации в связи с учебной и инженерной деятельностью по алгоритмизации технологических процессов. Использованы методы восстановительно-прогнозирующей алгоритмизации, многовариантного оценивания и регулирования, анализа данных, математического и натурно-математического моделирования, базовые представления нелинейной динамики, прикладной аппарат теории алгоритмизации, теории автоматического регулирования, компьютерное моделирование, теоретические и практические достижения вариангники. Научная новизна диссертационной работы заключается в
разработке обобщенной алгоритмической структуры многовариантного восстановительно-прогнозирующего регулирования;
детализации вариантных структур восстановительно-прогнозирующей системы регулирования;
представлении многовариангаой автоматизированной технологии восстановитель-но-пропюзирующего регулирования как человеко-машинного комішекса освоения, создшшя и использования конкрегаых обучающих, испытательно - наладочных и рабочих ВІІР-систем автоматизации на примере объектов черной металлургии;
обобщении, дополнении и конкретизации многовариантных типовых звеньев технологии восстановительно-прогнозирующего регулирования с методическим, алгоритмическим, программным, техническим содержанием для учебных, испытательно-наладочных и рабочих целей;
разработке показателей степени запаздывания и сложности возмущающих воздействий объектов регулирования.
Практическая ценность работы. Метод восстановительно - прогнозирующей алгоритмизации, по своей сути, адекватен разнообразной человеческой деятельности. Плодотворность алгоритмического и методического обеспечения мпого-вариаитной автоматизированной технологии восстановительно - прогнозирующего регулирования обусловлена перспекгивами всей учебно - научно - производственной деятельности и подкреплена полученными конкретными результатами. Осуществлено обобщение прежних и разработка новых восстановительно-прогнозирующих систем агломерационного, доменного, сталеплавильного и прокатного производств. Выделенная в рамках полной ВПР-технолопш познавательная ее версия с особым "от простого к сложному" многовариантным формированием и освоением разнообразной информации по ВПР-тематике, с многовариантными постановками и решениями познавательных ВПР-задач реализована в учебной автоматизированной лабораторной установке "Восстановительно - прогнозирующее регулирование".
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы освещались на ряде конференций, включая: Международный семинар "Управление большими систсмамн" (Москва, 1997); Международную конференцию "Современные проблемы и пути развития металлургии" (Новокузнецк, 1997, 1998); Всероссийскую конференцшо "Системы и средства автоматизации" (Новокузнецк, 1998, 1999); Международную конференцию "Прогнозирующие системы" (Чита, 1999). Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 статьи, 11 материалов конференций, 1 методическое пособие.
Объем рукописи. Диссертация состоит из введення, трех глав, заключения, списка литературы и содержит 195 страниц основного текста.
Предмет защиты с личным вкладом автора. Предметом защиты служит современная версия восстаїювнтельно-нрогпозирующего регулирования с опорой на многовариантные формирования и такого рода типовые звенья, конкретные результаты применительно к обучающим, испытательно-наладочным и рабочим системам автоматизации металлургических объектов. На защиту вынесены теоретические и инженерные разработки яо методическому, алгоритмическому и аппаратно-программному обеспечешпо многовариантных систем восстановительно-прогнозирующего регулирования.
Личный вклад автора заключается в ориентированной на многоварнантные формирования прикладной разработке методик, алгоритмов и компьютерных программ, проведении обширных исследований посредством, математического и натурно-математического моделирования, комплексной обработке данных и интерпретации полученных результатов с конкретизацией для автоматических и автоматизированных (человеко-машинных) систем управлення технологическими объектами черной металлургии.