Введение к работе
з
Актуальность темы. Непрерывно возрастающие требования к объектам информационной, материальной и информационно-материальной индустрии неизбежно приводят к комплексному развитию и использованию достижений научно-прикладного направления "Производственно-исследовательские автоматизированные системы (ПИАС)" на базе натурно-модельных блоков (ПМБ), достоин-лвом которых является многоцелевое использование реальных объектов (блоков, ївеньев, подсистем) совместно с га же частичными математическими моделями. По сравнению с этим известные разработки но полунатурному моделированию, натурно-моделирующгш комтексам характеризуются полным модельным смещением отдельных натурных тесньев, например, реальных объектов управле-чия и функционированием других натурных звеньев, например, управляющих тодсистем в чисто исследовательском режиме.
Своеобразие натурно-модельных блоков и их комплексов (НМБ-сомплексов) позволяет создавать, например, трёхцелееые системы, содержащие эабочие подсистемы, встроенные тренажёры и испытательные стенды. По анало-лш могут формироваться всевозможные образовательно-интегрированные ком-глексы. Это требует всестороннего развития типовых информационных, алгоритмических, программно-технических звеньев и автоматизированной технологии іатурно-математического моделирования, ядро которой составляют разнообразнее многовариантные формирования. В новых задачах натурно-математического моделирования особую ценность представляют базовые модели нелинейной динаміки, входящие в состав многовариантных формирований, как порождающие бо-атое разнообразие вариантных реализаций рядов данных.
Настоящая работа выполнена согласно региональной программе "Кузбасс" Минобразования РФ, программе Миннауки РФ "Кузбасский научно-ібразовательньїй комплекс" но разделам: 1) Моделирующие и прогнозирующие :истемы с многовариантной структурой; 2) Многовариантные технологии и сис-емы в непрерывном образовании. А также в соответствии с вузовскими планами іабот по комплексному учебно-научно-прикладному направлению "Вариантни-:а".
Цель диссертационной работы: 1. Преемственное развитие входящего в вариантнику метода натурно-математического моделирования (НММ) в его многотариантном представле-
нии, с обобщением, дополнением и детализацией прежних разработок, и применением, на современном этапе разнообразных многовариантных формирований а также концепции образовательно-интегрированной деятельности.
-
Обобщенное представление и выделение типовых звеньев многовариантной автоматизированной технологии натурно-математического моделирования (НММ-технолопш) отдельных и взаимосвязанных объектов с большим внутренним и внешним разнообразием применительно к металлургическим объектам.
-
Выделение, описание общих и специализированных функциональных .и обеспечивающих подсистем НММ-технологаи с детализацией и исследованием многовариантных типовых звеньев (информационных, алгоритмических, программно-технических).
-
Создание многовариантных обучающих, анализирующих, испытательных и рабочих систем натурно-математического моделирования применительно к
' задачам автоматизации конкретных объектов черной металлургии.
Основы выполнения работы. Направляющей является концепция системной многовариантности автоматизации и её конкретизация применительно к натурно-математическому'моделированию. Использованы теоретические и практические разработки вариантники, адаггшвной идентификации, структурного анализа, сглаживания данных, теории комбинированного моделирования, теории прогнозирующего управления, теории эксперимента, нелинейная динамика Научная новизна:
Обобщение, с позиций многовариантных формирований, основ метода натурно-математического моделирования и его типовых компонентов, включая базовые структуры натурно-модельных блоков и комплексов с разнообразными приобъектными моделями.
Многовариантные постановки и решения задач применения метода натурно-математического моделирования с анализом и синтезом соответствующих многовариантных алгоритмов совместно с динамическими базами данных.
Развитие функциональных и обеспечивающих подсистем натурно-математического моделирования, включая построение приобъектных пересчётных моделей с учётом известных статических и динамических характеристик объектов, применение моделей нелинейной динамики для описания, имитации, анализа и прогноза сложных рядов данных.
Структуризация с выделением типовых звеньев многовариантной автоматизированной технологии натурно-математического моделирования отдельных и взаимосвязанных объектов, обладающих большим внутренним и внешним разнообразием.
Применение метода натурно-математического моделирования при проектировании и исследовании систем автоматизации основных агрегатов чёрной металлургии.
Практическая ценность и реализация разработок. Плодотворность сис--ематизации, дополнения и детализации метода НММ обусловлена перспектншга-:тью тесной интеграции учебной, научной и производственной деятельности и юдтверждена полученными конкретными результатами. Автоматизированная ехнологня и конкретные её воплощения с обобщающим названием "Натурно-шематическое моделирование с комплексным формированием и анализом рядов іанньїх о металлургических объектах" разрабатывались коллективно и по основнім блокам были внедрены в проектно-кояструкторских организациях и на ряде [ромышлешгых предприятий. В настоящее время такого рода системы создаются і совершенствуются как многовариантные формирования с учебными, испыта-ельными и производственными функциями, опираясь на учебно-научно-бразователыгую деятельность Сибирского государственного индустриального ииверситета во взаимодействии со службами автоматизации Западносибирского и Кузнецкого металлургических комбинатов.
Апробация работы. Основные положенім диссертации освещались на Международной конференции "Современные проблемы и пути развития метал-ургии" (Новокузнецк, 1998); Всероссийской конференции "Системы и средства втоматизации" (Новокузнецк, 1998, 1999); Международной конференции "Про-нозирующис системы" (Чігга, 1999), а также на семинарах кафедр систем автома-изации и систем информатики и управления СибГИУ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 статьи, 10 тезисов док-адов, 1 методическое пособие.
Объём рукописи. Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, писка литературы и содержит 165 страниц основного текста.
Предметом защиты служит современная версия метода НММ с опорой на цоговарнантные формирования и соответствующие типовые информационные, ігоритмическис, программно-технические звенья, автоматизированная тсхноло-ія НММ и конкретные результаты её использования, применительно к обучаю-
6 щим, анализирующим, испытательным и рабочим системам автоматизации обьеі тов чёрной металлургии. К предмету защиты также относятся детальные описани многовариантных типовых звеньев НММ, теоретические и инженерные разрабої ки по их информационному, алгоритмическому и программно-техническом обеспечению в конкретных задачах изучения, создания и использования метаї лургических систем автоматизации, разработки по применению моделей нелг нейной динамики в составе НММ в общем и в прикладных НММ-системах учеЕ ного и производственно-исследовательского назначения.
Личный вклад автора заключается в ориентированной на создание мне говариантного метода НММ прикладной разработке методик, алгоритмов, ком пьютерных программ и автоматизированной технологии, выполнении соответсі вующих исследований с применением математімеского и натурне математического моделирования, комбинированной обработке данных и шггер иретации полученных результатов, в рамках учебно-научно-производственног комплекса, сопряженного с действующими автоматизированными системам) управления агломерационным, доменным, сталеплавильным и прокатным произ водством. В соответствии с этим выделяется доля автора во всех коллективны: публикациях.