Введение к работе
Актуальность проб немы. Данная диссертационная работа является выполняемой в течение длительного периода составной частью и н -те.грационного направления "Многовариантнда структуры, средства и системи в пауке, образовании и промышленности" (МвС - направления ). В его рамках сделаны разнообразные разработки о задней ряда докторских и кандидатских диссертаций. Тем не менее, водутая роль остаЗтся га производственно-исследовательскими системами па базе натурко-иодельных блоков, сердцевиной готсрых олугпт действуйте натурные ( реальные ) «бт-зкты в тесном сопряжении с пересчетннмн моделями.
Приобъектно-пересчётние натема-т п ч о с к и е мо д е л и (Ш) - класс приобъектных моделей, опирающихся на пс-росчотное огобрзг'знно Фзіггического функционирования объектов в оценки реализаций с условно изменен-н-ы.м и воздействиями и характеристиками этих т объектов. Кмен-і:о такие приобъектные моделі!, работоспособные только з прямом информационном сопряжении с сэ}тщ объектами, условимся с о к р а-п б її н о называть п е р е с ч в т н ы и и моделями.
Такого рода миогораркантные структуры - Функциональные, алгоритмические, технические - охватывают системы автоматического рэгулпеов-зшп с модельными компенсаторам:? запаздываний типа Смп-та, гоесталовителыю-прогкезируклиэ системы управления, гибкие АСУ со встроешгмми трепа-эденз - сбучаииши и испытательно - нала-дочш.га подснсте>'ами, лабораторные установки с ретроспективным п-зресчЗ'Гким модэлпроганнем и нотационные система іс-рокого назна-чзчта. Отметим, что роль спорны;: вариантов мсгут выполнять не только натурное, га модельные сбъекты (з тем числе слога-гые ма-іецатаческнз модйлі^с пзресчетным іоспронзіодгнизм взрнонтнья Го-глнс-гчгші Еокруг спорных ре.'пекв мед/.яйревання "в больсоя".
' Выгэкзлогяннеэ езндетельстгует в пользу диссертационной про-работки р а о о и а т р ц..в а о м о й проблемы в связи с нрсемсіЕзннш кзлохекизм и развитием выполненных с участием автора эволюционных разработок з триединстве "ретроспективное пе-ресчотноз моделирование, натурно-модельные блоки и натурно-математическое моделирование, многовариантныэ структуры приобъектно- пересчётного типа".
Настоящая работа выполнена согласно разделам к о м п л е-
ксной тематики: 1) целевой программы Ыинвуза "Шталл"і 2) целевой программы "Проблемы научно-технического развития Кузбасса"; -3) создание и развитие АСУ Запсибметкомбината и Кузмет-комбината; 4) проектирование и внедрение АСУТП доменной печи N5 Чэрметкомбината; 5) договоров по содружеству СМИ с рядом академических, вуаозеких и проектно-конструкторских организаций.
Дедью диссертации является обобщенное развитие и, вместе с тем, прикладная конкретизация приобъектно-пересчётных математических коделей в составе автоматизированных обучающих, испытательных и производственных систем с шоговариантной структурой (на примере доменной печи, конвертерной плавки стали и блока тепловых регенераторов для получения кислорода ). В ориентации ка зту двухаспектную цель поставки и репин ряд взаимосвязанных задач диссертационной работы, состоящие в следующем.-
наведение содергкателыгых "мостиков" меаду известными ыэто-дами натурного, полуна^урного, физико-математического моделирования, с одной стороны, к последовательными разработками по рет-роспега-ивному пересчетиому и в целом натурно-математическому моделированию, с другой стороны; '
форщроЕание базовых и кочкретиакрозанных катурно-ыодель-ньяс блоков, приобъектных шдеякруш; .< подсистем и обобщающих их мяоговариантних структур с П'>рбсчё:щ».д .'-оделями;
функциональная, алгоритчдкческся к техническая детализация приобъектного испытательно-наладочного кош такса и приобъектного тренажёра в производственном и лабораторном исполнении;
конкретизация и использование шюговариантных структур с гаресчзтными моделями применительно к ШТП доменного и кислород-но-конвертерного производства, а тагаэ в связанной с этим учебной деятельности.
Основы выполнения работы. Ведущей идеей послужил принцип многовариантности в' конкретизированном представлении, когда роль 'опорного варианта -выполняет какой- -либо действующи технологический объект, а гибкое варг-шооб -разование вокруг него осуществляется посредством приобъектно пересчётных математических моделей. Из научных дисциплин особо выделены теория комбинированного моделирования, структурная теория алгоритмов и теория прогнозирующего управления. Важная роль отведена металлургическим технологиям и производственному
шыту, притом с их по сути прямым включением в шоговариантные структуры приобъектно-переечётного типа.
Научная новизна диссертации: 1). Обобщённое представление на-
урно-модельных блоков, ретроспективного и в целом натурно-мате-іатического моделирования, встроенных испытательных стендов и 'реналйров в'\ классе многовариантных структур приобъектно-;ересчётного типа. 2). Основным вариантообразугацнм редством по отношению к реальным объектам определены приобъек -
но - пересчётные математические модели с вариантностью по воз-;ействиям и по самим преобразующим операторам. 3). Развит комби-ировашшй мет о д построения двухуровневых (с даптацией) пересчётных моделей по результатам разности о-
о разложения известных детерминированных соотношений . : разностной идентификации с иепользовани-м специально отобранных данных нормальной эксплуатации в сочетали с нанесением пробных сигналов на прогнозируемые режимы рабоче-о управления. 4). МногоЕариантиыз структуры с приобъектно-пе~ «счетными моделям проработаны как база создания и функцио-ирования гибких систем автоматизации производственного и, осо-екіго, триединого научно - образовательно - производственного наз-:ачения.
Практическая ценность. Сделанные разработки напрямую связаны
перспективным обновлением штекерной деятельности, особенно по 'ирокой реализации конкурентоспособных ЛСУТП со строенными тренажёрами и испытательными стендами. В этом плане та сформирован ряд изобретательских решений, клгачая приобъектные моделирующие и обучающие установи!, прогно-ируюшие системы управления с пересчётно - модельной компенсацией апаздываний. М н о г о в а р и а н т н о с т ь по самой природе дскватна учебно-исследовательскому процессу и потому на данном ути целесообразно сосредоточить коллективные усилия всех преподавателей, специалистов по образовательной науке.
Реализация результатов. Вшгеотмеченные научно-прикладные и рактические достижения воплощены в лабораторных и
роизводственных системах управления применительно ; доменной печи,конвертерной плавке стали и тепловым регенераторам ля получения кислорода. Долевой экономический эффект иа ичкое участке автора составил около двухсот тысяч рублей по урсу. 1990 года. Он достигнут благодаря сокращении о р о-
к о в разработки и освоения новых систем автоматизации с их на.-дёжными испытаниями и наладкой на базе приобъектных моделирующих установок, а также благодаря повышению качества технологического регулирования с приобъектно - пересчётной компенсацией запаздываний.
Апробация работы. Основополагающие представления и конкрет- ные резїльтати диссертации докладывались и обсуждались на 11 конференциях и семинарах, включая: Всесоюзный научно-практический семинар "Прикладные аспекты управления сложными системами" /Кемерово, 1983/; Республиканскую научно-техническую конференцию "Ав-. томатизация производственных процессов в отраслях тяхЭдой промышленности Казахстана / Караганда, 1986 /; Всесоюзную научно-практическую конференцию- "Моделирование процессов в шахт -ных и доменных печах" /Свердловск, 1988/; Всесоюзную научно-практическую конференцию "Социально-экономические проблемы достижения коренного перелома эффективности развития« производственных сил Кузбасса /Кемерово, Ш23/; Всесоюзную конференцию "Новые информационные технологии и математическое моделирование в образовании" /Вологда, 1S91/.
Публикации. По рассматриваемым разработкам опубликовано 16 статей, .докладов и тезисов сообщений, 1 учебное пособие, сделано 2 изобретения (с непосредственным учглтиэм автора ).
Объйм рукописи. Диссертация сс-згс-к1 из веєдєпш ( общего
представления работы ), трёх глав, закжочешга, списка литературы
(164 наименования ), пршгоагшия и содержит: КЗ страниц основного
текста, 71 рисунок. : .
Предмет защиты и личный вклад автора. Выкосятся на защиту базовые и конкретизированные н а о г о в а р и а н т н ы е структуры с приобъектно- пересчет и им и моделями <ПМ), включая соответствующее представление натурно-модельных блоков, ретроспективного пересчйгного л в целом натурно-математического моделирования, приобъектных испытательно-наладочных комплексов, и приобъектных тренажеров, пересчет-но-модельных компенсаторов запаздываний б прогнозирующих системах управления. Защищается .комбинированный метод построения двухуровневых( с адаптацией ) Ш с разностным разложением детерминированных соотношений и разностной идентификацией действующих объектов. В аспекте практических приложений защищаются к о н-
_ 7 -
кретине П М и содержащие их прогнозирующие системы управления применительно к доменной печи, конвертерной плавке стали и блоку тепловых регенераторов для полу -чения кислорода. Личный вклад автора заключается в долговременном участии на всех стадиях становления и развития НвС-направления, особенно его подразделов с опорой на ПМ и их разнообразные приложения. Наряду с производственно-исследовательской работой, автор подчёркивает учебно-исследовательскую деятельность под девизом "Многовариантность".
-СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ