Разработка математического и программного обеспечения автоматизированных систем управления физическими свойствами электроламповых стекол Романов, Геннадий Александрович

Введение к работе

ТД^С" . 1

;<,.-'CC>.:p"R4*i J

Актуальность проблемы. Процесс производства электрических источников света, электровакуумных и газоразрядных приборов характеризуется наличием неизбежных технологических потерь, обусловленных применением деталей из стекла с присущими им дефектами и несоответствием требованиям однородности физико-химических свойств исходных материалов и стеклополуфабрикатов. От качества стекла в конечном итоге зависит годность и надежность готовых изделий. Для сокращения процента брака и увеличения объема выпускаемой продукции необходимо, чтобы стекло обладало стабильными физическими свойствами (ФС).

В настоящее время наиболее эффективным средством улучшения качества электроламповых стекол являются автоматизированные системы управления, вшюлнякщие функции подсистем стабилизации ФС в составе АСУ ТП производства стекла. При решении задачи тиражирования таких систем на предприятия отрасли установлено, что механическое перенесение результатов разработки на однотипные объекты невозможно даже для стекол одной и той же марки. В кадам конкретном случае необходимо проводить большой объем исследовательских работ по анализу и синтезу систем управления, что требует значительных затрат времени и средств. Как показывает практика, автоматизация процесса проектирования позволяет существенно сократить сроки и стоимость разработки АСУ ФС стекол.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с планами научно-исследовательских работ МЭИ и Минэлектротехярома СССР ло разработке и внедрении САПР систем стабилизации физико-химических параметров стекол СЛ96-І, СІ97-І, СЛ93-І.

Целью работы является разработка математического и программного обеспечения автоматизированной системы управления физическими свойствами стекол.

Алгоритм достижения поставленной цели включает в себя следующие этапы: I) исследование основных принципов проектирования и тиражирования АСУ ФС; 2) разработка математического обеспечения решения задачи идентификации динамических объектов в условиях ограниченного объема экспериментальных данных; 3) построение математического описания технологического процесса производства стекла; 4) разработка математического обеспечения решения задачи синтеза многосвязяых систем управления при неточной исходной

_ 4 -

информации; 5) разработка программного обеспечения САПР АСУ ФС стекол.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработан алгоритм математического описания динамических объектов, основанный на двухэтапной процедуре идентификации, допускающий количественную оценку точности и надеаности получаемого результата и проварку возможности представления анализируемого объекта моделью с дробно-рациональной структурой.

2. Разработана католика оптимизации многосвязннх систем управления тепловыми объектами, учитывающая погрешности математического описания.

3. Для решения задачи синтеза многосвязкых систем управления при неточно заданной исходной информации доказана возмояность определения верхней грани множества значений критерия эффективности.

4. Разработан алгоритм оптимизации систем стабилизации физических свойств стекол, работоспособный при неодинаковой размерности векторов входных воздействий и выходных параметров.

Практическая ценность и реализация результатов работы. На основе предложенного алгоритма двухэтаоной процедуры идентификации создан пакет прикладних програш, позволяющий автоматизировать процесс построения по экспериментальным данным переходных и импульсных характеристик реальных тепловых объектов и корреляционных функций возмущающих воздействии. Обоснована возмояность определения параметров центрально;: модели динамики массообмена аналитическим способом, позволивши отказаться от проведения длительных и дорогостсядих активных экспериментов на реальном оборудовании. Результаты имитационного моделирования подтвердили эффективность предложенной методики расчета оптимального алгоритма управления при неточном математическом описании. Разработанное специальное программное обеспечение САПР АСУ ОС стекол и созданный на его основе программно-технический комплекс прошел всесторонние испытания и сдан в эксплуатацию во Всесоюзный научно-исследовательский институт источников света (г.Саранск). Автоматизация процесса проектирования позволила сократить сроки разработки АСУ ФС стекол с 2 - 4 лет до I - 2 месяцев. С помощью САПР спроектирована (в полном объеме) система стабилизации стекла СЛ97-І (г.Смоленск) и (частично) система стабилизации стекла CJI93-I (г.Саранск).

Апробация работы Основные результаты диссертационной работы

докладывались на УІ конференции молодых ученых и специалистов МЭИ (г.Москва, 1987г.), III и ІУ Всесоюзных конференциях по перспективам и опыту внедрения статистических методов в АСУ ТП (г.Тула, 1987г., 1990г.), П Всесоюзной конференции по автоматизации и роботизации в химической промышленности (г,Тамбов, 1388г.), научно-технической конференции МЭИ (г.Москва, 1988г.), Ш Всесоюзной конференции по перспективным методам планирования и анализа экспериментов пря исследовании случайных полей и процессов (г.Гродно, 1988г.), IX Всесоюзной конференции ио планированию и автоматизации эксперимента в научных исследованиях (г.Москва, 1989г.), Всесоюзном научно-техническом совещании по теоретическим и прикладным проблемам создания систем управления технологическими процессами (г.Челябинск, 1990г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав основного текста и заключения, изложенных на 155 машинописных страницах; списка литературы из 131 наименования, содержит 8 таблиц, 35 рисунков и приложения на 66 страницах.