Теоретические основы и разработка метода многокритериального гибкого автоматизированного управления дозаторами дискретного действия бетоносмесительных отделений Биттеев, Шамай Бекжанович

Введение к работе

Актуальность проблеми. Осноыым строительным материалом, используемым в промышленном и гражданском строительства, во всех промышонно развитых странах является бетон и конструкции из него.

Учитывая огромные масштабы производства железобетона в нашей стране, проблею эффективного управ ения работой ботоносме-сительных отделений представляет важную нороднохозяйственнуп задачу»

В зависимости от марки выпускаемого бетона, качества работы бетоносиесительннх отделений мозшо оценивать их различными критериями. Ори производстве высокопрочных марок бетона, естественно, главным показателем эффективности работы дозировочного оборудования бетоносиесительннх отделений является прочность производимых изделий и как носвенннй показатель - точность поддержания заданных соотношений ыевду массами дозируемых компонентов бетонной смеси.

Исследования показывают, что стабильность качества (прочность) бетона, ее воспроизводимость при массовом производстве существенно зависит от точности поддержания заданных по технологическим нормам масс компонентов бетонной смеси и, в особой мэре, от точности стабилизации заданного значения водоцемент-ного отношения. Так, известно, что по отрасли в целом коэффициент вариаі та прочности колеблется от 0,06 до 0,3, составляя в среднем по стране 0,135. Dps этом существенный вклад в такув нестабильность вносят погрешности дискретного дозирования ном-понептов бетонный емзеей.

Примоненпэ систем связного управленая процессами многояо— упонептпого дозирования бетонных смесей позеоляот, кан изъест-

4 но, существенно снизить степень влияния погрешностей дискретного дозирования ва величину вог($зцпента варяациз прочности бетона.

Другим не менее вазшм показателем, непосредственно влияющим на экономическую эффективность процесса производства изделий из бетона, является производительность бетоносыесительныз: отделений. Известно, что пра связном управлении дискретным дозированием бетсшшх смесей с целью информационного обеспечения процесса управленая дозирование компонентов бетонной сшей необходимо осуществлять в разделенные интервала времеьи, что непосредственно сказывается на производительности цикла процесса шогокомпокентного дозирования. В этой связи но менее актуальной является проблема разработки гибких, легко перестраиваете спетом автоггамзировашого управления дозаторами дискретного действия батоноскесителышх отделенлй, позволяющих реализовать заданный компромисс мвэду качеством бетошой смеси и производительностью цикла процесса многокомпонентного дозирования.

Во многих случаях прп изготовлении тротуарних, дороэзшх и т.п. изделий Ез бетона ведущим показателем оценки оффокишносгн процесса многокомпонентного дозирования бетонных смесей кокет слугать качество стабилизации результирующей массы бетонной сь:есп в последовательных циклах продессоз шогокоикшонтного дозирования.

Сказашоо вкшэ убедительно свидетельствует, что разработка легко перестрапваегдлс (гибких) систем автоматизированного управления дозаторами дискретного действия ботоносиесптельннх отделений, когда оценка з$фектлвности производится по комплексному критерии качества, чрезвычайно актуальна.

Пель и основные зчщчл ресдрдолгзиуя, Проведенный анализ

проблеш определил научную цель диссоргддаи - создание їеорети-чеекях .основ метода многокритериального ?z3scivo автоматизированного управлення дозаторами дискретного доЗотвпя бетоносыесн-тельных отделений с учетом изменяющихся приоритетов на частина показатели эффективности:

точность поддержания заданных отноэений масс компонентов бетонной смзсн;

качество стабилизации результирующей массы бетонной сш-сп;

производительность процесса дозирования компонентов бетонной смесн.

Для достигения поставленной цели необходимо:

1. разработать методологические основы теория гибкого автоматизированного управления дозаторами дискретного действия при оценке эффективности по комплексному кратерию качества;

2. разработать математическую модель система гибкого автоматизированного управления дозаторема дискретного действия бе-тоносмеснтельннх отделений а методи решения задач оптииазапиа процессов многокомпонентного дозирования пра оценке эффективности по комплексному критерию качества;

3. разработать методы синтеза оптимальных структур систем управлення дозаторами дискретного действия бетоносмесительннх отделений пра оценке эффективности бетоносмесительных отделений на основе комплексного критерия качества;

4. разработать методы аналитического расчета производиввль-ноств процессов дозирования бетонных смесей в зависимости от структур систем управления дозаторами дискретного действия;

5. разработать програшное обеспечение систем гибкого автоматизированного многоальтернативного управления дозаторами да-

скретпого действия бетоносмасителышх отделений и внедрить ее на заводах по производству сборного ашезобетона и товарного бб тона.

На защиту выносится:

6. концепция автоматизированного многокритериального управления дозаторами дискретного действия бетоносмесительннх отделений, основанная на возмогностн гибкой перестроит структур в зависимости от приоритетов, задаваемых на частные показатели ^эффективности комплексного критерия оценки качества;

7. математическая модель систем управления эффективностью работы дозаторов дискретного действия ботоносмаептельных отделений, оцениваемая одновременно по чагарем критериям: качество дозирования цемента, щебня, пеока; погрешность стабилизации во-дощшентного отношения; погрешность стабилизации рвзультирупцеі масса бетонной смеси; производительность процесса дозирования компонентов бетонной смеси;

8. методы синтеза оптимальных структур систем управления дозаторами дискретного действия при комплексной оценке эффекта вности процессов многокомпонентного дозирования бетонных смз-сей;

9. методы аналитического расчете производительности процессов дозирования обычных смесей в зависимости от структуры системы управлення дозаторами дискретного действия.

Научная новизна работы. В диссертации проведено теоретиче свое обобщение исследований в области управления процессами многокомпонентного дозирования в впервые предлокена концепция по разработке основ теории многокритериального гибкого управле ния бетоносмесительнвш отделениями рри оценке эффективности одновременно по трем критериям: точность поддераания заданных

масс компонентов бетонной смеси, качество стабилизации результирущей массы и производительности цикла процесса многокомпо-нентного дозирования.

Получены следущае научные результаты.

1. Разработаны методологические основы теории многокритериальной оптимизации процессов многокомпонентного дозирования на ациклических помеченных графах.

2. Разработан комплексный критерий оценки эффективности функционирования систем управления процессами многокомпонентного доалровапия л сформулированы основные требования к частным показателям качества, формируящим комплексный критерий оценка эффективности систем управления процессами многокомпонентного дозирования бетонных смесей.

Показано, что частные критерии качества, форлирувдие комплексный критерий, претерпевают существенные изменения на структурах ациклических орграфов, отождествляемых со структурами систем управления.

3. Дано теоретическое обоснование и разработаны методы поиска оптимальных компромиссов мевду частными показателями качества на структурах ацппличесних помеченных орграфов. Показано, что оптимизация процессов дискретного дозирования бетонных смесей по вратерию начества приводит н взаимопротивополошшм результатам по критериям стабилизации результирущей массы бетонной смеси и производн^гильности дискретного дозирования компонентов.

4. Офэрму.-лрованы и теоретачаски доказаны условия существования независимых решений задачи оптимизации комплексного критерия качества по частным критериям качества, стабилизации результирущей массы бетонной смеси и производительности процес-

са дискретного дозирования от решения задачи минимизации погрей ностл поддеркания заданного значения водоцементного отношения.

5. Теоретически обоснован метод расчета производительности и метода аналитического исследования характера изменения производительности в зависимости от структур ациклических помеченных орграфов, отождествляемых со структурами систем управления процессами многокомпонентного дозирования.

Шактичеогая, значимость- работа.

1. На основе разработанной теории многокритериальной оптимизации систем управления дозаторами дискретного действия бето-носмесительшос отделений решена важная для народного хозяйства проблема создания и внедрения в практику производства сборного Еолезобвтона и товарного бетона эффективных систем автоматизированного управления дозаторами дискретного действия ботоносме-сптельпых отделений, позволяющих осуществлять гибкую перестройку структур в зависимости от технологических требований, предъявляемых к выпускаемой продукции.

2. Разработана методика инженерного расчета эффективности систем автоматизированного управления дозаторами дискретного действия бетоносмеснтельных отделений при оценке качества по комплексному критерии. Практическую ценность- работы составляют также различные модификации структурных схем систем управления дозаторами дискретного действи_я с возмолноетмэ гибкой парестро ки в зависимости от приоритетов, задаваемых па частные крлторш оценки качества.

3. Разработан метод аналитического расчета производительж ста работы дозировочного оборудования бетоносмесительных отдеж пай и исследован характер изменения производительности в зависі мости от структур систем управления процессом многокомпонентно-

го дозирования.

4.. Определен комплекс технических сродств и програметое обеспечение системы автоматизированного многокритериального управления бетоносыесителышми отделениями с гибкой перестройкой приоритетов, задаваемых на частные показатели оценки качества функционирования бетоносмэсвтелышх отделений.

Внедрение в ггоошгогенность.

Работа но проентированип и изготовлению опнтннх образцов системы автоматического управления дозаторами дискретного действия на элементах УСЭША создаян в Алма-Атинском автомобильно-дорояном институте и Алма-Атинском ПКБ АСУ и внедрены на заводах 2БИ-І.З, ДСЗНТ г. Душанбе, КСМ и ДСК г. Кзыл-Орда. Система автоматического управления дозированием дискретного действия, шнимизирувдая погрешность дозирования депонта, в настоящее время установлена а работает на выше перечисленных заводах.Вна-дрена методика расчета компонентов цементобетонних смесей и методика поэтапного дозирования. Отдельные положения диссертации в качестве руководящих мгтерпалов для проектирования и расчетов внедрены в НПО "Системотехника" (г. Алма-Ата), Казахском научно-техническом инженерном центре автоматизированных систем управления.

Аррбадйя. Общее содеркание диссертации отрааино в 16 печатных работах автора, включая монографии: Ш.Б.Биттеев. Системное обеспечение качества стройматериалов. - Алма-Ата: Наука, 1990 (12,75 и.л.); М.М.Телеытаев, Ш.Б.Бигтеев, А.Г.Акчурин. Пневматическая система автоматического управления беп жосмесительными узлами "ПАБС7-І". - Алма-Ата: Кайнар, 1990 (11,6 п.л.); Ш.Б.Бнт-теев, Г.И.Ломовацкий, А.Г.Акчурин, Д.З.Адильбеков. Компьютерное управление качеством продукции. - Алма-Ата: Наука, 1990 (9,76

10
п.л.); А.Г.-.огеурин, Ш.Б.Биттеев, В.А.Воробьев, В.А.Горшков,Д.Н.
Суворов. Моделирование, оптимизация и управление в производстве
сборного железобетона. - Алма-Ата: Гылым, І99І (9,4 п.л.), а та-
кке в 2 авторских свидетельствах и 10 статьях. Сделаны 4 докла
да на всесоюзных научно-технических конференциях АН СССР, АН
УССР, АН БССР, п.г.т. Славскоэ Львовской области УССР (с публи
кацией тезисов) в период с I989-I99I гг.; на всесоюзном семина
ре по теории многокомпонентных случайных систем в кибернетике в
1982 г. (г. Ташкент), на всесоюзной научно-технической конферен
ции "Проблемы автоматизации процессов взвешивания и дозирования?
1990 (г. Одесса), всесоюзной конференции по развивающимся систе
мам АН СССР, АН УССР, Институт кибернетики им. Глушкова, п.г.т.
Славское Львовской обл., 1991 г. ^.

Объем работы. диссертационная работа изложена Haj 7J страницах машинописного текста, содержит 40 рисунков, 23 таблицы и состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы из 125 наименований и прилохений.