Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы при разработке автоматизированных систем управлешїя сложными технологическими комплексами все более широкое применение находят многоуровневые иерархические системы управления. В этих системах весь технологический процесс разбивается на отдельные части (подсистемы) и для выработки решения реализуется один из методов иерархического управлешїя. Наиболее перспективно применение иерархических систем управления ігри создании распределенных автоматизированных систем управлешїя (РАСУТП) на Зазе микропроцессорной техники, когда каждый крупный агрегат гехнодогичекого процесса управляется собственной микро-SBM.
При разработке РАСУТП сложной химико-технологической системы (СХТС) с использованием декомпозиционного подхода необходимо решить следующие три вазкные проблемы: выбор структуры РАСУТП, выбор метода декомпозиции, разработка эффективных алгоритмов решения задачи /правдения в соответствии с используемым методом декомпозиции.
В диссертационной работе рассматривания вопросы, возникающие три решении указанных-проблем на примере автоматизации реакторного отделения технологического потока производства технического углерода (ТУ). Основными задачами, решаемыми при автоматизации рассматри-заемой СХТС являются повышение качества продукта, сокращение техно логических затрат, повышение производительности оборудования, зреиени его безаварийной работы. Для -реализации задачи управления ]ХГС в среде РАСУТП используются методы декомпозиционной оптимиза-гии. В соответствии с названными методами осуществляется декомпозиция исходной задачи на ряд локальных задач меньшей эазмерности и формируется координирующая задача, согласующая зешения локальных задач. При этом эффективность декомпозиционных іетодов существенно зависит от разбиения СХТС на подсистемы.
Несмотря на большое число работ, повященных выбору структуры уюжных систем управления, вопросы разбиения СХТС на подсистемы, зыбора типа комплекса технических средств (КТО, числа станций 'АСУТП, состава и характеристик КТС разработаны еще недостаточно. )собые трудности вызывает определение оптимального числа подсистем ІХТС, поскольку данная задача относится к классу комбинаторных жстремальных задач, решение которых в общем случае может быть [айдено лишь полным перебором всех допустимых вариантов. В связи с
ьти-v пробила ресработгн э^ентивнигс методо шб-чр-. чнгл: пздситеї*.' СХТС является одной из наиболее актуальних е научном п прикладної.;
ОМЫ Г, Jib '-
Цель работы. Цельк настояне»? работы яеляестя разработка эффективных методов выбора структуры распределенных АСУТП к алгоритмов оптимального управления к последующая их реализация на прюлвре ГАСі' СХТС реакторного отделения технологического потоке ТУ.
Метода исследований. В процессе решение поставленных задач із диссертации использованы методы общего системного анализа сложных гфоизЕэдственнш: комплексов, теории декомпозиционного оптимального управления, теории множеств, современные методы исследований с использованием ЭВМ.
Научная новизна. Не основании теоретического анализа и проведенных в работе вычислительных экспериментов впервые получено общее выражение, согласно которому, при выполнении некоторых сформулированных в работе условие оптимальное число подсистем, минимизируйте е затраты машинного времени на решение задачи оптимального управления СХТС, пропорционально квадратному корню из суммарной размерности векторов управлений подсистем СХТС.
Предложен эвристический алгоритм основанный на анализе соотношения трудоемкости (времени) решения локальных задач и задачи координации позволяющий значительно сократить, затраты машинного времени при решении задачи определения оптимального числа подсистел
Предложена методика выбора структура РАСУТП, основанная ж декомпозиции общей задачи выбора структуры на ряд последовательны? зтапов.
Сазработана экспериментально-аналитическая модель реактора ТУ, пригодная для целей оптимизации и удовлетворяющая требовашта компромисса W'sav сложностью расчетных соотношений модели и степенью адекватности в широком диапазоне изменения переменных.
Предложена методика определения потерь от недостаточной оперативности системы управления к надежности комплекса технически: средств (RTC) РАСУТП.
Практическая значимость. Практическая ценность результатов ра боты состоит в том, что разработанные метода и алгоритма могу применяться при решении задач проектирования її реализации РАСУТП предназначенных -для автоматизации СХТС.
Разработанные алгоритмы решения задачи оптимального управле
і реакторным отделением технологического потока производства реализованы на алгоритмическом языке Паскаль, входящим в состав тематического обеспечения АСУТП.
Предложена двухуровневая иерархическая структура РАСУ СХТС шторного отделения технологического потока производства ТУ, лгяческая реализация которой предусмотрена на базе управляющего гкслктельного комплекса Димиконт Д-І30.
Результаты работы оформлены в виде.типовых проектных решений, :ета прикладных программ и переданы для внедрения на Ярославском г с озшдаемым экономическим эффектом от использования 450 тыс. 5лен в год.
Аггробация работы. Основные результаты работы докладывались и задались на Всесоюзном научно-техническом совещании "Теоретичес->, и прикладные проблемы создания систем управления техкологичес-01 процессами" (г. Челябинск, 1990г.), на - VII Всесоюзной іференгпш "Математические метода в химии" (г. Казань, 1991г.), на ;еданиях кафедр Технической кибернетики и автоматики и хірматики и компьютерных, систем МИХМа в 19Э0-1992г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатних 5от, список которых приведен в заключительной части автореферата.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, гырех глав, списка используемой литературы и приложений. Работа юнена на 159 страницах машинописного текста, -содержит 31 ;унок и 12 таблиц.- Список литературы включает 90 наименований. илокение объемом 3 машинописных страницы.