Содержание к диссертации
Введение 6
Обоснование задачи исследования 13
1.1. Обсуждение и формулировка задачи исследования. 13
1.1.1. Проблема построения описания сложного динамического объекта управления 13
1.1.2. Задача выбора морфологического описания сложного динамического объекта оперативного управления 15
1.2. Характеристика класса исследуемых объектов 19
1.2.1. Класс объектов исследования 19
1.2.2. Система оперативного управления рассматриваемого класса объектов 26
1.3. Исходные данные к синтезу систем оперативного управления 31
1.3.1. Анализ существующих методик и принципов синтеза систем управления 32
1.3.2. Исходные данные к синтезу 34
1.4. Обоснование критериев системного анализа объектов оперативного управления 35
1.4.1. Эффективность и критерии синтеза системы оперативного управления 35
1.4.2. Основной критерий системного анализа объектов оперативного управления и понятие оперативной управляемости объектов в критериальном пространстве 41
Выводы 46
Постановка задач анализа 48
2.1. Задача выбора границ 00У 48
2.1.1. Исходные предпосылки 48
2.1.2. Постановка задачи выбора границ объекта оперативного управления 49
2.1.3. Алгоритм решения задачи по критерию оперативной управляемости. 51
2.2. Задача оперативной наблюдаемости 54
2.2.1. Состояние динамического объекта управления и его свойства 55
2.2.2. Исходные данные и алгоритм решения задачи оперативной наблюдаемости 61
2.3. Анализ условий оперативной координируемости технологических процессов 70
2.3.1. Предварительные замечания и исходные предпосылки решения задачи 70
2.3.2. Постановка задачи 75
2.3.3. Алгоритм решения задачи 78
2.4. Напряженность футщионирования объекта оперативного управления 79
2.4.1. Исходные предпосылки исследования напряженности 79
2.4.2. Исходные данные исследования напряженности 82
2.4.3. Постановка задачи исследования напряженности функционирования объекта 84
Выводы 85
3. Результаты решения основных задач анализа в задаче выбора морфологического описания объектов оперативного управления 87
3.1. Классификация результатов имитационных экспериментов 87
3.1.1. Еыбор методов классификации 87
3.1.2. Критерий качества классификации в задачах анализа объектов оперативного управления 88
3.2. Результаты решения основных задач анализа на примере горнообогатительного комбината 95
3.2.1. Результаты решения задачи выбора границ объекта оперативного управления 95
3.2.2. Результаты решения задачи оперативной наблюдаемости 100
3.2.3. Результаты исследования оперативной координируемое™ 117
3.2.4. Исследование оперативной напряженности 125 Выводы 135
4. Методика системного анализа динамики материальных потоков объектов оперативного управления 137
4.1. Цель проведения системного анализа объектов оперативного управления 137
4.1.1. Исходные предпосылки 137
4.1.2. Системный анализ объектов управления 138
4.2. Методика системного анализа и результаты ее • применения при исследовании горнообогатительного
комбината как объекта оперативного управления 141
4.2.1. Анализ функционального назначения объекта оперативного управления 141
4.2.2. Анализ временных рядов 146
4.2.3. Построение имитационной динамической модели объекта оперативного управления 152
4.2.4. Состав и содержание работ по проведению системного анализа 163
4.2.5. Результаты использования методики в решении задачи выбора морфологического описания на примере горнообогатительного комбината 167
Взводы 170
5. Машинные шжтационные эксперименты в системном анализе объектов оперативного управления 171
5.1. Исходные предпосылки экспериментального изучения 00У методом имитационного моделирования 171
5.1.1. Обще положения 171
5.1.2. Исходные данные имитационного моделирования . 172
5.2. Описание имитационных экспериментов 173
5.2.1. Эксперименты по оценке вектора оперативной управляемости 173
5.2.2. Имитационные эксперименты в решении задачи оперативной наблюдаемости ' 175
5.2.3. Имитация 00У в решении задачи оперативной координируемости 179
5.2.4.Имитационные эксперименты в исследовании оперативной напряженности функционирования объектов 181
Заключение ' 185
Список использованной литературы 189
Приложения 197
Сведения о внедрениях 236
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В настоящее время идет широкое внедрение вычислительной техники и экономико-математических методов в практику управления производством. Это требует наличия хорошо разработанных методик построения формализованных описаний объектов управления. Однако до настоящего времени ка -чество модели объекта управления в большей степени определялось искусством разработчика, чем строгими научными рекомендациями.
Особенно остро стоит вопрос построения формализованного описания сложных динамических объектов оперативного управления (ДООУ). Под оперативным управлением понимается совокупность целенаправленных воздействий на объект для достижения заданной программной траектории. Характерной особенностью такого управления динамическими объектами является малая длительность интервалов принятия решений, динамический характер изменения материальных потоков, высокая неопределенность последствий управления.Все это делает исследование указанных объектов и вопросов оперативного управления особо сложной проблемой. Разрешение этой проблемы невозможно без надежного инструмента исследования - формализованного описания объекта.
Указанные особенности оперативного управления определяют ряд противоречивых требований к модели объекта: необходимость учета большого числа факторов различной природы, определяющих все многообразие динамики объекта, максимальная простота модели, обеспечивающая возможность ее использования в реальном времени.
Необходимость повышения эффективности оперативного управления сложными производствами на базе математических моделей, отсутствие научно-обоснованных методов конструирования моделей, высокая стоимость и трудоемкость анализа сложных технологий все это определяет актуальность исследования вопросов и методов построения описания динамических объектов оперативного управления.
Цель и задачи исследования. Одним из важнейших этапов построения описания является этап определения морфологии этого описания (модели). Исходя из этого, целью исследования ставится, разработка методики анализа динамического объекта оперативного управления, позволяющей получить наилучшее с точки зрения оперативного управления морфологическое описание объекта.
Основные задачи, вытекающие из цели:
- определение критериев анализа динамических объектов оперативного управления;
- постановка и исследование набора задач, обеспечивающих построение морфологического описания:
- задача выбора границ объекта управления (описания);
- задача определения координат состояния и частоты их из -мерения (оперативной наблюдаемости);
- задача исследования оперативной координируемоети техно -логических процессов;
- исследование ограничений на оперативные управляющие воздействия (задача оперативной напряженности);
- разработка алгоритмов и программ решения указанных задач.
Методы исследования, применяемые в работе - методы системного анализа, имитационного моделирования, анализа временных рядов и матстатистики, кластер-анализа, теории управления, теории принятия решений.
Научная новизна результатов.
І. В работе предложена векторная оценка оперативной управляемости объекта в критериальном пространстве; обосновано ее использование в качестве критерия анализа ДООУ.
2. Решена задача выбора наиболее предпочтительных границ объекта оперативного управления (описания) по используемому критерию анализа.
3. Дано решение задачи определения набора координат состояния ДООУ, подлежащих имитации и контролю в процессе оперативного управления; частота контроля координат определяется с учетом скорости их реакции на ресурсы управления.
4. Исследована зависимость ограничений на скорость ввода ресурсов оперативного управления от уровня этого ресурса, находящегося в производстве.
5. Определены условия иерархического и автономного (децентрализованного) оперативного управления технологическими процессами, образующими единый производственный процесс.
Практическая ценность.
Полученные в работе результаты позволяют выдать конкретные рекомендации по изменению системы оперативного управления ДООУ с целью стабилизации технологических процессов, уменьшению простоя оборудования и снижению потерь в оперативном управлении.
Получаемое в результате исследования описание ДООУ, может быть использовано в виде имитационной модели в процессе принятия оперативных решений. Модели, обеспечивающей требуемую неопреде -ленность прогноза последствий управления, обладающей минимально допустимой сложностью, требующей минимум оперативно измеряемой информации о состоянии ДООУ.
Содержащаяся в диссертации последовательность задач может рассматриваться как основа методики системного анализа объектов оперативного управления в рамках организационно-технологических (интегрированных) АСУ.
Использование указанных практических результатов работы,например, для горнообогатительного комбината "Удачнинскии" объеди нения "Якуталмаз" позволяет снизить потери от оперативного управления с 1490 до 700 рублей в смену, стабилизировать шихтовку руд в рудопотоке: уменьшить нарушение шихтовки в среднем с 30 % до 8 %.
йшдрение результатов работы. На базе разработанной методики анализа, включающей результаты диссертационной работы, было проведено предпроектное обследование и составлено техническое задание на проектирование автоматизированной системы оперативного управления "Удачнинского" горнообогатительного комбината произ -водственного объединения "Якуталмаз", в соответствии с Постановлением Совета Министров СССР от 24 октября 1980 г. по развитию алмазодобывающей промышленности СССР, что обеспечивает 68 тыс. рублей ожидаемого годового дохода.
Задачи анализа динамических объектов, поставленные автором, были решены для Мирнинского рудника объединения "Якуталмаз" при разработке и внедрении системы оперативного управления основным производством. Методика системного анализа, изложенная в диссертационной работе, была применена при проектировании автоматизи -рованнои системы оперативного управления пластмассового производства предприятия п/я A-I456. Экономический эффект составляет 20 тыс.рублей в год.
Диссертационная работа проводилась в рамках НИР Новосибирского электротехнического института по темам: "Оперативное управле -ние основным производством ГОКа "Удачнинский" ПО "Якуталмаз" (№ гос.регистрации 79022613) и "Разработка структуры и алгорит -мов АСУ производственным процессом" (Л» гос.регистрации -01823027040 и 0І830І44І5).
Основные методические положения и результаты работы используются в учебном процессе в курсах "Автоматизированные системы управления предприятиями", "Основы построения АСУ", "Проектдро вание подсистем и звеньев АСУ".
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:
УІ Всесоюзном симпозиуме (с участием ученых социалистических стран) "Эффективность, качество и надежность эрготехничес -ких систем" (г.Новгород, 1981 г.);
Всесоюзной научно-технической конференции "Создание коми -лексных систем управления на предприятиях машиностроения с ис -пользованием ЭШ" (г.Омск, 1979 г.);
Всесоюзном научно-техническом семинаре "Управление при наличии расплывчатых категорий" (г.Кишинев, 1978 г.);
Областной научно-технической конференции "Опыт эксплуатации и современные тенденции развития АСУ" (г.Омск, 1976 г.);
Теоретических семинарах кафедры АСУ НЭШ, кафедры прикладной математики ТЛИ, кафедры автоматизации и процессов управления ЛЭТИ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ и одно учебно-методическое пособие.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка используемой литературы, приложения и сведений о внедрении.
Первый раздел содержит обсуждение и формулировку задачи исследования - задачи выбора морфологического описания Д00У. Здесь же приведено определение класса объектов исследования, сложность которых требует в качестве инструмента анализа использовать методы имитационного моделирования. Основное внимание в разделе уделено обоснованию критерия анализа Д00У, которое построено по схеме - определение критериев эффективности систем оперативного управления (СОУ), определение на их основе критериев синтеза СОУ, конструирование критериев анализа, согласованных с критериями синтеза. Полученные критерии анализа объединяются в вектор оперативной управляемости ДООУ в критериальном пространстве.
Второй раздел содержит постановки основных задач диссертации. Каждой задаче соответствует подраздел, содержащий исходные данные ее решения, необходимые теоретические выкладки и закономерности функционирования реального объекта управления, используемые при постановке задачи.
Третий раздел начинается рассмотрением вопросов классификации результатов имитационных экспериментов, являющихся основным источником информации в решении задач данного исследования. Здесь обоснован выбор методов и критериев качества классификации. Раздел содержит результаты решения основных задач для конкретного объекта оперативного управления.
Четвертый раздел посвящен изложению основных этапов методики анализа объектов оперативного управления, обеспечивающей построение морфологического описания ДООУ. Выполнение каждого этапа и результат применения методики продемонстрировано на примере горнообогатительного комбината.
Пятый раздел включает описание имитационных экспериментов, проводимых для решения каждой из задач анализа. Такое описание состоит в задании начальных условий, управляющих и возмущающих воздействий, нормативно-справочной информации имитационной модели.
Заключение содержит основные теоретические и практические результаты и выводы по работе.
На защиту выносится:
- метод решения задачи выбора границ динамического объекта оперативного управления и его описания по векторному критерию оперативной управляемости в критериальном пространстве;
- метод решения задачи выбора имитируемых и контролируемых координат объекта управления;
- метод определения частоты контроля координат ДООУ;
- метод определения условий иерархического оперативного управления;
- метод определения ограничений на оперативные управления, определяемых уровнем оперативного ресурса управления в объекте;
- методика анализа ДООУ.
![Анализ, моделирование и алгоритмизация процесса диагностики вертебрально-базилярной недостаточности на основе инструментальных методов исследования [Электронный ресурс]](/i/i/4465/168237.png "Анализ, моделирование и алгоритмизация процесса диагностики вертебрально-базилярной недостаточности на основе инструментальных методов исследования [Электронный ресурс] Кривцова Людмила Ивановна")
