Введение к работе
Актуальность темы. Современный этап развития дарового производства характеризуется резким повышением уровня автоматизации всего спектра жизненного цикла (ЖЦ) производства с целью сокращения времени разработки (проектирования) новых и совершенствования (улучшения) существующих технологий и оборудования, повышения качества продукции и производительности труда. Автоматизацией охвачены сфера конструкторской и технологической подготовки производства (ТПП). сфера научного поиска и исследования, сфера маркетинга и оценки социальной целесообразности выпуска новых изделий, сфера управления технологическими комплексами и производственным процессом. При этом актуальным является исследование класса систем 'управления объектами и процессами различной природы, характерной особенностью которых является наличие логических и динамических звеньев. Формализация их осуществляется а рамках теории логико-динамических систем (ЛДС) для моделирования и управления многорежимными объектами. Многорежимностью же характеризуются большинство технологических процессов машиностроения, энергетики, электронной техники и др.
Актуальность постановки обусловлена широким охватом и ма-лоизученностью многорежимных, теплоэнергетических, объектов методами ЛДС. необходимостью учета их разнообразия и динамики, а также различий в логике проектных ситуаций. Это требует рассмотрение новых подходов и способов решения задач управления: систематизации абстрактных (автоматных) и конкретных моделей ЛДС исследуемого объекта, определения свойстз моделей (управляемость, наблюдаемость, координируемость, достижимость, устойчивость) и областей решений (общие, частные), исследования логико-динамических формализмов -соответствии к др.
Целью диссертационной работы является разработка' математического списания логико-динамических систем управления с учетом свойств и ограничений накладываемых обобщенным конечным автоматом. В соответствии с поставленной целью возникла необходимость в решении следующих взаимосвязанных задач: уточнения логико-динамической модели с учетом процессов пе-
реключения, протекающих на гиперповерхностях: формулировки определений основных свойств ЛДС и доказательства теоремы о существовании и единственности решений логико-дифференциалъ-ных уравнений: аппроксимации аналитических решений логико-дифференциальных уравнений; .применение методов логико-динамических структур для моделирования и управления многоре-жимными теплоэнергетаческимя объектами (МТО).
Объектом исследования являются многорежимные теплоэнергетические объекты (тепловые электростанции и их элементы: парогенератор, топочная камера, и т.д.), динамика функционирования которых списывается логико-дифференциальными уравнениями.
Методы исследования. При выполнении диссертационной работа использозаны теория управления, теория дифференциальных уравнений с разрывными правыми частями (к которым сводятся логико-дифференциальные уравнения), теория графов, теория соответствий, теория матриц, теория логико-динамических систем, методы имитационного моделирования, векторно-матричные и численные методы.
Научная новизна работы:
предложена математическая модель ЛЛС с учетом влияния обобщенного автомата и процессов, протекающих на гиперповерхностях переключений, сформулированы определения основных ее свойств;
доказана теорема о существовании и единственности решений логико-дифференциальных уравнений, с учетом ограничений накладываемых обобщенным конечным автоматом;
предложены алгоритмы формирования логико-динамических моделей составных элементов многорежимного теплоэнергетического объекта:
разработана логико-динамическая система управления топочным процессом с различными значениями коэффициента избытка воздуха.
Практическая ценность. Еыполнено моделирование топочных процессов теплоэнергетического объекта как логико-динамической системы. Разработаны алгоритмы и комплекс программ, применимый к широкому классу технических систем, описываемых логико-дифференциальными уравнениями.. Предложены алгоритмы и
логико-динамические структуры управления теплоэнергетическим объектом.
Направление паботы. Работа выполнена в соответствии с темой 7.6.3: " Разработка структуры и алгоритмического обеспечения систем поддержки исследований жизненных циклов объектов со слоимой структуры ", а также ГКНТ тема 2.1. 9.1. " Ра^г-аботка принципов построения интеллектуальных систем проектирования и управления детерминированной и нечеткой технологической среды ". а также ряда хоздоговорных работ НПО "Кибернетика".
Достоверность результатов. Выводы и рекомендации, содержащиеся в диссертационной работе, обоснованы проведенными теоретическими и экспериментальными исследованиями. .Их достоверность подтверждается расчетшя различных вариантов на ЭВМ, а также внедрением результатов исследований в НИОКР по созданию автоматизированной информационно-измерительной системы по контролю и управлению экологической обстановкой в промышленных зонах ГПУ "Шуртангаз" и "Мубсрекгаз", что позволило минимизировать содержание вредных веществ в отходящих газах установившихся и динамических режимов работы устройств сероочистки природного газа и в других технологических процессах.
На защиту выносится следующие основные положения:
- доказательства теоремы о существовании и единственности
решений системы логико-дифференциальных уравнений-с учетом
процессов переключения, протекающих на гиперповерхностях;
-логико-динамические модели составных элементов многорежимных объектов и алгоритмы управления ими;
система управления топочным процессом с различными значениями коэффициента избытка воздуха в широком изменения нагрузки котла как многорежимным логико-динамическим объектом;
алгоритмы решения оптимизационных задач (минимизации совокупного токсичных веществ) в виде логико-алгебраических уравнений.
Апробация работы. Основные материалы и результаты диссертационной работы докладывались: на второй республиканской
- ь -
конференции "Методологические и прикладные аспекты систем автоматизированного проектирования в отраслях народного хозяйства" (Ташкент 1985); на республиканской научно-технической конференции "Математические модели процессов и конструкций энергетических турбомашин в системах их автоматизированного проектирования (Харьков 1935г.); на научно-технической конференции "Моделирование и управления техническими системами" (Ташкент 1ЭЭ1), на научных семинарах лаб. УДПК КК с ВЦ АН РУз, в лаборатории "Моделирования к автоматизации паротурбинных 'установок" Института проблем машиностроения АН УССР. г. Харьков. НУЦ "ФАНУМ" АН РУз и кафедры АПН ТашГТУ (Ташкент 1991-95Г.Г.).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 5 статьях (две из которых депонировании) и 7 тезисах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из^Йнаиме-нований и приложения, содерхмт^^ страниц, иллюстрирована"^ рисунками и _2_таб лицами.
Автор выражает глубокую признательность д.т. н. Каххаро-ву Т.К. и к.т.н. Абдукадырову А.А. за научные консультации и помощь в работе.
Похожие диссертации на Логико-динамические модели и алгоритмы управления многорежимными теплоэнергетическими объектами
