Введение к работе
1. Актуальность темы исследования
В процессе синтеза автоматических систем регулирования (АСР) инженер решает задачу выбора варианта системы из множества альтернатив, обеспечивающих достижение заданной цели. Появление цифровых систем обусловило актуальность этой задачи из-за новых вариантов и дополнительных возможностей, свойственных программно реализуемым регуляторам. Ее решение предусматривает не только всесторонний анализ множества возможных вариантов системы, но и генерацию этого множества, что не выполняется существующими системами автоматизированного синтеза АСР и требует грамотного использования большого количества разнообразных методов, в том числе и содержательных. Поэтому эффективность системы регулирования полностью зависит от квалификации, опыта и интуиции инженера.
В этой связи возникает задача формализации содержательных методов генерации, анализа и выбора, а также разработки 'математического и информационного обеспечений для использования в информационных технологиях (ИТ) синтеза АСР, реализуемых средствами вычислительной техники. Для ее решения наиболее предпочтительно применение методой искусственного интеллекта и теоретико-множественного моделирования для систематизации и структуризации предметной области (АСР и ИТ синтеза).
Необходимость учета разноплановых особенностей АСР объясняет, целесообразность разработки ИТ синтеза определенного класса систем. Рассматриваемый в работе класс систем для перерабатывающей промышленности образуют линейные адаптивные системы цифрового регулирования для одномерны./ объектов с временным запаздыванием, Представленные линейными моделями типа "вход-выход".
Диссертационная работа выполнена в соответствии с программой работ Государственного комитета Российской Федерации по высшему образованию по теме "Исследование и разработка математических моделеіі оптимизации и принятия решений при автоматизированном проектировании"; программой работ Головного Совета ГКВО РФ по автоматике и системам управления по теме "Моделирование информационных технологий и разработка инструментальных средств управления процессами и производствами"; научно-технической региональной программой "Черноземье".
Цель и задачи работы . Целью работы является построение теоретико-множественных моделей информационных технологий синтеза систем регулирования технологических параметров и создание на их основе математического и информационного обеспечений интеллектуальной системы синтеза цифровых регуляторов.
Для достижения указанной Цели были поставлены и решены следующие задачи:
-
построение и исследование теоретико-множественных моделей информационных технологий синтеза АСР, обеспечивающих формальное представление и структуризацию предметной области;
-
разработка информационных моделей АСР и ее элементов как объектов базы знаний, выбор модели представления знаний, используемых в процессе синтеза;
-
разработка общей методики автоматизированного синтеза структурно и параметрически определенной АСР;
-
разработка алгоритмов автоматического синтеза вариантов структур систем регулирования;
-
усовершенствование корневого метода параметрического синтеза цифровых систем регулирования с целью использования в составе интеллектуальной системы синтеза и в адаптивных системах управления;
-
апробация полученных результатов на примере синтеза цифровых систем регулирования технологических параметров процесса дегидрирования бутана.
Методы исследования. В работе использованы методы математического моделирования, теории формальных систем, множеств, выбора и принятия решении, искусственного интеллекта, управления и регулирования.
Научная новизна основных результатов диссертационной работы заключается:
в разработке теоретико-множественных и информационных моделей систем регулирования технологических параметров, которые позволяют формализовать содержательные методы синтеза этих систем;
в разработке состава и структуры базы знании для обеспечения функционирования информационных технологии автоматизированного синтеза систем регулирования;
в определении общей методики, позволяющей унифицировать решения задач структурного и параметрического синтеза систем регулирования;
в построении алгоритмов генерации альтернативных вариантов структуры системы регулирования, анализа и выбора на множестве альтернатив;
в усовершенствовании метода параметрического синтеза цифровых
автоматических регуляторов для адаптивных систем в условиях ограниче
ний на управление. .
Практическая значимость работы состоит в разработке формальной методики, математического и информационного обеспечений синтеза как основы создания человеко-машинных технологий проектирования, позволяющих разрабатывать и исследовать альтернативные варианты как ггруктурно, так и параметрически определенных систем регулирования; наращивать технологии синтеза за счет формализации содержательных методо»: а также в разработке эффективного метода, синтеза линейных
адаптивных регуляторов с учетом затрат на управление применительно к объектам перерабатывающей промышленности.
Использование результатов работы позволит осуществлять многовариантный сквозной синтез АСР, ускорить и повысить качество проектирования АСР при снижении влияния человеческого фактора.
Реализация результатов работы. Результаты работы переданы ію актам АОЗТ "Инженерные системы автоматизации", "Инженерные системы автоматизации в промышленности" и использованы при разработке математического и информационного обеспечений систем управления технологическими процессами.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных конференциях "Математические методы в химии и химической технологин"(г. Тула, !99бг., г. Новомосковск, 1997г.), "Математика, компьютер, образование" (г. Дубна, 1996г), Всероссийской конференции "Повышение эффективности методов и средств обработки информации" (г. Тамбов, 1997г), а также на научных конференциях профессорско-преподавательского состава и научных работников Воронежской государственной технологической академии.
Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 12 публикациях.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка используемой литературы и приложений. Основной текст изложен на 183 страницах, работа содержит 42 таблицы и 49 рисунков.