Применение формализма гибридных систем в моделях управления переключаемыми производственными процессами : с приложениями к задачам горной промышленности

Применение формализма гибридных систем в моделях управления переключаемыми производственными процессами : с приложениями к задачам горной промышленности

Автор: Валуев, Андрей Михайлович

Шифр специальности: 05.13.18

Научная степень: Докторская

Год защиты: 2008

Место защиты: Москва

Количество страниц: 420 с. ил.

Артикул: 4401187

Автор: Валуев, Андрей Михайлович

Стоимость: 250 руб.

Применение формализма гибридных систем в моделях управления переключаемыми производственными процессами : с приложениями к задачам горной промышленности  Применение формализма гибридных систем в моделях управления переключаемыми производственными процессами : с приложениями к задачам горной промышленности 

ВВЕДЕНИЕ.
1. ПРОБЛЕМА МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПЕРЕКЛЮЧАЕМЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ.
1.1. Общие подходы к моделированию производственных процессов
В ЗАДАЧАХ УПРАВЛЕНИЯ.
1.1.1. Математические мидели производственных процессов и комплексов работ в задачах управления
1.1.2. Методы оптимизации динамических моделей производственных систем.
1.1.3. Учет неопределенностей в задачах распределения ресурсов производственных систем. Компенсация возмущений
1.1.4. Метод имитационного моделирования в задачах производственного управления.
1.2. Переключаемые производственные процессы и проблема их моделирования
1.2.1. Характерные случаи переключаемых производственных процессов и их качественные свойства.
1.2.2. Модели процессов со смешанной динамикой.
1.3. Возмущения внутренних и внешних условий переключаемого производственного процесса и задачи их моделирования и компенсации .
1.4. Особенности задач управления горным производством
Выводы по главе
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ КЛАССА ГИБРИДНЫХ СИСТЕМ, МОДЕЛИРУЮЩЕГО ПЕРЕКЛЮЧАЕМЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
2.1. Классификация типовых взаимосвязей, описывающих переключаемые производственные процессы
2.1.1. Непрерывная динамика процессов производства выполнения работ, разделение ресурсов между работами
2.1.2. Материальные потоки и взаимосвязи, относящиеся к процессу транспортирования. Непрерывная динамика процессов храпения
2.1.3. Качественная динамика производственных и обслуживающих процессов. Ограничения на момент переключения.
2.1.4. Критерии оптимальности и другие соотношения, характеризующие цели планирования.
2.2. Особенности моделирования производственных процессов добычи полезных ископаемых
2.2.1. Моделирование положений горных работ в задачах годового и долгосрочного планирования
2.2.2. Моделирование положений горных работ в задачах внутригодового планирования.
2.2.3. Геологические характеристики элементов карьерного поля в зависимости от организационнотехнологических схем
2.3. Формулировка общей модели переключаемого производственного процесса
2.3.1. Общая модель событийнопереключаемого процесса.
2.3.2. Коммутативность переключений
2.4. Варианты формулировки модели переключаемого производственного процесса. Сценарные представления
2.5. Разновидности общей модели
2.5.1. Задача планирования комплекса работ без дополнительных взаимосвязей
2.5.2. Условия. при которых совокупности соотношений модели переключаемого процесса имеют линейную форму.
Выводы по главе 2.ИЗ
3. КАЧЕСТВЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВВЕДЕННОГО КЛАССА ГИБРИДНЫХ МОДЕЛЕЙ И ЗАДАЧ
ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕКЛЮЧАЕМЫМИ ПРОЦЕССАМИ
3.1. Условия КОНЕЧНОСТИ количества переключений и ограниченность множества траекторий.
3.2. Вариации управления и траектории.
3.3. Изменение сценария процесса
3.4. Условия оптимальности в динамических и квазидинамических задачах.
3.4.1. Условия оптимальности для регулярных задач нелинейного программирования
3.4.2. Декомпозиция по множеству ограничений и преобразование условий оптимальности.
3.4.3. Необходимые условия оптимальности событийнопереключаемых процессов.
3.5. Условия оптимальности в задаче планирования комплекса работ без дополнительных ВЗАИМОСВЯЗЕЙ.
3.5.1. Уравнение Белл.мана и синтез оптимального управления
3.5.2. Необходимые и достаточные условия оптимальности
Выводы ПО ГЛАВЕ 3.
4. ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ОПТИМИЗАЦИИ ПЕРЕКЛЮЧАЕМЫХ ПРОЦЕССОВ.
4.1. Декомпозиция по множеству ограничений в задачах ОПТИМИЗАЦИИ ДИНАМИЧЕСКИХ И ИЕРАРХИЧЕСКИХ СИСТЕМ.
4.1.1. Определение класса декомпозиционных схем.
4.1.2. Декомпозиционная схема обобщенного метода локальных сечений.
4.1.3. Декомпозиционная схема по типу метода блочной факторизации
4.1.4. Комбинированные декомпозиционные схемы.
4.2. Гибридный декомпозиционный метод в дш 1лмических и
ИЕРАРХИЧЕСКИХ ЗАДАЧАХ ОПТИМИЗАЦИИ С ОГРАНИЧЕНИЯМИ ОБЩЕГО ВИДА.
4.2.1. Первый алгоритм для стандартной оптимизационной задачи
4.2.2. Второй алгоритм для стандартной оптимизационной задачи
4.2.3. Алгоритм решения минимаксной задачи и задачи поиска допустимого решения.
4.3. Скорость сходимости декомпозшщонного метода возможных НАПРАВЛЕНИИ И ЕЕ ПОВЫШЕНИЕ.
4.3.1. Локальная скорость сходимости.
4.3.2. Двухфазный декомпозиционный метод оптимизации со сверхлинейной скоростью сходимости
4.4. Точные конечные методы оптимизации распределения ресурсов
4.4.1. Задача оптимизации выполнения комплексов работ, характеризуемая линейными взаимосвязями.
4.4.2. Точное решение кусочнолинейных аппроксимаций задач с нелинейностями специального вида, характерного для задач планирования переключаемых процессов.
4.5. Метод поиска с возвратом в задаче выбора оптимального СЦЕНАРИЯ ПЕРЕКЛЮЧАЕМОГО ПРОЦЕССА.
4.5.1. Вычисление первоначального псевдоплана
4.5.2. Переход к близкому сценарию.
4.5.3. Выбор оптимального сценария.
4.6. Исследование вычислительных и программных аспектов решения задач оптимизации развития горных работ на карьерах
4.6.1. Оптимизация положений горных работ на секторной модели с линейными ограничениями
4.6.2. Оптимизация развития горных работ на контурной и секторной модели с нелинейными ограничениями.
4.7. Вычислительный опыт.
Выводы по главе
5. МОДЕЛИ И МЕТОДЫ КОРРЕКЦИИ ПЛАНОВ В ПРОЦЕССЕ ИХ РЕАЛИЗАЦИИ.
5.1. Качественная характеристика факторов неопределенности, ситуаций и ресурсов коррекции плана при реализации календарных ПЛАНОВ.
5.1.1. Качественная характеристика факторов неопределенности внутренней и внешней среды как возмущений производственного процесса
5.1.2. Типичные качественные ситуации изменения прогнозного внутренней и внешней среды и ресурсы их компенсации.
5.1.3. Характерные ситуации и средства их компенсации для горного производства на примере открытой угледобычи.
5.2. Система моделей процесса функционирования производственной системы с возмущениями и управлением.
5.3. Метод инвариантного синтеза для переключаемых производственных процессов
5.4. Моделирование случайных факторов функционирования производственной системы на примере угольного карьера.
5.4.1. Пространственное распределение характеристик полезного ископаемого как случайная функция.
5.4.2. Влияние погодных условий и их моделирование.
5.4.3. .Моделирование отказов оборудования и временной нетрудоспособности работников.
5.4.4. Моделирование экономических и транспортных ограничений на объемы поставок угля
5.5. Имитационное моделирование реализации календарных планов
открытой угледобычи
5.5. . Имитационное моделирование статических случайных факторов.
5.5.2. Имитационное моделирование динамических случайных факторов.
5.5.3. Моделирование изменения информации о характеристиках полезного ископаемого в пределах добычных участков.
5.5.4. Организация имитационного моделирования показателей календарных планов и их реализации.
Выводы по главе
6. МОДЕЛИРОВАНИЕ И РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ УПРАВЛЕНИЯ ГОРНЫМ ПРОИЗВОДСТВОМ.
6.1. Задачи годового планирования
б. 1.1. Общая характеристика задач годового планирования
6.1.2. Выбор и обоснование оптимального развития горных работ на
разрезе Нерюнгринский и возможной производительности разреза на среднесрочный период гг.
6.2. Задачи внутригодового планирования для типовых условий открытой угледобычи
6.2.1. Классификация типовых условий открытой угледобычи с позиций распределения ресурсов при планировании
6.2.2. Критерии и ограничения, выражающие цель стабильного функционирования комплекса добычных работ
6.2.3. Методика построения моделей задач текущего и оперативного планирования для конкретных условий из набора типовых соотношений
6.3. Примеры задач текущею и оперативного планирования для конкретных угольных карьеров3
6.3.1. Задача составления месячного технологического планаграфика добычных работ для условий разреза Богатырь.
6.3.2. Задача недельносменного планирования для условий разреза Восточный.
6.3.3. Совместное планирование показателей добычи и обогащения разрез Нерюнгринский
6.3.4. Исследование задач текущего и оперативного планирования для разреза Тугнуйский
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 6.
7. ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ПРОГРАММНОИНФОРМАЦИОННЫЕ СРЕДСТВА ФОРМИРОВАНИЯ И РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ УПРАВЛЕНИЯ П Е РЕ КЛЮЧАЕМ ЫМИ П РОЦЕССАМ И.
7.1. Языковой подход к описанию задач распределения ресурсов на основе формальной структуры модели управляемого производственного процесса
7. . 1. Проблема программной реализации и верификации системы моделей процессов с переключениями
7.1.2 Структура набора переменных и констант моделей задач планирования
7.1.3. Взаимосвязи между переменными модели. Формат описания модели в общем виде.
7.2. Метод интерпретации формальных описаний моделей
7.2.1. Алгоритм вычисление системы зависимостей.
7.3. Разработка программы для решения задач оптимизации развития горных работ с использованием языкового подхода.
7.4. Средства унифицированного построения информационной подсистемы управления переключаемыми процессами на основе формализованного описания моделей.
7.4.1. Набор решаемых задач.
7.4.2. Альтернативность в составлении плана.
7.4.3. Универсальная структура баз данных моделей
7.4.4. Основные решения по организации пользовательского интерфейса.
Выводы ПО ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Такие системы на разных участках траектории описываются разными уравнениями динамики, а условием окончания участка является достижение траекторией поверхности разрыва набор переменных управления и состояния при этом также может изменяться, а значения фазового вектора в начале следующего участка функционально выражаются через значения фазового вектора в конце предыдущего участка . Таким образом, переключение при достижении монотонно изменяющейся фазовой переменной порогового значения и фиксированный скачок значения фазовой переменной при переключении те условия, которые вытекают из характера переключаемых производственных процессов являются частным случаем условий моделей управляемых разрывных систем, и можно воспользоваться аналитическим аппаратом исследования последних , . Развитие моделей управления разрывными системами продолжилось и в дальнейшем, распространившись на управление ветвящимися траекториями 3, что также может иметь некоторое отношение к моделированию производственных процессов. Более важной, однако, явилась предложенная и разработанная в г. В.В. Величенко , , 8, 9 идея более широкого истолкования подобной модели как модели управления катастрофами. Форма модели в такой трактовке претерпела незначительные изменения, коснувшиеся преимущественной трактовки управлений как относящихся либо к сценам этапам процесса, т. Однако применительно к данной области применения модели впервые была выдвинута идея сценария процесса последовательности сцен, вообще говоря, не фиксированного и зависящего от управления, в противоположность фиксированному сценарию для задач управления движением космических аппаратов, породивших модели , , 3. Предложенная в работе 2 модель, сформулированная независимо от какихлибо зарубежных источников, уже полностью вписывается в сложившееся в е г. Великобритании и США научное направление формализации и исследования гибридных систем в задачах управления. Отличительная особенность гибридных систем состоит в сочетании черт дискретных автоматных моделей и традиционных моделей управляемых систем с непрерывными переменными управления и состояния в непрерывном времени. Трудно говорить о какомто едином понятии гибридных систем. Довольно общим является определение гибридного автомата, используемого для моделирования гибридных объектов и систем управления 9 XX, Х9, 2Х Д, , Iv, К . Здесь ,. Д., Д. XXX ИХ ,2хЛ дискретная функция перехода из одного состояния в другое, IvXX инвариантное множество, IXX множество начальных состояний, ОХХ2 выходное отображение. Другие определения , , , 4, 3, 8 детализируют условия перехода от одного дискретного состояния к другому, как правило, укладывающихся в представление переключения на многообразиях. Можно говорить и о моделях еще более сложных, состоящих из еще более математически разнородных элементов, объединяемых понятием интеллектного управления 7. Что касается условий оптимальности, то они формулируются, как правило, в терминах динамического программирования. Такого рода условие оптимальности формулируется далее применительно к линейной задаче планирования использования ресурсов при выполнении комплекса работ, и вытекающий из формы условия оптимальности огромный объем вычислительной работы для его проверки заметим, для простейшей из рассматриваемых в диссертации моделей является предметом дальнейшего рассмотрения. Однако и до конкретного рассмотрения моделей ясно, что широко распространенный скептицизм в отношении использования метода динамического программирования для решения традиционных задач оптимального управления 5, 1 не может исчезнуть и в отношении более сложных задач с гибридной динамикой. Напротив, вариационный анализ моделей оптимального управления, служащий одновременно средством построения численных методов оптимизации и установления условий оптимальности, с помощью которых обосновывается их сходимость, в развитие подхода, развивавшегося Л. И.Розоноэром, Т. М.Энеевым и В. Как уже было отмечено, для производственных процессов существуют многочисленные источники возмущений.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.342, запросов: 244