Идентификация и управление металлургическими объектами на основе структурно-типологического подхода

• Автор: Веревкин, Валерий Иванович
• Шифр специальности: 05.13.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 390 с. : ил.

АННОТАЦИЯ
Цель диссертации- развитие теории и практики идентификации и оптимизации управления, прежде всего, действующими металлургическими объектами на основе структурно-типологического подхода. Сущность подхода при идентификации и оптимизации объектов состоит в отнесении последних к определенному характерному типу по структуре алгоритмов и динамики функционирования с взаимосвязанным решением соответствующих задач для каждого из них.
Многообразие свойств и уровней протекания металлургических процессов требует использования программ управления, зачастую описываемых в терминах хаотической динамики. Синтез такого рода оптимальных программ классическими методами вариационного исчисления затруднителен. Предложено формировать рациональные квазиоптимальные программы управления металлургическими процессами на основе структурно- типологического подхода по результатам успешного функционирования действующих систем управления. Для задания причинно- обусловленной иерархии в процедуре формирования рациональных управлений использовано разбиение организационно- технологических ситуаций по видам предписаний на условно независимые и зависимые от данной системы управления. На основе комплексного структурно- типологического подхода разработаны способы восстановления (для некоторого интервала времени) реализаций рациональных управлений интегрального типа со структурно- временной разверткой.
Разработаны новые способы активной, активно- пассивной и пассивной идентификации, в том числе в условиях замкнутости обратных связей, позволившие практически реализовать идею дуального управления, то есть органично совместить управление и исследование объектов и при высоком качестве их идентификации обеспечить минимальное вмешательство исследовательских подсистем в процесс управления. В качестве рабочих управлений при этом могут использоваться сформированные рациональные программы. Осуществлена

функционально- алгоритмическая структуризация программ управления, позволившая интегрировать оценивание функциональных свойств действующих объектов и выбор управляющих решений.
Построены модели вынужденного конвективного теплообмена со смещением источника движения относительно оси симметрии объекта и тепломагни-тогидродинамики расплавов в условиях одновременного действия тепловых и электромагнитных сил. Описаны соответствующие устройства на уровне изобретений. Подробно рассмотрена проблема идентификации ряда сосредоточенных и распределенных металлургических процессов: электрошлаковой наплавки неплавящимся электродом, продувки расплава в кислородном конвертере, внепечной обработки стали в ковше, электросталеплавильного, доменного процессов и др.
Предложены способы координации металлургического производства на основе контактных графиков работы оборудования с использованием параметрического, частичного структурного и полного структурно- параметрического синтеза программ их реализации, с привлечением структурно- типологического подхода. Приведены постановки и решения задач инженерного синтеза рациональных программ управления электрошлаковой наплавкой композиционных сплавов, электросталеплавильным процессом, внепечной обработкой, кисло-родно-конвертерной плавкой и др.
Общий эффект от внедрения разработок составил: до 1992 г.- около 4,1 млн. руб., после 1992 г.- 14 миллиардов руб. в ценах 1997 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение
Глава 1. Теоретические основы структурно- типологического
подхода
1.1. Аналитический обзор и обоснование направления исследований
1.2. Проблема идентификации действующих технологических объектов
1.3. Обобщенный метод оценивания характеристик объекта с прогнозированием рабочих управлений
1.4. Идентификация технологических объектов на основе изменения заданий
1.5. Диагностирование состояния объектов с использованием спланированных воздействий
1.6. Проблема структурно- типологической оптимизации программ управлений действующих технологических объектов
1.7. Распознавание класса организационно- технологических ситуаций
1.8. Ретроспективно- оперативное восстановление траекторий управляющих воздействий
1.9. Формирование рациональной программы управлений
Выводы по главе
Глава 2. Идентификация динамических характеристик
металлургических процессов
2.1. Составление и реализация идентификационного
эксперимента в действующей системе
2.2. Идентификация каналов регулирования конвертерного
процесса

Дано:
1. Действующая эргатическая система управления технологическим объектом с известной структурой и функциями.
2. Информация об исходной организационно- технологической ситуации: задание на предстоящий период управления в общем виде 30i; прогноз измене-
— ГГ А
ния независимых внешних воздействий Щ (Д ); фактическое значение переменных состояния общей организационно- технологической системы управления на начальный момент времени Хво[ и прогноз их изменения во времени
XBi (if); исходное состояние системы управления X0i; ограничение на область
их существования <9, (tf).
3. Информация о результатах работы системы за протяженный период
времениТ: переменные п. 1; заданные значения выходной величины объекта

Ykf = Ykf', начальные значения управлений U0j; интегральные значения управлений Uf; начальные состояния системы управления X0j-; траектории управления Uj (tj); ограничения на область решений О у (l°ji).
4. Критерии идентификации Qu и оптимизации Q0 объекта.
5. Методы прогнозирования состояния объекта и управляющих воздействий и методы извлечения полезной информации из мнений опытных специалистов.
Требуется:
1. Сформировать рациональную программу управления £//(/) и спрогнозировать поведение выходной величины объекта X] (t) на интервал времени исследования Ти.
2. Определить вид и параметры экспериментального воздействия P(t), а также момент его нанесения th
3. Нанести пробное воздействие, выделить его эффекты и оценить на их основе характеристики каналов регулирования объекта.