Разработка алгоритмов многоуровневого управления однотипным производством

• Автор: Куликов, Денис Олегович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Братск
• Количество страниц: 182 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ МНОГОУРОВНЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ
1.1. Анализ процесса производства алюминия на нижнем (корпусном) уровне
1.2. Технологическое управление производством на уровне цеха.
1.3. Способы моделирования процесса управления в иерархической системе
1.4. Выводы
2. РАЗРАБОТКА ТОПОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ИЕРАРХИЧЕСКОГО СПОСОБА УПРАВЛЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЕМ
2.1. Топологический метод синтеза сложных систем
2.2. Разработка модели корпусного уровня управления
2.3. Разработка модели цехового уровня управления
2.4. Выводы
3. МЕТОДИКА СИНТЕЗА МОДЕЛЕЙ МНОГОУРОВНЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ
3.1. Разработка математической модели нижнего уровня
3.2. Разработка модели управления цехом
3.3. Обоснование метода оптимизации управления
3.4. Выводы
4. РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ
4.1. Оптимизация управления корпусом
4.2. Оптимизация управления цехом
4.3. Разработка структуры многоуровневого управления
4.4. Рекомендации по внедрению системы
4.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. Актуальность работы
Несмотря на некоторый спад производства в начале 90-х годов, российской алюминиевой промышленности удалось удержать уровень производства. Резкое сокращение внутреннего потребления было компенсировано увеличением поставок на внешний рынок. Россия удержала за собой 2-е место по производству алюминия после США, при этом, с начала 90-х годов экспорт алюминия вырос более чем в 5 раз.
Большая часть производимого в России алюминия (свыше 85%) вывозится из страны. В СССР производство алюминия составляло 10 - 12 кг на душу населения, а в современной России - 3 кг, тогда как в развитых странах -от 20 до 30 кг.
Один из путей снизить расходы по производству алюминия - это строить предприятия вблизи дешевого источника электроэнергии. В современной России сложилась ситуация, когда многие западные компании считают экономически целесообразным импортировать боксит или глинозем в Сибирь, производить там из него алюминий, а затем снова его экспортировать.
Химико-металлургические заводы строятся с учетом долгосрочной перспективы, и один из способов повысить их мощности - это так называемое "переоснащение", то есть модернизация существующего оборудования с целью повышения его производительности и экологической безопасности. Перспективными направлениями при такой модернизации являются внедрение технологии самообжигающихся анодов, технологии автоматической подачи глинозема, энергосберегающих технологий и т.п.
Алюминиевая промышленность - это экологически опасное производство, сопровождающееся выбросами в атмосферу канцерогенов -соединений фтора, бензола, солей алюминия и тяжелых металлов. Поэтому

экологический фактор является одним из важных при модернизации производства алюминия. Большое внимание уделяется вопросам комплексного использования сырья и утилизации промышленных отходов.
Интенсификация и усложнение технологических процессов в алюминиевой промышленности, рост единичной мощности агрегатов и повышение требований к качеству продукции делают невозможным управление без систем автоматизации, а эффективное управление немыслимо без использования сложных многоуровневых систем управления с применением средств вычислительной техники.
Диссертационная работа посвящена разработке двухуровневой системы автоматического управления производством алюминия.
2. Цель диссертационной работы
Цель диссертационной работы состоит в разработке системы управления, моделировании и оптимизации технологического процесса производства алюминия на уровне корпуса и цеха. К основным задачам диссертационной работы относятся:
• анализ процесса производства алюминия на уровне корпуса;
• анализ технологического управления производством алюминия на уровне цеха;
• разработка топологической модели уровня корпуса и уровня цеха в двухуровневой системе управления производством алюминия;
• структурная идентификация объекта управления при помощи С-графов;
• параметрическая идентификация объекта управления методом регрессионного анализа;
• выбор и обоснование метода оптимизации управления;
• разработка алгоритмов оптимального управления корпусом и цехом;
• разработка структуры системы многоуровневого управления.

информационных сигналов 1-го уровня; э е Б — множество координирующих сигналов; у е У — множество выходных сигналов; к е К — множество информационных сигналов 2-го уровня.
Модель функционирования двухуровневой системы в данном случае будем представлять на языке теории множеств. Управляемый процесс задается отображением
Р: М х -> У,
где М = М[ х М2 х ... х М; х ... х Мп и М] —множество управляющих сигналов для 1-го управляющего органа [пц е ш = (пц , ш2, ... ,тп)]-
Модель функционирования 1-й локальной системы управления (1 = 1,2, ..., п) реализуется в виде отображения
СУ Б х Я; -» Мь Я= Я.1 х Я2х ... х х...хЯп.
Модель координатора выглядит как С0: К—»Б.
Соответственно информационные обратные связи 1-и 2-го уровней реализуются отображениями:
1р М;Х П х У -» Яь 1=1, 2,... п;
8 х Я х М -> К.
В дальнейшем при анализе особенностей функционирования и принципов управления двухуровневой системы будем считать: 1) влияние внешней среды (возмущения) либо полностью отсутствует, либо полностью заранее известно, т. е. система в целом функционирует в условиях определенности; 2) общая задача управления и частные задачи управления, решаемые на нижележащем уровне, являются задачами оптимизации.
Глобальная задача оптимизации О0 отражает глобальную цель управления двухуровневой системы и сводится к следующей постановке:
найти пип g (ш) [гп, Р (ш)];

т = (пц , т2, ... ,тп); М = М1 х М2 х ... х Мп.