Разработка наглядных информационных моделей сталеплавильных процессов и их использование в АСУ ТП и обучении операторов

• Автор: Падалко, Алексей Гаврилович
• Шифр специальности: 05.13.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 222 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ РАЗРАБОТКИ

НАГЛЯДНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ.

1.1. Сталеплавильные процессы как объекты автоматизированного управления.

1.2. Структура информационных потоков в автоматизированной системе управления технологическим процессом.

1.3. Информационные модели действующих АСУ ТП

1.4. Состояние вопроса моделирования технологических процессов в сталеплавильном производстве

1.5. Наглядные информационные модели. Постановка

задачи

Выводы к главе I

ГЛАВА П. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ НАГЛЯДНЫХ
ИНФОРМАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ.
2.1. Выбор и обоснование метода аналитического описания пространственных элементов. . .
2.2. Математическое описание пространственных элементов кислородноконверторного процесса
2.3. Разработка системы взаимосвязей между пространственными элементами моделируемого
процесса
Выводы к главе 2
ГЛАВА Ш. СИНТЕЗ ФУНКЦИОНАШОТЕХНИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ
НАГЛЯДНОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ КИСЛ0Р0ДН0
ПРОЦЕССА.
3.1. Методы синтеза изображений на экранах
электроннолучевых индикаторов
3.2. Разработка функциональнотехнической струк
туры устройства для синтеза и отображения пространственной модели кислородноконверторного процесса
3.3. Согласование пространственной и временной моделей кислородноконверторного процесса
3.4. Инженернопсихологическая оценка наглядной информационной модели
3.5. Синтез динамической информационной модели
мартеновской плавки .
Выводы к главе 3
ГЛАВА IУ. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОВРЕМЕННЫХ
КАРТИННЫХ МОДЕЛЕЙ В АСУ ТП И ОБУЧАЩИХ
КОМПЛЕКСАХ.
4.1. Вопросы согласования пространственной модели с системой контроля и управления кислородноконверторным процессом.
4.2. Оценка эффективности использования наглядной информационной модели в составе АСУ кислородноконверторной плавкой
4.3. Исследование влияния структуры информационной модели на процесс обучения .
4.4. Перспективы совершенствования информационных моделей в АСУ ТП сталеплавильных про
изводств .Г
Выводы к главе 4.Г
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Общая эффективность и надежность функционирования АСУ ТП определяется не только эффективностью и надежностью работы всех звеньев системы, но и в значительной мере степенью согласованности их работы. Большинство таких систем строится традиционными методами технического проектирования / 8 /. Поэтому особенно актуальными на современном этапе являются вопросы, связанные с разработкой методов и средств,обеспечивающих эффективное взаимодействие между человеком и остальными звеньями АСУ ТП. АСУ ! Ш может быть охарактеризовано процессами преобразования, передачи, хранения и приема информации различными элементами системы. При этом каждый из элементов АСУ ТП рассматривается как приемник информации для предыдущего звена и как источник информации для последующего. Для нормального функционирования системы должен быть обеспечен непрерывный цикл передачи, обработки и приема информации, а также согласование звеньев системы в смысле их возможностей по приему и передаче информации. Рассмотрим структуру потоков информации в АСУ ТП (рие. Поток информации, получаемый от объекта управления Гоу , поступает в измерительный комплекс, где преобразуется в поток измерительной информации РИ(< , который несет в себе абсолютные значения параметров в случае прямых измерений или исходные данные для их определения в случае косвенных измерений. Обычно для конкретной АСУ ТП поток Рик является конкретной величиной, находящейся в функциональной связи с потоком информации, принимаемым от объекта управления / /. Поток информации Гик поступает в вычислительный комплекс и одновременно в информационную модель. Г = 1/4. Р6Х - принимаемый поток последующего звена. Р . Рик , но количественно может отличаться от него. Рик содержит в себе болыцую долю релевантной ( полезной ) информации. В вычислительном комплексе формируется также поток командной информации Рки , отражающий результаты работы формальных алгоритмов управления и поступающий на комплекс устройств реализации управляющих воздействий. Важным звеном АСУ ТП, связывающим оператор» со всеми техническими звеньями системы и объектом управления является информационная модель, формирующая поток информации Рим , воспринимаемый органами чувств человека. По существу, это основное звено, где поступающие информационные потоки подвергаются различным количественным и качественным преобразованиям, целью которых является упорядочивание информации, сокращение информационного потока и повышение в нем доли р>елевантной информации. При проектировании информационной модели объекта управления особый интерес представляют вопросы согласования характеристик устргайотв отображения информации и психофизиологических характеристик челрвека-оператора. Рим с увеличением в нем доли полезной информации, осуществляемому, например, за счет укрупнения единиц информации, которые воспринимает и которыми оперирует человек-оператор. Организация информационной модели должна осуществляться таким образом, чтобы оператор мог получить максимум необходимой ецу информации об управляемом объекте и внешних условиях в удобном для восприятия и переработки виде. Рассмотрим условия,при которых это требование достижимо. Для этого представим информационную модель как некоторую систему У » связанную с другой системой X * гомоморфной объекту управления. В данном случае под системой X понимается совокупность технических средств АСУ ТП, выполняющая функции по получению и выдаче оператору определенным образом закодированной информации. Рассматривая системы У и X как объединение двух систем и учитывая, что*, мерой информации о системах является их энтропия, оценим количество полной информации о системе X , а следовательно,и об объекте управления, которую можно получить , наблюдая систему У , зависящую от системы X . Полная энтропия двух зависимых систем У и X (рис. Н(Х. У)*Н(Х)еН(У/Х)=Н(У)+Н(Х/У)=Н(Х)+Н(У)-Н(Х-У), (1. Рис. Н(У/Х) = Н(У)~Н(Х-У) . У за счет потери информации при передаче ее от системы X к системе У . Н(У-Х)=Н(У)-Н(У/Х)=Н(Х,У)-Н(У/Х) . КУ-Х) = Н(У-Х)-Н0(У-Х), ( 1. Н0( V* X ) = 0, (1. Н(Х/У)=Н(У/Х)=0, (1. УХ)=Н(У-Х)=Н(Х)=Н(У).