Принципы построения и методы проектирования интегрированной системы автоматизированного производства оптических материалов

• Автор: Гатчин, Юрий Арменакович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 341 с. : ил

Введение
Глава 1. Общие вопросы проектирования и разработки интегрированной системы автоматизированного

производства оптических материалов.

I. I .Обзор состояния вопроса

1.2.Системный анализ технологических процессов производства

оптических материалов как объектов автоматизации

1.2.1. Технологический процесс варки оптического стекла в электричес

кой стекловаренной ванной печи непрерывною действия

1.2.2. Технологический процесс варки оптического стекла в индукционной печи с холодным тиглем
1.2.3. Технологический процесс выращивания оптических кристаллов методом вытягивания

1.2.4. Особенности технологии производства оптических материалов

и методов математического моделирования
1.3. Основные принципы создания И САПОМ.
1.4. Особенности создания программноалгоритмического обеспечения систем автоматизации ТП
1.5. Постановка задачи разработки интег рированной системы автоматизированного производства оптических материалов
1.6. Выводы.
Глава 2. Методы и алгоритмы исследования технологических
процессов как объектов автоматизации
2.1. Особенности исследования ГП как объектов автоматизации
2.2.Методы исследования ТП производства оптических материалов
2.3. Оценка степени нелинейности ТГ1
2.4.Алгоритм оценки температуры и момента выхода термопары из строя
2.5.Формирование облика системы автоматизации ТП на этапе предварительного проектирования
2.6. Выводы
Глава 3. Разработка и исследование математических моделей ТП
производства оптических материалов методом пространства состояний.
3.1. Анализ и особенности процесса проектирования математических моделей методом нросгранства состояний
3.2. Теория и методы разработки математических моделей ТП производства оптических материалов.
3.2.1. Разработка математических моделей ТП варки оптического стекла
в электрической ванной печи .
3.2.2. Разработка математических моделей ТП варки оптического стекла
в индукционной печи с холодным тиглем
3.2.3. Разработка математических моделей ТП выращивания оптических кристаллов методом Чохральского
3.3. Алгоритмы идентификации параметров математической модели и
оценки кто ра СОСТОЯНИЯ
3.4. Выводы
Глава IV. Разработка и исследование ММ ТП производства оптических материалов экспериментальными методами
4.1. Методологические основы разработки ММ ТП производства оптических материалов на основе экспериментальных методов.
4.2. Обоснование и выбор класса математических моделей ТП производства оптических материалов
4.3. Разработка и исследование методов идентификации ТП производства оптических материалов
4.4. Выводы
Глава V. Методы и алгоритмы проектирования математического
обеспечения системы автоматизации ТП производства оптических материалов .
5.1. Особенности проектирования математического обеспечения СА ТП производства оптических материалов
5.2. Разработка критериев качества математического моделирования ТП производства оптических материалов
5.3. Разработка алгоритма автоматизированного проектирования математического обеспечения СА I1 производства оптических материалов
5.4. Проектирование алгоритмов управления систем автоматизации производства оптических материалов
5.4.1. Алгоритм оптимального стохастического управления
5.4.2. Синтез и исследование адаптивных регуляторов
5.5. Стыковка алгоритмов идентификации и регулирования.
5.6. Выводы.
Глава VI. Разработка программног о и информационного обеспечения
интегрированной системы автоматизированного
производства оптических материалов.
6.1. Организация и структура программной системы
6.2. Организация и структура программных подсистем
6.3. Реализация программной системы и экспериментальные исследования
6.4. Результаты использования ИСАПОМ при проектировании системы автоматизации ТП варки оптического стекла в электрической ванной печи .
6.5. Результаты использования ИСАПОМ при проектировании системы автоматизации ТП варки оптического стекла в индукционной печи с холодным тиглем .
6.6 Результаты использования ИСАПОМ при проектировании системы
автоматизации ГП выращивания оптических кристаллов.
6.7. Выводы
Заключение
Литература


Пакет I предназначен для решения системы дифференциальных в том числе и нелинейных, разностных и алгебраических уравнений, возникающих в задачах идентификации и проектирования. В программе предусмотрены различные блоки типов, включая интегратор с насыщением, блок временной задержки и другие. Пользователь может назначать символические имена. АдамсаБашфорда2, метод РунгеКутта2 и метод РунгеКугга4 и один с изменяющимся метод РунгеКутта4. Линейная и квадратичная интерполяция от до 1 точек проводится на основе генераторов функций грех типов. Алгоритмические петли могут быть решены интерактивным методом, что позволяет решать нелинейные алгебраические уравнения. Все переменные, получаемые в процессе моделирования, сохраняются в памяти. В дальнейшем они могут быть использованы для обработки, сохранены на диске или использованы как начальные условия для следующего прог она. Кроме того, предусмотрены средства многократного прогона. Пакет содержит процедуру оптимизации, причем пользователь может задавать критерий оптимизации и до девяти произвольных оптимизируемых параметров. Каждый параметр может быть ограничен сверху и снизу. Язык программирования Фортран, объем 1 Мбайт. Пакет СУРИСА позволяет решать широкий диапазон задач анализа и проектирования систем управления, идентификации, параметрической оценки и моделирования. Могут быть использованы различные формы представления системы, например модель в переменных состояния, многомерная передаточная модель. В состав пакета включены программы, обеспечивающие переход от одной формы представления к другой. Программы анализа и проектирования основаны на временных и частотных методах. В пакет включена адаптивная программа, реализующая метод размещения полюсов и алгоритм обобщенной минимальной дисперсии. Классические методы анализа и проектирования для одномерных систем также включены н состав пакета. Программы идентификации и параметрической оценки предназначены для одномерных, линейных и нелинейных моделей. Калмана. В программах моделирования использованы мегоды решения дифференциальных и разностных уравнений. Язык программированияФортран, объем 3Мбайт. Пакет , предназначен для автоматизированного проектирования систем управления, анализа данных, моделирования,синтеза современных алгоритмов управления, решения калмановской фильтрации, оценки состояния, понижения порядка моделей, матричного анализа, теории преобразований и т. Язык программирования Фортран, объем 0. Мбайт. Пакет предназначен для выполнения следующих процедур вычисление собственных векторов матриц, арифметические действия над матрицами, обращение матриц, решение линейных уравнений, идентификацию по методу наименьших квадратов, декомпозицию по вырожденным значениям, быстрое Фурьепреобразование, расчет цифровых фильтров, статические расчеты и т. Команды анализа и проектирования линейных систем управления определены как опции. Графические команды позволяют получать графики разных типов логарифмические, полулогарифмические, в полярных координатах, трехмерные. Язык программирования Фортран, объем 6 Кбайт. В нашей стране также ведутся работы по созданию программных систем автоматизации проектирования. Так в Москве, в Институте проблем управления, разработан комплект алгоритмов и программ идентификации систем с неизвестной структурой . В МЭИ группой авторов под руководством В. А.Пузырева разработан пакет программ, позволяющий автоматизировать процедуру синтеза законов управления с учетом ограничений, налагаемых управляющими ЭВМ . Пакет составлен по модульному принципу. Язык программирования Фортран 4. ЭВМ, позволяющие решать достаточно сложные вычислительные задачи. Исходя из этою определим общие вопросы интеграции з следующих направлениях интеграция информации, методологическая интеграция, включая унификацию программного обеспечения и вычислительной техники, методов математического моделирования и технического обеспечения. Рассмотрим Т 1 варки оптического стекла типа ФХС8 в электрической печи малою объема, функциональная схема которой представлена на рис.