Разработка билинейных окрестностных моделей и алгоритмов смешанного управления аэрационными системами очистки сточных вод

• Автор: Шмырина, Ольга Анатольевна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 134 с.

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ДИСКРЕТНЫМИ БИЛИНЕЙНЫМИ СИСТЕМАМИ

1.1. Проблема математического описания дискретных билинейных объектов управления

1.2. Связь билинейных о крести ости ых моделей с симметричными и смешанными окрестностными моделями

1.3. Методы идентификации систем управления

1.4. Методы синтеза алгоритмов управления

1.5. Постановка задач исследования

Выводы

2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ИДЕНТИФИКАЦИИ ДИСКРЕТНЫХ БИЛИНЕЙНЫХ ОКРЕСТНОСТНЫХ СИСТЕМ

2.1.Постановка задачи параметрической идентификации дискретных билинейных окрестности ых систем

2.2. Разработка алгоритмов линеаризации билинейных систем

2.2.1. Билинейные стационарные системы

2.2.2. Билинейные нестационарные системы
2.2.3. Билинейные окрестностиые системы
2.2.4. Алгоритм преобразования билинейных таргументных окрестностных систем в линейные 2т аргументные
2.2.5. Алгоритм преобразования билинейных аргументных
окрестностных систем в линейные аргументные системы
2.3. Координатные формы билинейных окрестностных систем
2.4. Разработка алгоритмов параметрической идентификации билинейных систем
2.5. Разработка адаптивных алгоритмов идентификации билинейных окрестностных систем
2.6. Адаптивный алгоритм идентификации нелинейных
окрестностных дискретных систем
Выводы
3. СИНТЕЗ АЛГОРИТМОВ СМЕШАННОГО УПРАВЛЕНИЯ БИЛИНЕЙНЫМИ ОКРЕСТНОСТНЫМИ СИСТЕМАМИ
3.1. Постановка задачи смешанного управления билинейными окрестностными системами
3.2. Алгоритм смешанного управления билинейными окрестностными системами
3.3. Алгоритм оптимального смешанного управления
3.4. Алгоритм квазиогтимального смешанного управления билинейными окрестностными системами
3.5. Пример смешанной идентификации и смешанного управления билинейными окрестностными системами
Выводы
4. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ЦЕХА ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД
4.1. Примеры билинейного моделирования системы из двух узлов
4.2. Разработка моделей сложного промышленного объекта цеха очистки сточных вод
4.2.1. Описание цеха очистки сточных вод как объекта управления
4.2.2. Информативность переменных состояния и управления
4.3. Модели оценки качества очистки сточных вод в системе автоматизированной диагностики
4.3.1. Статические и динамические модели процесса очистки сточных вод
4.3.2. Синтез окрестностных моделей и смешанное управление цехом очистки сточных вод
4.3.3. Применение адаптивного подхода к построению модели процесса очистки сточных вод
4.4. Управление аэрационными сооружениями на основе окрестностных моделей с учтом энергозатрат
4.4.1. Описание работы и выбор существенных параметров работы аэротенка
4.4.2. Классические и окрестностные модели аэротенка
4.4.3. Квазиоптимальное смешанное управление аэротенком
4.4.4. Сравнение классических, линейных окрестностных и билинейных окрестностных моделей аэротенка
4.4.5. Адаптивные модели управления работой аэротенка
4.5. Прогнозирование свойств материалов с помощью распределенных окрестностных моделей
Выводы ИЗ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Проведенные в достаточном объеме вычислительные эксперименты, практическая реализация разработанных алгоритмов в производственных условиях, сравнительный анализ результатов с производственными данными и экспертными оценками специалистов, положительные результаты использования разработанных теоретических положений программного обеспечения в научных исследованиях и учебном процессе подтверждают достоверность результатов диссертации. Научная новизна. Для систем, описываемых билинейными окрестностными моделями, поставлены задачи управления и оптимального управления. Предложена постановка задачи смешанного управления билинейными окрестностными системами. Предложена методика двухуровнего управления распределенными системами, в которой классические модели могут связывать параметры в пределах одного узла или укрупненного узла, а основной моделью является билинейная окрестностная. Практическая значимость. Разработанные методы позволяют синтезировать адекватные объекту сложной структуры модели и эффективные алгоритмы управления ими. Результаты расчетов для реальных промышленных объектов высокой сложности подтверждают правомерность принципов, положенных в основу разработанных подходов. Предлагаемые методы могут быть использованы при моделировании и управлении сложными промышленными объектами, в частности при управлении крупными предприятиями или подразделениями, сетями компьютеров, телефонными линиями связи и т. Эффект от использования предложенных моделей и методов тем больше, чем сложнее структура связей моделируемого объекта, и, следовательно, сложнее осуществление моделирования и управления традиционными методами. Апробации работы. Публикации. Основные научные положения диссертации опубликованы в научных статьях. Структура н объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, перечня библиографических источников из 9 наименований и содержит 7 страниц машинописного текста, рисунков, 4 таблицы и приложения на 7 страницах. Содержание работы. В первой главе анализируется состояние проблем идентификации и управления линейными и нелинейными дискретными системами дано обоснование разработки класса билинейных окрестностных моделей, развивающих и расширяющих известные классы окрестностных линейных и классических билинейных моделей поставлена задача параметрической идентификации и смешанного управления применительно к билинейным окрестностным системам, разработки модели ЦОСВ, критерия качества работы объекта и определения оптимальных режимов работы объекта. В третьей главе рассмотрена постановка задачи смешанного управления билинейными окрестностными системами, разработаны алгоритмы смешанного управления, оптимального смешанного управления и допустимого смешанного управления билинейными окрестностными системами. В четвертой главе приведено описание цеха очистки сточных вод как объекта управления оценена информативность переменных состояния и управления цеха очистки сточных вод ЦОСВ разработана методология двухуровнего управления распределенными системами, в которой классические модели могут связывать параметры в пределах одного узла или укрупненного узла, а основной моделью является билинейная окрестностная синтезированы математические модели оценки качества очистки сточных вод построены линейная и билинейная окрестностные модели ЦОСВ решена задача смешанного управления для цеха очистки сточных вод синтезированы модели управления аэрационными сооружениями на основе классических и окрестностных моделей с учтом энергозатрат на примере отделения аэротенков предложен комбинированный критерий качества, учитывающий смешанный характер управления разработан алгоритм оптимального смешанного управления аэротенком проведено сравнение линейных и нелинейных классических, линейных и билинейных окрестностных моделей пространственнораспределенных систем получены оптимальные значения техникоэкономических показателей работы ЦОСВ предложено применение окрестностных систем для моделирования характеристик полимербетона. В заключении формулируются научные и практические результаты диссертационного исследования.