Разработка математических моделей и программного комплекса для задач управления непрерывными технологическими процессами

• Автор: Шабаев, Антон Игоревич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Петрозаводск
• Количество страниц: 177 с. : ил.

Содержание

Перечень основных сокращений

Введение
1 Обзор существующих математических моделей непрерывных технологических процессов крупных предприятий

1.1 Иерархия моделей и задач управления производством .

1.2 Взаимосвязь уровней планирования

1.3 Обзор математических моделей оперативнодиспетчерского

управления предприятиями . .

1.3.1 Задача оперативнодиспетчерского управления . .

1.3.2 Статические модели

1.3.3 Модели в виде дифференциальных уравнений . . .

1.3.4 Методы нечеткой логики и нейронных сетей . . . .
1.3.5 Критерии задач управления
1.3.6 Учет неопределенности
1.4 Анализ известных моделей уровня оперативнодиспетчерского управления
1.5 Выводы.
2 Динамические модели в оперативнодиспетчерском управлении
2.1 Построение динамических моделей верхнего уровня
2.2 Сетевая динамическая модель технологической системы .
2.3 Постановка задачи как задачи квадратичного программирования
2.4 Постановка задачи как линейноквадратичной задачи оптимального управления.
2.5 Подход к идентификации параметров динамической модели верхнего уровня
2.6 Выводы
3 Математические модели замкнутых и разомкнутых технологических схем и их исследование
3.1 Динамика уровня в промежуточной емкости в течение периода планирования.
3.2 Алгоритм поиска приближенного решения задачи
3.3 Математическая модель разомкнутой технологической схемы газокомпрессорной станции.
3.4 Математическая модель замкнутой технологической схемы производства сульфатной целлюлозы .
3.5 Исследование установившегося режима работы производства сульфатной целлюлозы
3.6 Многопериодная задача.
3.7 Выводы
4 Внедрение и практическое использование полученных результатов
4.1 Функции АСУТП
4.2 Программная реализация модуля по идентификации значений параметров и проверки адекватности модели
4.3 Программная реализация решения задачи оптимального планирования работы цикла регенерации химикатов
4.4 Тренажер оператора газокомпрессорной станции
4.5 Выводы
Заключение
Библиография


Другим объяснением тенденции в сторону применения децентрализованного или иерархического управления на предприятиях является развитие технологиии микропроцессоров, сделавшее управляющие вычислительные машины настолько дешевыми и удобными, что в настоящее время они внедряются практически во все сферы производства вместо использовавшихся ранее аналоговых контроллеров. Применение иерархического управления также вызвано стремлением повысить общий уровень надежности (робастности) системы и снизить чувствительность системы в целом к возмущениям за счет более быстрой и адекватной реакции локальных органов управления по сравнению с удаленным центральным органом принятия решений. Временная декомпозиция последовательно уменьшает рассматриваемые интервалы времени работы производства (год, квартал, месяц, декада, сутки, смена, час), что позволяет уточнять модели объекта управления и действующие на него возмущения. При этом в большинстве случаев появляется возможность уточнить и конкретизировать ограничения на поставку сырья, объемы запасов и отгрузок и т. Слои управления приведены в Таблице 1 (8, , , , |. Уровнями управления являются предприятие, производство, цех, установка и др. Рассмотрим основные виды задач планирования и управления предприятием [8, , , , , , ). На (самом верхнем) уровне перспективного прогнозирования работы предприятия ставятся разовые долгосрочные цели, использующие частично субъективные модели развития производства, решения которых оцениваются совокупностью основных показателей производства. Важнейшие задачи — разработка целей, общей стратегии и долгосрочных программ развития предприятия, формирование сырьевой базы и рынков сбыта продукции, разработка долгосрочных программ распределения капитальных вложений и др. Основные цели этого уровня планирования — определение оптимальных объемов выпуска продукции заданной номенклатуры на длительный срок (без разбиения на менее длительные периоды времени) с учетом имеющихся производственных ресурсов и определение потребности во внешних ресурсах. При этом составляется производственная программа предприятия (выпуск продукции, поставки сырья, загрузка оборудования) и осуществляется распределение функций и формирование согласованных долгосрочных планов подразделений. Широкое распространение при решении задач объемного планирования получили линейные модели, позволяющие применять методы линейного программирования. Учет вероятностного характера значений отдельных параметров приводит к формулировкам задач стохастического программирования. На уровне календарного планирования определяются более детальные планы работы производства. Интервал времени объемного планирования разбивается на ряд более коротких интервалов и агрегированные но времени и по продуктам показатели объемного плана детализируются для получения конкретных текущих планов работы цехов и служб. При этом обычно рассматриваются усредненные модели установок и цехов, а также нормативные структуры их взаимосвязей. Конкретные виды возмущений, действующих на производстве, не уточняются. Объектом оперативного управления является технологический комплекс (участок, цех), состоящий из взаимосвязанных материальными и/или энер! Под установкой понимается либо отдельный агрегат, либо участок производства, состоящий из ряда агрегатов. Для непрерывных производств на уровне оперативного управления координируется работа отдельных установок с целью обеспечения хода производства в диапазонах, заданных вышестоящими системами управления и внешними факторами; компенсации низкочастотных возмущений (с периодами, превышающими несколько часов), сказывающихся на работе производства; улучшения технико-экономических показателей производства. Необходимость в решении задач уровня оперативного управления также вызвана отклонениями от плана и изменениями условий работы предприятия, вызванными "резкими” значительными или "накопившимися" малыми возмущениями, а также появлением более детальных сведений о состоянии производства. Управление отдельными технологическими установками обычно подразделяется на два уровня.