МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

История и методология автоматизации и управления

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Современные проблемы автоматизации и управления

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ДЛЯ МАГИСТРОВ СПЕЦИАЛЬНОСТИ

«Автоматизация технологических процессов и производств»

УДК 62.50

ББК 32.973.2

Г 477

Гильфанов К.Х. Современные проблемы автоматизации и управления: Учеб. пособие. Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2007.

Изложены современные проблемы автоматизации и автоматического управления. Рассмотрена новые направления развития, методологии и разработки систем автоматического регулирования и управления.

_________________________________

Рецензенты

Предисловие

Учебное пособие написано в соответствии с программой дисциплины "Современные проблемы автоматизации и управления" учебного плана для направления подготовки магистров 550200 (220200.68) «Автоматизация и управление» по магистерской программе 550208 «Автоматизация технологических процессов и производств» и специализирующихся в дальнейшем в области автоматизации технологических процессов.

Автоматизация является мощным технико-экономическим и социальным фактором. Внедрение встроенных систем автоматического регулирования и управления с использованием микропроцессоров и микро-ЭВМ, применение промышленных роботов позволяют создавать высокопроизводительные качественные установки, современные цеха и заводы, привлекательные для трудоустройства специалистов.

Изложенный материал носит обзорный характер.

В первом разделе учебного пособия представлены краткие сведения об основных современных проблемах автоматического управления. Во втором разделе приведена информация о применении технологий искусственного интеллекта в теории и практике автоматизации и управления. В третьем разделе изложен обзорный материал по развитию автоматизации и управления технологическими процессами и производствами, отобранный из периодической литературы.

Изложение материала пособия предполагает, что студенты знакомы с элементами автоматики, измерительной и электронной техникой, электротехникой, основами теории автоматического регулирования, матричной алгебры и теории дифференциальных уравнений.

Учебное пособие может представлять интерес для студентов, изучающих курсы "Автоматизация технологических процессов и производств", "Адаптивные и оптимальные цифровые системы ".

ВВЕДЕНИЕ

Классическая теория автоматического управления сложилась в первой половине 20-го столетия и реализовалась на практике с помощью аналоговых технических устройств. Успехи в энергетике, производстве, авиации и космонавтике в последующие годы во многом были обязаны классической теории автоматического управления. Далее ее методы успешно использовались для изучения динамики не только в технических отраслях, а также в экономике, общественных, биологических и других процессах.

Бурное развитие информационных технологий в последние десятилетия способствовало дальнейшему развитию теории и практики автоматического управления. Включение средств цифровой вычислительной техники в управление технологическими процессами началось более 40 лет назад, однако, их повсеместному применению препятствовала сначала их недостаточная надежность, а позднее и закрытость архитектуры. Появление благодаря успехам электроники дешевых малогабаритных процессоров с открытой архитектурой открыло заманчивые перспективы теории и практике автоматического управления. Появились интеллектуальные датчики и роботы, стали реальностью надежные многоуровневые распределенные системы управления. С другой стороны, совершенствовались методики науки об управлении. Например, при построении систем автоматического управления не всегда удается заранее точно идентифицировать объект управления. Одним из выходов является использование искусственных нейросетей, способных к обучению. Нейроуправление является новым высокотехнологичным направлением в теории управления и получает все более широкое распространение в прикладных задачах автоматизации технологических процессов. При определении состояния системы получаемая информация по различным причинам часто имеет низкое качество (с неопределенностью, с пропусками, нечетко, неполно), а при пред- и аварийных ситуациях может быть получена из суждений экспертов. Теория нечетких (fuzzy) множеств и нечеткая логика (фази-логика) в таких ситуациях приобретают все более широкое распространение при построении систем управления. Актуальным является использование теории нечетких множеств при управлении многомерными, многосвязными объектами. Существенной особенностью фази-контроллеров является возможность их синтеза при отсутствии формализованного описания объекта управления на основе эталона управления, реализуемого квалифицированным оператором.

Следует отметить, что наличие мощной компьютерной и аппаратной составляющей позволяет решать задачи автоматизации управления, ранее нерешаемых или очень дорогих, однако при построении автоматизированных систем управления технологическими процессами выбор в сторону усложнения алгоритмической или аппаратной составляющей системы должен быть определен комплексно, исходя из требований стандартов качества.

1. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОСНОВНЫХ ПРОБЛЕМАХ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ