9 Дәрістің тақырыбы: Технологиялық процесті басқару объектісі ретінде бейнелеу. Технологиялық басқару объектісін теңдестіру

Типтік технологиялық процестерді теңдестірудің кейбір әдістемелік мәселелері

Қазіргі технологиялық процестер мен өндірістер көпфакторлығымен, кірісі мен шығысында бақыланбайтын параметрлердің бар болуымен, негізгі әсер сипаттамаларының үлкен аралықта өзгеруімен, параметрлер арасындағы күрделі тәуелділіктермен, толық теоретикалық модельдердің болмауымен, негізгі басқару арналары бойынша едәуір кешігулермен, параметрлердің таралуымен сипатталады. Сондай күрделі стохастикалық объектілерді автоматтандыра (автоматты) басқару жүйесін құру біршама мәселелер жинағын зерттеуге байланысты. Олардың бірі – басқарылатын объект жөнінде ақпараттар алу, оның параметрлері мен сипаттамаларын бағалау, яғни оны теңдестіру.

Басқару объектісін математикалық бейнелену проблемасы жалпы тиімдеу есебінің бір бөлігі болып табылады, ол шектелген объектілер класы үшін екі ішкі міндеттемеге бөлінеді: объекті мен оның белгісіз параметрлерінің күй векторының тиімді бағасын құру (теңдестіру есебі) жәнәе тиімді реттегішті құрастыру.

Аса үлкен класты объекті үшін, жеке алғанда, технологиялық процестер мен өндірістер үшін, тиімдеу есебі оңай шешіле салмайды. Мұндай жүйелер үшін бүл міндеттеме тиімдеу есебін шешу кезінде негізгі болып табылатын дербес есепке жатады.

Тәжірибелік жағдайда модельді құру көбінесе объектінің кіріс және шығыс айнымалылары жөніндегі тәжірибелі деректерді қолдануды болжап береді. Технологиялық процестерді тәжірибелі түрде оқып үйренудің тиімді құралы – тиімді ықтималы бар, немесе олардың нәтижелерін тізбектей статистикалық өңдеу пассивтігі мен объектінің құрылымы мен қасиеттері жөнінде объективті ақпараттар алу.

Тәжірибелі-статистикалық әдістерді тәжіриби сипаттағы ғылыми, инженерлік және технологиялық зерттеу жұмыстарында кеңінен, және де технологиялық процесте жүргізілетін зерттеулер тиімділігін жоғарлату қатаң түрде жоғарлату түрінде де пайдалауға байланысты басқару объектісін математикалық түрде бейнелеудің теоретикалық-әдістемелік мәселелеріне аса көп көңіл бөлінеді.

Объектіні, оның құрылымы мен технологиясын алдын-ала оқып үйрену. Шешілетін мәселелер ауқымын зерттеу, анықтау міндеттемелерін құру.

Алдын-ала тәжірибелік зерттеулер, зерттеу міндеттемелерін анықтап алу, параметрлерді таңдап алу және олардың сипаттамаларын оқып үйрену.

Технологиялық процестер негізінде стохастикалық болып табылады, сондықтан стационарлық пен эрготтық мәселелерді қарастыру, байланыс сипатын (татикалық, динамикалық) орнату қажет. Сипаттамаларды зерттеу кезінде алдын-ала дректерді алу аралығын, бақылау орнын, қажет ақпараттардың көлемін және т.б. анықтап алған жөн.

Алынған модельді зерттеу мен талдау, нақты объектіге (таңдап алынған критерий мағынасында) деген барабарлығын тексеру. Модельді тізбектей анықталуын айқындау. Таңдестіру жүйесін құру үшін қажетті техникалық құралдарды анықтау.

Атап көрсетілген сұрақтардың зерттеу жұмысы кең мағыналы теңестіру ретінде қарастырылады. Көрсетілген әрбір кезеңге қолданылуы мүмкін әдістердің қандай да бір жинағы сәйкес келеді. Әдіс таңдамасы есептің қойылымы мен объектінің қасиеттерімен дәлелденген, сонымен қатар бұл шарттар жалпы жағдайда зерттеу процесінде анықталады. Жеке алғанда, кез-келген әдісті пайдалану параметрлер арасындағы тәуелділік сипатымен (статикалық және динамикалық), объектінің қасиеттерімен (бір өлшемді немесе көп өлшемді), әсер ету сипатымен (кездейсоқ немесе тұрақты), шудың (бөгет) деңгейімен және қосымша нүктелермен (кіріс, шығыс немесе кірісі мен шығысы), мүмкін болатын экспериментациялау тәсілімен (активті эксперимент мүмкін ба) анықталады.

Теңдестіру есебін шешу кұрделілігімен пайда болған себептер эксперименталды зерттеу жұмыстарын технологиялық процестің нақты өту шарттарында жүргізу ауыртпалығы, олардың күрделілігі, өңделген зерттеу әдістерінің жоқтығы, эксперименттік деректерді өңдеу кезіндегі есептік қиыншылықтар болуы мүмкін.

Мынадай технологиялық процестің негізгі пайдалану модельдерін көрсетуге болады.

Басқару. Модель қандай режим үшін қолданылатынын ескерген жөн: статикалық немесе динамикалық тиімдеуде, өзінше келтірілген басқару, технологиялық процестің динамикалық күйін болжап беру және т.б.

Жобалау. Технологиялық процесс жоспарлы да, бар жүйе болуы мүмкін. Алдыңғы саты талабы – модельмен «жұмыс істеу» қолайлығы, өйткені онда болашақтағы шешімдер тексеріліп, зерттелуі тиіс. Модельге жобалау критерияларын (тұрақтылық, үнемділік, дәлділік) қосу мақсатқа сай келеді.

Диагностикасы. Бұл кезде жіберілген шектеулерді енгізу маңызды болып табылады, өйткені, егер модель өте күрделі болса, оны пайдалану мүмкін емес болып шығады.

Әртүрлі модельдерді өңдеу кезінде жалпы мүмкінді нүктелер бар екендігіне қарамастан, нақты өнеркәсіп объектісінің немесе жүйенің ерекшеліктері тұрғызу мен зерттеу әдістерін ажыратуға алып келеді. Алайда көп жағдайларда күрделі технологиялық процесті қарапайым модельдің, бейсызықтықты есепке алу дәрежесі мен априорлы деректердің, модельдің сапа критериясының және т.б. көмегімен аппроксимациялау мүмкіндігін зерттеу қажет.

Модельді қалай тұрғызу керек деген сұраққа, өлшеу аспапбын қалай құру керек деген сұраққа жауап беретіндей нақты жауап беру қиын. Технологиялық процестің моделін синтездеу өнеркәсіп кешенін зерттеу тәжірибелерін, бір қатар компрессорлы шешімдерді қабылдауды, бір модельде үйлесетін алуан түрлі табиғит шамаларын таңдап алу мен интерпретациялауды талап етеді; ол негізінде нақты технологиялық есептермен байланысқан.

Технологиялық процестің математикалық сипаттамасын жіктеу және талдау

Өнеркәсіпте басқарылатын объектілерді теңдестіру есептерін шешудің бірқатар жолдары бар. Бұл кезде мұндай есептерді шешу әдістері мен құралдары соншалықты алуан түрлі, тіпті технологиялық процестің математикалық моделін құрудың әдістері мен негізгі принциптерін n-рет салыстыру мен талдауды қажет етеді. Жалпы жағдайда технологиялық процестің модельді түрде құрудың екі жолын таңдап алуға болады:

1. Процестің динамикасын тудыратын құбылыстың физика-математикалық талдамасы;

1. тәжірибені теңдестіру, бұл кезде процесс жөніндегі негізгі ақпаратты тікелей өлшеу жолымен алады.

Күрделі өнеркәсіп кешендерінде өтетін процестердің күрделілігі мен көптүрлігіне байланысты, және де олардың элементтерінің құраушыларының үлкен мөлшеріне байланысты математикалық модельді зерттелетін технологиялық процестің физика-химиялық заңдылығын қарастыру негізінде құру әдістері көп жағдайларда тиімсіз болып шығады. Бұл зерттелетін процесте қадағаланатын құбылыстардың күрдлелігі немесе оны жеткіліксіз қарап шыққандығымен, және де алынған нәтижелердің нашар шолып қарап шыққандығымен түсіндіріледі. Сондықтан өнеркәсіптік жағдайларда тәжіриби теңдестіру әдістері аса қолайлы. Теңдестіруді осындай модельдің зерттелетін технологиялық процеске баламалы (эквивалентті) берілген модель түрінен кіруі мен шығысын талдау негізінде анықтау деп санаймыз. Осы анықтамаға сәйкес модельдер класын, кіріс әсерлер класы және «баламалық» деген түсініктің мағынасын беру қажет. Әдетте баламалық критериясы ретінде объект пен модельдің шығысына тәуелді болатын қандай да бір функционал таңдап алынады. Модель класын, кіріс әсері мен шығын функционалының класын таңдап алынуы едәуір дәрежеде приорлы деректер мен теңдестіру мақсатына тәуелді. Тәжірибелі түрде теңдестіру ең маңызды кезеңі технологиялық процестің математикалық моделін таңдап алу болып табылады, яғни көптеген факторларға (тәжірибеші көздеген мақсаттар, процестің физикалық табиғаты, объекті жөніндегі априорлы мағлұматтары) тәуелді кіріс пен шығыс айнымалылары арасындағы қатынас түрін таңдап алу.

Тәжіриби түрде теңдестіру әдістерін пайдалануда зерттелетін технологиялық процестің физика-химиялық қасиеттері жөніндегі априорлы ақпараттарды пайдалану мүмкіндігін шығарып тастамайды. Атап айтқанда, басқарылатын технологиялық объектінің параметрлері жөніндегі априорлы ақпараттарға байланысты сипаттамаларын анықтау әдістері екі топқа бөлінуі мүмкін:

1) объектінің құрылымы мен параметрлерін анықтау әдістері;

2) берілген немесе қабылданған құрылымда объектінің параметрлерін анықтау әдістері.

Барлық модельдер шартты түрде екі класқа бөлінеді: физикалық және математикалық. Процестің физикалық моделі – бұл, өтетін физикалық процестер объектідегі процестерге ұқсас болатын модельдер, және сондықтан да оларды сипаттайтын математикалық тәуелділіктер ұқсас. Физикалық модельдерді, өз кезегінде, екі категорияға бөлуге болады: физикалық табиғаты объектінікімен бірдеу модельдер, және табиғаты объект табиғатынан өзгеше модельдер. Бірінші жағдайдағы модель обхъектіден тек қана мөлшерлік көрсеткіші – геометриялық өлшемдері мен объектіні сипаттайтын параметрлердің өзгеру аралығымен ерешеленеді. Бұл объектінің, өтпелі процестің физикалық мәнін, шекті шарттарын оқып үйренуге, есептеу формулалары мен негізгі теориялық ережелерін анықтап алуға мүмкіндік береді. Физикалық модельді табиғаты бойынша объекті элементтерінен ерекше элементтердегі құрылымы физикалық процестерді объектілер мен модельдерде сипаттайтын теңдеулерге ұқсас негізделген. Мұнда объектінің физикалық емес табиғаты бар физикалық модельдерді құруға болатын объектілер аумағы едәуір таралған. Мұндай модельдер аналогтық техникада және СЕМ-да (ЦВМ) іске асырылуы мүмкін.

Әдебиет : 1 нег.[71-83]; 5қос.[12-49], 13 нег. [21-36]

Бақылау сұрақтары:

1.Технологиялық процестерді математикалық түрде сипаттау әдістерін жіктеу және талдау.

2. Процестің математикалық модельдерін атап шығыңыз.

3. Басқару есебінің физикалық қойылымын қалай орындауға болады?

4. ТБО (ТОУ) дегеніміз не? ТБО-ға анықтама беріңіз.

5. Математикалық модельді теңдестіру дегенді қалай түсінесіз?