АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ
УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ
Д.т.н., профессор Ланин В.Л. |
Кафедра Электронной |
|
техники и технологии |
ПРИНЦИПЫ и МОДЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ
•Управление — совокупность действий, выбранных на основе определенной информации и направленных на поддержание или улучшение функционирования технологических систем.
•Процесс управления предполагает наличие объекта управления, информации о его состоянии и системы управления. В технологических системах оборудование и машины являются объектами управления, а человек — субъектом управления.
•Функцию управления человек выполняет либо при непосредственном управлении машинами и оборудованием, либо через комплекс технических средств автоматизированного управления.
Подсистема управления
предприятием
В подсистеме управления решаются задачи:
1.технико-экономического планирования,
2.управления технологической подготовкой производства,
3.оперативного управления,
4.управления материально-техническим снабжением.
Для разработки АСУ необходимо перевести на машинную обработку информацию: оперативно-календарного планирования (диспетчерских служб, планово-диспетчерского отдела), оперативного учета и контроля качества изделия (отдела технического контроля), анализа и оперативного регулирования производственных процессов (программно-управляемого или микропроцессорного технологического оборудования).
Организация и задачи цеховых АСУ
Основной единицей АСУП являются цеховые АСУ, при создании которых используют принципы:
1.управляемости по вертикали (АСУ цеха является подсистемой АСУ предприятия);
2.организации горизонтальных связей между цехами (обеспечивают основное и вспомогательное производство и транспортные операции);
3.иерархии АСУ на базе локальных сетей микроЭВМ, мини-ЭВМ, а также микропроцессоров, встроенных в оборудование.
Наиболее часто перед АСУ стоит задача управления запуском партий изделий и минимизации технологической себестоимости партии
изделий: |
n |
k |
|
|
|||
|
Cт min |
(Mi Зi ) Ni Si Ni |
|
|
i 1 |
i 1 |
|
где n — количество наименований изделий; Mi — материалы; 3i — заработная плата; Ni — программа; k — количество групп однотипного оборудования; Si — накладные расходы.
Алгоритм управления запуском партии изделий
:
Задача оптимизации решается путем значительного сокращения затрат на заработную плату производственных рабочих и определенного увеличения накладных расходов на эксплуатацию более совершенного технологического оборудования.
Синтез методов управления оптимальными технологическими процессами
Для построения управляемых технологических процессов необходимо:
-определить статистические значения выходных параметров по каждой операции,
-установить взаимосвязь входных и выходных параметров процесса,
-определить методы воздействия на параметры процесса.
Синтез оптимальных систем управления осуществляется с помощью различных методов. Задача синтеза состоит в обеспечении надежности функционирования и точности достигаемых параметров.
Методы синтеза оптимальных систем: блочный и комплексный.
.
Блочный метод синтеза
Основан на предположении, что каждая операция представляет собой определенный блок и снижение процента брака достигается снижением дисперсии отдельных блоков. Выходная функция Yi зависящая от
количества блоков m и входных параметров X1, X2, …, Xi,
Yi min Yi |
бл X i |
Yi F X1 , X 2 ,..., X i |
|
m |
|
|
|
i 1 X i |
|
|
|
ля реализации блочного метода необходимо обеспечить точную настройку технологического оборудования на центр группирования, что является сложным для многих операций.
оэтому в технологическом процессе выделяют критические операции и обеспечивают стабилизацию их параметров. Используются в основном системы с жесткой связью.
Комплексный метод синтеза
В основу комплексного метода положены математическое описание технологического процесса и его оптимизация, включающая методы :
1.Корреляционный
2.Факторный
3.Наименьших квадратов
4.Ранжирования
5.Динамического программирования
6.Вариационного исчисления Корреляционный метод предполагает нахождение взаимосвязи параметров
технологического процесса путем определения коэффициента корреляции и построения уравнения регрессии.
Применяют в серийном производстве ввиду минимальных затрат на его проведение, однако он не оптимизирует процесс при большом числе факторов
П |
|
a |
|
a П |
|
a1 r |
Пвых |
|
вых |
0 |
вх |
Пвх |
|||||
|
|
1 |
|
Методы построения моделей ТП для АСУ
Факторный анализ позволяет получить математической модели процесса вида . позволяет установить зависимости между большим числом независимых
параметров и выходным параметром.
Пвых b0 |
n |
n |
n |
bi Xi bij Xi X j bii Xi2 |
|||
|
i 1 |
i 1 |
i 1 |
Метод наименьших квадратов включает определение по экспериментальным данным математического значения функции путем минимизации квадратичных отклонений в зависимости от предполагаемого вида функции.
Легко реализуется для простых зависимостей.
min f Xi Yi n f Xi Yi 2
i 1
Метод ранжирования заключается в присвоении конечных оценок качества параметрам изделия по априорно принятому закону.
Метод динамического программирования - это поиск оптимальных решений с использованием систем управлений, связывающих выходные и входные параметры процесса .
Метод вариационного исчисления - это определение неизвестных функций,
которые обеспечивают экстремальное значение интеграла определенного типа
Принципы управления технологическими процессами
а
У п р а в л е н и е 
О г р а н и ч е н и я
В х о д X |
|
П р о ц е с с Y |
|
|
|
В ы х о д Z |
|||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О б р а т н а я |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
с в я з ь |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для управления простым ТП, состоящим из одной или нескольких операций, применяется схема с обратной связью, которая обеспечивает функционирование процесса Y при управляемом входе X с целью получения заданного выхода Z. Под выходом Z понимают параметры готового изделия, удовлетворяющие заданным требованиям. Под входом X подразумеваются материалы, комплектующие, технологическое оборудование, нормативно-техническая документация.
Управление осуществляется по контролю выходных параметров и изменению
входа в соответствии с данными, поступающими от систем управления, а также