Статистические модели систем оперативного управления технологическим процессом (СОУ)

Особенностью большинства технологических процессов является стохастический характер, что определяет выбор вида их математической модели.

Наиболее эффективными для решения задач идентификации и управления качеством продукции как результата технологического процесса признаны статистические методы.

Статистические методы дают возможность описать технологические процессы математическими формулами, отражающими закономерности, происходящие в каждом из процессов, и взаимосвязи между ними, получить такие важные практические показатели, как точность результатов каждаго из процессов и взаимосвязи между ними.

Система управления технологическим процессом (СУТП) представляет собой человеко-машинный комплекс, причем функции человека-оператора в этой системе жестко регламентированы. Это приводит к регламентации организационных правил, определяющих деятельность человека в данной системе.

Рассмотрим общую схему контура управления ТП (рис.1.1):

 

 

 

– вектор управляющих воздействий;

– вектор измеряемых параметров объекта управления;

– вектор параметров выходного продукта;

– вектор помех.

 

Одним из элементов схемы является объект управления. В данном случае под объектом управления понимается технологический процесс, течение которого должно удовлетворять некоторым требованиям. Одни из этих требо­ваний являются ограничениями, а другие - критериями эффективности, однако с течением времени они могут меняться местами. Недостатком большин­ства существующих систем управления (СУ) является жесткая постановка задач управления, в то время как изменения в состояниях как самого технологическо­го процесса, так и внешних по отношению к нему элементов могут потребовать изменение целей функционирования ТП, а значит, и используемого критерия.

СУ предназначена для анализа состояния объекта управления (изменение величин и ) и формирования управляющих воздействий, поддерживаю­щих желаемое состояние выходного изделия .

Задачи управления ТП и, прежде всего, оперативного управления и пла­нирования должны решаться в ритме управляемого технологического процес­са; их техническое обеспечение существенно зависит от его инертности.

Если интервал выработки управляющих воздействий достаточно мал в связи с тем, что ситуация быстро меняется, то необходимо задействовать ЭВМ в режиме реального времени, когда она за один такт должна выработать теку­щие управляющие воздействия.

Если же технологический процесс достаточно инерционен, то можно ис­пользовать режим разделения времени, когда одна ЭВМ управляет нескольки­ми процессами, или обычный пакетный режим, когда речь идет, например, об оперативном планировании на смену.

В случае, когда производственный процесс является дискретным, СУ оперирует отношениями объектов производства, объектов оборудования, фактами начала, конца, временем протекания. Здесь большое значение имеет организационная сторона процесса производства.

Важнейшим параметром СУ является степень автоматизации управления. С этой позиции СУ делят на:

- информационные;

- информационно - советующие;

- управляющие;

- самонастраивающиеся;

- самообучающиеся.

На информационном уровне необходимо автоматизировать функции сбо­ра и переработки первичной информации; основной функцией информационн­ой СУ является обеспечение управляющего персонала данными о состоянии объекта управления. В информационных СУ соб­ственно управление осуществляется исключительно человеком-оператором.

Но информационные системы ценны только как первый этап разработки АСУ ТП. Дальнейшим развитием автоматизации технологического процесса является использование ЭВМ, работающей в режиме советчика оператора.

В информационно-советующей СУ помимо информации о состоянии объекта управления вырабатывают проекты (рекомендации) управляющих воз­действий на основе анализа математических моделей. Ориентируясь на результаты ана­лиза, человек-оператор принимает окончательное решение.

На информационно - советующем уровне уже необходимо решать задачу идентификации. Проблема идентификации наряду с проблемой оптимизации является одной из основных в теории и практике управления технологическими процессами.

Управляющие СУ являются высшей ступенью АСУ ТП, где ЭВМ за­мыка­ется в контуре управления, минуя оператора.

Самонастраивающиеся СУ в отличие от управляющих имеют возмож­ность менять свои параметры, отслеживая изменение параметров объекта управления с тем, чтобы обеспечить требуемое качество управления. В этом случае алгоритм управления остается постоянным, а параметры модели объекта управления меняются.

В самообучающихся СУ предусмотрена возможность изменения алгорит­ма управления. В остальном самообучающиеся системы включают функции рассмотренных выше систем.

Этапы проектирования АСУ ТП регламентируются стандартами и методическими указаниями.