Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Ершенко Евгений Владимирович. Анализ и синтез системы управления транспортно-дозировочным технологическим процессом : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06, 05.13.01.- Ростов-на-Дону, 2003.- 179 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-5/3877-2

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

1. АНАЛИЗ ТРАНСПОРТНО-ДОЗИРОВОЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 8

1.1. Транспортно-дозировочные технологические процессы в структуре технологического производства 8

1.2. Анализ технических характеристик транспортно-дозировочных технологических процессов 10

1.3. Выбор методик исследования транспортно-дозировочных технологических процессов 26

1.4. Постановка задачи научного исследования 30

2. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ТРАНСПОРТНО-ДОЗИРОВОЧНОГО ТЕХ НОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА В ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАН НОЙ СРЕДЕ 32

2.1. Методология объектно-ориентированного анализа 32

2.2. Объектно-целевой анализ структуры транспортно-дозировочного технологического процесса 36

2.3. Жизненные циклы объектов транспортно-дозировочного технологического 52

2.4. Объектно-целевого, анализа .транспортно-дозировочных технологических процессов 59

3. АНАЛИЗ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ И СИНТЕЗ АЛГОРИТМОВ МАРШРУТИЗАЦИИ 63

3.1. Анализ транспортной системы в составе 63

3.2. Постановка и решение задачи маршрутизации 64

3.3. Исследование полученных алгоритмов маршрутизации 77

3.4. Обобщенный алгоритм автоматизированного управления транспортной системой

4. СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОД ВИЖНЫМ ДОЗИРОВОЧНЫМ БУНКЕРОМ 83

4.1. Основы синергетического подхода к синтезу систем управления технологическими объектами 83

4.2. Динамическая модель подвижного дозировочного бункера 86

4.3. Синтез регулятора положения подвижного дозировочного методом АКАР 88

4.4. Исследование синтезированной системы управления подвижным дозировочным бункером 92

5. ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТОДИК ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ РЕАЛИЗАЦИИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНО-ДОЗИРОВОЧНЫМ ТЕХНОЛОГИ ЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ 100

5.1. Применение методик объектно-целевого анализа 100

5.2. Разработка комплекса автоматизации транспортно-дозировочного технологического процесса 105

5.3. Разработка программного обеспечения автоматизированной системы управления транспортно-дозировочным технологическим процессом

Заключение 117

Список литературы 119

Приложение 1 - Данные о дозировании фракций в СПЦ-2 127

Приложение 2 - Объектные диаграммы ТДТП 144

Приложение 3 - Описание и текст программы моделирования маршрутизации в транспортной системе 151

Приложение 4 - Состав аппаратного комплекса АСУТП 164

Приложение 5 - Описание программы АРМ оператора АСУТП 169

Приложение 6 - Акт о внедрении на ОАО "НЭЗ" 173

Приложение 7 - Акт о внедрении на ЗАО "Ростовский стекольный завод" 175

Приложение 8 - Акт о внедрении в учебный процесс 176

Приложение 9 - Свидетельство на полезную модель 1  

Введение к работе:

Актуальность работы

Любой комплекс технологических процессов состоит из комбинации основных подпроцессов: транспортирования, складирования обрабатываемого ресурса и его переработки в технологическом оборудовании. Качество конечного продукта, несомненно, зависит от точности выполнения заданий в каждом из подпроцессов. Если два первых подпроцесса объединяются в рамках единого транспортно-дозировочного технологического процесса (ТДТП), то его влияние на основные технико-экономические показатели производства становится достаточно большим. ТДТП широко распространены на предприятиях химической и пищевой промышленности; заводах по производству стекла, цемента, графитированной продукции, и представлены участками и цехами многокомпонентного дозирования сухих сыпучих компонентов сырьевых смесей. Ввиду наличия в своем составе большого числа взаимосвязанных элементов, параметров, а так же разнородных технологических процессов, задача исследования ТДТП становится сложной и требует применения методик анализа сложных систем.

Анализ существующих автоматизированных систем управления ТП многокомпонентного дозирования (АСУТП МКД) показывает, что в полном объеме ни одна из них не удовлетворяет всему комплексу требований, предъявляемых со стороны технологии производства конечного продукта. Принципиальную сложность представляет согласование целей, преследуемых при производстве, с возможностями реализующей их структуры системы управления. Наличие транспортной системы как составляющей ТДТП ставит так же задачу автоматической маршрутизации, а при требовании повышения производительности и оптимальной маршрутизации, в рамках единой системы управления.

В состав транспортной системы ТДТП зачастую входят подвижные динамические объекты. Для них актуальной является задача синтеза алгоритмов оперативного управления. При этом желательно, чтобы такие алгоритмы и законы управления были бы получены в аналитическом виде и обеспечивали бы требуемое управление объектом при минимальных затратах на сами управления.

Все вышеперечисленное и обуславливает актуальность задачи разработки структуры и алгоритмов системы управления транспортно-дозировочным технологическим процессом.

Проблемам системного моделирования и синтеза оптимальных законов управления посвящены научные исследования отечественных и зарубежных ученых: Колесникова А.А., Пономарева В.М., Дегтярева Ю.Н., Клиланда Д., Кинга В., Г. Буча, Д. Рамбо, А. Джекобсона, Семенова А.С., Шека В.М., Волковой В.Н., Денисова А.А., Анфилатова B.C., Емельянова А.А., Кукушкина А.А. и др.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности транспортно-дозировочного технологического процесса путем увеличения объема выпуска качественной продукции за счет синтеза структуры и алгоритмов управления исходя из структуры целей технологического производства.

Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд взаимосвязанных научных и научно-технических задач:

1. Провести анализ транспортно-дозировочных технологических процессов для выявления их характерных признаков и особенностей.

2. Создать структуру системы управления транспортно-дозировочным технологическим процессом, основанную на результатах анализа целей его функционирования.

3. Разработать методику синтеза маршрута в транспортной системе ТДТП, позволяющую обеспечить оптимальное управление подвижным дозировочным бункером во всех режимах работы системы.

4. Разработать алгоритмы оптимального управления перемещением подвижного дозировочного бункера в составе транспортной системы.

5. Разработать комплекс технических и программных средств системы

управления транспортно-дозировочным технологическим процессом.

Существенные результаты работы, выносимые на защиту;

1. Методика системного анализа структуры целей в объектной среде, основанная на интеграции целевой и объектной декомпозиции и позволяющая осуществлять непосредственный переход от целей управления к структурам их реализующим.

2. Совокупность объектно-целевых моделей, необходимых и достаточных для синтеза структуры системы управления ТДТП.

3. Методика выбора маршрута движения тележки, позволяющая осуществлять последовательную и параллельно-последовательную реализацию циклически-заданного или циклически-корректируемого рецепта дозирования при технологически-варьируемых транспортных остановках.

Аналитические законы управления подвижным дозировочным бункером в составе транспортной системы, полученные в рамках синергетической парадигмы и позволяющие осуществлять позиционирование бункера в заданную точку с минимальными затратами энергии. Научная новизна работы:

1. Предложена двухуровневая формализация процедур декомпозиции целей с использованием диаграммы прецедентов и диаграммы классов, позволяющая исследовать взаимосвязь целей управления и реализующих их структур.

2. Сформулирована задача определения оптимального маршрута в транспортной системе и доказана ее NP-полнота.

3. Предложен алгоритм оптимизации маршрута в транспортной системе, представляющий собой сочетание алгоритмов принятия решений и алгоритмов булевого дискретного программирования, позволяющий минимизировать время перемещения подвижного дозировочного бункера в рамках заданных режимов работы и технологических ограничений.

4. На основе синергетической теории управления получен в аналитическом виде закон векторного управления перемещением подвижного дозировочного бункера в составе транспортной системы ТДТП, отличающийся тем, что в нем учитывается полная нелинейная динамическая модель управляемого объекта, данный закон позволяет минимизировать затраты электрической энергии при движении тележки и осуществить точное позиционирование в заданную точку.

5. Создана информационная модель ТДТП, представляющая собой совокупность объектно-ориентированных моделей, основанная на объектно-целевой диаграмме классов и отличающаяся новым механизмом классификации.

Практическая ценность работы.

1. На основе полученных аналитических законов оптимального управления подвижным дозировочным бункером синтезированы алгоритмы работы контроллера управления транспортной системой, позволяющие осуществлять позиционирование бункера в заданную точку с минимальными затратами энергии.

2. Предложено, за счет механизма расширения, дополнить нотацию объектно-ориентированного анализа элементом, выделяющим определенную целевую сущность системы на заданном уровне целевой декомпозиции и отражающим цель функционирования рассматриваемой системы - целевым классом, введение которого позволит в рамках единой объектно-целевой диаграммы классов системы отобразить результаты целевой декомпозиции.

3. С применением систем визуального программирования контроллеров UltraLogic, SCADA Genie и Delphi для участка дозирования разработан комплекс технических и программных средств реализующий АСУТП многокомпонентного дозирования.

4. Созданы методические материалы по объектно-целевому анализу и синтезу АСУТП для обучения магистров по направлению "Автоматизация и управление".

Математический аппарат. При проведении исследований в рамках диссертационной работы был использован математический аппарат таких дисциплин, как современная теория управления, синергетические методы построения оптимальных агрегатных регуляторов, системный анализ и теория систем, объектно-ориентированная методология информационного моделирования сложных систем, дискретная математика, теория сложности комбинаторных задач, теория дискретного булевого программирования.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на следующих конференциях: научно-технических конференциях студентов и аспирантов НГТУ (Новочеркасск, 1997,1999); 3-ей и 4-ой международной научно-технических конференциях "Новые технологии управления движением технических объектов" (Новочеркасск, 2000, 2001); межрегиональных научно-технических конференциях "Управление в технических, социально-экономических и медико-биологических системах" (Новочеркасск, 1999, 2000, 2001, 2002); 14-й международной конференции "Математические методы в технике и технологиях. ММТТ-14" (Смоленск 2001); 2-ой международной научно-технической конференции аспирантов и студентов "Автоматизация технологических объектов и процессов. Поиск молодых" (Донецк, Украина, 2002). 

Подобные работы
Мырзин Глеб Семенович
Автоматизация и управление процессом технического обслуживания системы технологических трубопроводов
Лихтер Анатолий Михайлович
Управление биофизическими процессами в системах лова рыбы
Асташин Сергей Михайлович
Управление режимами и процессами эксплуатации систем тягового электроснабжения на основе имитационного моделирования
Шведов Николай Георгиевич
Автоматизация и управление процессом многолезвийной механической обработки на основе динамического моделирования технологической системы
Харисов Ленар Рустамович
Анализ и синтез автоматизированного технологического процесса получения машиностроительных заготовок из дисперсных отходов
Шахов Олег Альбертович
Анализ и синтез автоматических систем управления общепромышленных механизмов
Ходыкин Виктор Федорович
Использование сетей Петри для анализа и синтеза оптимальных модульных систем обработки данных
Товмасян Артоша Вардгесович
Разработка формализованных методов анализа задач обработки данных и синтеза типовых модульных систем обработки данных
Сиротюк Олег Владимирович
Разработка моделей, методов и инструментальных средств анализа и синтеза оптимальных структур объектно-ориентированных баз данных в автоматизированных информационно-управляющих системах
Савенков Алексей Николаевич
Управление процессами информационного обмена в сетях передачи данных АСУ машиностроительного предприятия

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net