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:

Иванов Евгений Борисович. Разработка системы поддержки принятия решений по управлению доменным процессом на основе комплексной логической модели : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06 / Иванов Евгений Борисович; [Место защиты: Ин-т проблем упр. им. В.А. Трапезникова РАН].- Москва, 2009.- 163 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/1501

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

Глава 1. Современное представление доменного процесса 14

1.1. Описание основ исследуемого процесса 17

  1. Строение доменной печи 18

  2. Принципы ведения плавки 23

  3. Аварийные зоны доменной печи 28

  1. Анализ существующих подходов к управлению процессом производства чугуна 32

  2. Обоснование разработки системы управления доменным процессом с использованием принципов поддержки принятия решений 41

  1. Функции и выполняемые задачи 45

  2. Классификация советчиков 49

  3. Применение системы в качестве тренажёра 53

Глава 2. Комплексная логическая модель поддержки принятия

решений по управлению доменным процессом „. 56

  1. Общая характеристика главы 56

  2. Системное проектирование комплексной модели 56

  3. Описание логической модели доменного процесса 66

  1. Составление правил в трёхзначной логике на основе знаний экспертов 76

  2. Проработка правил в булевой логике 84

  3. Алгоритм системы поддержки принятия решений 92

2.4. Балансовая модель Рамма - Похвистнева 95

  1. Входные и выходные параметры 95

  2. Производимые расчёты 97

2.5. Технологическая модель производства чугуна... 98
2.5.1. Входные и выходные значения 99

2.5.2. Расчёты ведения доменной плавки 103

2.6. Физико-химическая модель 104

  1. Входные и выходные параметры перераспределения кремния и марганца 104

  2. Контроль качества продукции 105

2.7. Экономическая модель 107

Глава 3. Разработка пользовательского интерфейса системы

поддержки принятия решений и применение полученных

результатов ПО

3.1. Требования к интерфейсу ПО

  1. Выбор прототипа советчика 112

  2. Средства реализации 113

  1. Внедрение системы поддержки принятия решений по управлению доменным процессом на производстве и в учебном процессе 122

  2. Применение разработанной системы для технологических объектов, соответствующих классу доменной печи 127

Заключение 128

Библиографический список использованной литературы 129

Приложения 136

Введение к работе:

Актуальность темы диссертации

Важным элементом управления сложными технологическими объектами (металлургические и химические производства, электростанции, атомная промышленность и т.д.) являются действия, выполняемые персоналом и/или автоматически, при отклонении состояния объекта от нормы, что с учётом взаимозависимости показателей может вызвать лавинообразный процесс, чреватый нежелательными последствиями. В этой связи актуальны: проведение всестороннего моделирования процессов в объекте, инициированных подобными ситуациями, и разработка методов восстановления нормальной работы).

В качестве объекта исследования в диссертации рассматривается доменная печь - непрерывно действующий агрегат шахтного типа для выплавки чугуна и ферросплавов. Сложность описания технологического процесса данного объекта автоматизации заключается в том, что он является «закрытым». Существующие на сегодняшний день имитационные модели технологического процесса (логическая, балансовая, технологическая, физико-химическая и др.) учитывают отдельные факторы процесса (безаварийность, ровность хода, сокращение числа простоев и др.). Что в совокупности с большим числом правил технологических инструкций существенно усложняет мастеру рационально управлять процессом выплавки чугуна, отрицательно влияет на качество продукции и эффективность производства и не позволяет решать задачу контроля и управления объектом комплексно.

Поэтому актуальной является, во-первых, проблема разработки логической модели системы управления технологического процесса на основе технологических инструкций выплавки чугуна с целью определения отклонений показателей работы домны от нормы, времени стабилизации процесса и выдачи персоналу рекомендаций по выведению объекта на нормальный режим работы. Во-вторых, усовершенствование данной модели до уровня комплексной логической модели системы управления с учетом расчетных показателей доменного процесса для повышения качества продукции и эффективности производства.

На базе разработанной комплексной логической модели системы управления актуально создание системы поддержки принятия решений (СППР), учитывающей все вышеперечисленные факторы и правила технологических инструкций, а также предоставляющей рекомендации (советы, подсказки) мастеру по стабилизации доменного процесса в реальном времени и его эффективному управлению. Это позволит предотвратить ошибочные действия мастера и повысить безопасность технологического процесса.

; 1 ! -

Цель работы заключается в разработке, исследовании и внедрении комплексной логической модели автоматизированной системы поддержки принятия решений по управлению доменным процессом, обеспечивающей требуемое качество продукции, улучшение ровности хода и технологии плавки, сокращение числа простоев и аварийных ситуаций.

Достижение указанной цели требует решения следующих основных задач

разработка логической модели системы поддержки принятия решений (СППР) по управлению доменным процессом, учитывающей технологические инструкции;

для определения уставок логической модели разработка комплексной логической модели СППР на основе аналитических моделей (балансовой, технологической, физико-химической, аналитической, экономической моделей и модели безопасности жизнедеятельности);

разработка программной реализации СППР на основе комплексной логической модели;

внедрение разработанных моделей и программной реализации СППР в качестве советчика по управлению реальным доменным процессом для повышения квалификации обслуживающего персонала, а также в качестве тренажера в учебный процесс вузов металлургических специальностей.

Методы исследования

Для решения поставленных задач использовались методы математической логики, булевой алгебры и алгоритмов, теории принятия решений и проектирования логических схем.

Научная новизна работы определяется следующими новыми научными результатами, полученными автором диссертации:

  1. Предложено формальное описание технологических инструкций по управлению доменным процессом в виде набора секвенций, представляющих правила управления объектом.

  2. Разработан метод построения логической структуры принятия решений, используемый для создания СППР по управлению доменным процессом. Метод основан на структурировании правил управления по исполнительным механизмам процесса.

  3. Разработана и обоснована структура связей между моделями (логическая, балансовая, технологическая, физико-химическая, аналитическая, экономическая, безопасности жизнедеятельности) в комплексной логической модели поддержки принятия решений, что предоставляет мастеру доменной печи точный и последовательный расчет баланса шихтовых материалов, технологии выплавки чугуна, физико-химического перераспределения элементов между чугуном и шлаком при заданной

температуре и давлении дутья, а также параметры качества продукции и эффективности производства. 4. Разработаны алгоритм получения уставок (на основе анализа технологических инструкций, последовательности набора секвенций и структуры связей между моделями) и алгоритм принятия решений по управлению доменным процессом, соответствующий данным уставкам.

Практическая значимость

Предложенный в работе подход позволяет повысить производительность доменного процесса (за счёт сокращения времени стабилизации, т.е. времени приведения работы объекта в состояние нормы), поднять уровень безопасности (вследствие прогнозирования и моделирования процессов на ранних стадиях проектирования), а также предоставляет обслуживающему персоналу дополнительные эффективные средства в качестве советчика для принятия решений в реальных условиях. Предложенная комплексная логическая модель доменного процесса использована в виде компьютерной программы при организации учебного процесса в вузах, в том числе, для создания соответствующих тренажёров операторов доменного процесса. Эффективность разработанной модели подтверждается её реализацией в виде используемого на практике программного комплекса.

Внедрение результатов

Как законченные программные продукты, результаты диссертационной работы официально зарегистрированы в виде программы для ЭВМ (№ 2007613391 "Экспертная система (тренажёр) доменной печи" от 13 августа 2007 г.), а также внедрены в доменных цехах ОАО "Уральская сталь", ОАО "КМЗ", на шахтных печах ОАО "Южуралникель" и в учебном процессе Московского государственного института стали и сплавов (Новотроицкий филиал), что подтверждено актами и справками о внедрении.

Апробация работы

Основные положения диссертационного исследования докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

"Автоматизация в промышленности", ИПУ РАН, г. Москва, 2007 г.; XIII Международная научно-техническая конференция "Кибернетика и высокие технологии XXI века", г. Воронеж, 2007 г.; VII Международная научно -техническая конференция "Интеллектуальные системы - 2007", г.Геленджик (п. Дивноморское), 2007 г.; 2-я Международная научно - практическая конференция "Логистика и экономика ресурсосбережения и энергосбережения в промышленности (МНПК "ЛЭРЭП - 2007")", г. Саратов, 2007 г.; 7-я Международная конференция "Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта CAD/CAM/PDM - 2007", ИПУ РАН, г. Москва, 2007 г.; III Всероссийская молодёжная конференция по проблемам

управления (ВМКПУ '08), ИПУ РАН, г. Москва, 2008 г.; Conference proceeding Metal 2008, Red Castle, Hradec nad Moravici, Czech Republic, EU.; IV Всероссийская школа - семинар молодых учёных "Проблемы управления и информационные технологии (ПУИТ08)", г. Казань, 2008 г.; V Всероссийская школа - семинар (конференция) молодых учёных "Управление большими системами (УБС'08)", г. Липецк, 2008 г.; Российская конференция с международным участием "Технические и программные средства систем управления, контроля и измерения (УКИ'08)", ИПУ РАН, г. Москва, 2008 г.; IV Международная конференция но проблемам управления (МКПУ-2009), ИПУ РАН, г. Москва, 2009 г.

Публикации

Основные положения диссертации отражены в 16 опубликованных научных работах. Из них в списке литературы приведены 3 статьи из перечня периодических журналов, рекомендованных ВАК для публикации основных результатов диссертационных исследований.

Структура и объём работы

Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав, заключения, списка используемых источников из 96 наименований, 4 приложений. Общий объём диссертации изложен на 130 страницах машинописного текста, содержит 31 рисунок, 45 таблиц, 45 вычислительных формул.


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