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:

Михайлова Ольга Владимировна. Системы управления объектами с изменяемой структурой (На примере углеобогатительных и металлургических производств) : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.06 : Новокузнецк, 2003 181 c. РГБ ОД, 61:04-5/1216

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И ТЕРМИНЫ 10

ГЛАВА 1. ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

С ЦЕЛЕНАПРАВЛЕННО ИЗМЕНЯЕМОЙ СТРУКТУРОЙ

ОБЪЕКТА 16

1Л. Аналитический обзор предшествующих исследований 16

1.2. Обобщенная структура системы управления объектом

с целенаправленно изменяемой структурой 36

1.3- Структуры систем с плавным переключением режимов 45

ГЛАВА 2. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ГРУППОВЫМ

ДОЗИРОВАНИЕМ 55

2.1. Характеристика объекта управления 55

2.2, Предлагаемый алгоритм группового дозирования 60
2-3. Исследование системы группового дозирования 68

ГЛАВА 3. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЬІМИ

ПРОЦЕССАМИ УГЛЕОБОГАТИТЕЛЬНОЙ ФАБРИКИ 76

  1. Характеристика объекта управления 76

  2. Предлагаемый алгоритм управления технологическими

комплексами углеобогатительной фабрики 84

3.3. Информационное и техническое обеспечение системы управления 99

ГЛАВА 4. УПРАВЛЕНИЕ ТОПОГРАФИЕЙ ВНУТРЕННЕЙ

ПОВЕРХНОСТИ ФУТЕРОВКИ КОНВЕРТОРА 105

  1. Характеристика объекта управления 105

  2. Интегральные показатели топографии внутренней

поверхности футеровки конвертора 111

4.3. Расчет интегральных показателей топографии внутренней

поверхности футеровки конвертера на ОАО "Северсталь" 114

4.4. Исследование связи интегральных показателей с
технологическими факторами 120

ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЯ 141

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 143

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение к работе:

Актуальность проблемы. Одно из направлений современной теории и практики управления связано с созданием систем управления с переменной структурой (СПС) и систем координатно-параметрического управления (СКЛУ). В СПС структура системы изменяется только за счет изменения структуры управляющего устройства в зависимости от внешних условий либо от состояний объекта с организацией скользящих режимов. В СКПУ вырабатываются параметрические управляющие воздействия для достижения объектом заданных свойств и координатные - для получения требуемых траекторий состояний и выходных воздействий. Ни в том, ни в другом случае структура объекта целенаправленно для целей управления не изменяется.

В промышленности существует достаточно большой класс объектов (от агрегата до предприятия), в которых уже заложена возможность целенаправленного динамического изменения структуры. На сегодняшний день имеется небольшое количество работ, посвященное управлению с изменением структуры объекта. В них содержатся только общие соображения по направлению исследований и отсутствуют конкретные рекомендации по синтезу и анализу систем управления такого класса и, тем более, пригодные для практического применения методы, модели, алгоритмы. Изменение структуры системы приводит зачастую к скачкообразным изменениям состояния и объекта, и управляющего устройства. Для устранения негативных последствий от таких изменений необходимо обеспечивать плавные (безударные) переходные режимы.

Разработка облщх структур, методов и алгоритмов управления объектами с целенаправленно изменяемой структурой должна привести к новым подходам к проектированию объектов управления, расширить область применения СПС и, в конечном итоге, повысить эффективность функционирования промышленных комплексов.

Работа выполнена в соответствии с планами хоздоговорных и госбюджетных научно-исследовательских работ: федеральной целевой программы "Инте-

грация4 (1997 — 2002 г.), гранта Минобразования РФ по фундаментальным исследованиям в области технических наук по направлению "Автоматика и телемеханика, вычислительная техника, связь, метрология" (2000 - 2002 г.)3 комплексных программ создания и развития АСУ ОАО "Западно-Сибирский металлургический комбинат" (г, Новокузнецк), ОАО "Северсталь" (г. Череповец), углеобогатительных фабрик "Антоновская" (г, Новокузнецк), "Бачатская" (г. Белово), "Заречная" (г. Полысаево).

Цель и задачи диссертации. Развитие систем управления с переменной структурой для объектов с целенаправленно изменяемой структурой. В рамках этой цели выделены следующие задачи- К Описание и формирование класса промышленных объектов с целенаправленно изменяемой структурой, 2, Разработка общей структуры, конкретных методов и алгоритмов управления объектами с целенаправленно изменяемой структурой. 3. Развитие методов и алгоритмов обеспечения безударных переходов при изменении структуры системы управления. 4. Сопоставительное исследование предлагаемых методов и алгоритмов. 5. Применение разработанных алгоритмов в промышленных системах углеобогатительных и металлургических производств.

Методы выполнении работы. Обобщение практического опыта управления промышленными комплексами, теория систем управления с переменной структурой, теория идентификации, имитационное моделирование, методы статистической обработки данных.

Научная новизна диссертации.

  1. Класс объектов с целенаправленно изменяемой структурой, для которых управления должны рационально сочетать структурные, координатные и параметрические воздействия.

  2. Обобщенная схема системы управления с переменной структурой как в объекте управления, так и в управляющем устройстве и конкретизированные схемы алгоритмов,

  3. Комплекс алгоритмов управления объектами с целенаправленно изменяемой структурой в горно-металлургической отрасли.

4. Методы и алгоритмы обеспечения безударных переходов в динамиче
ских системах управления с переменной структурой.

5, Результаты исследования эффективности систем управления с целена
правленно изменяемой структурой.

Практическая значимость. Обобщенные структуры и конкретные алгоритмы могут быть использованы для проектирования автоматических систем управления в различных отраслях промышленности, для обучения студентов соответствующих специальностей.

Реализация результатов работы,

  1. На агломерационной фабрике ОАО ''Западно-Сибирский металлургический комбинат" (г. Новокузнецк) внедрена система группового дозирования железорудного концентрата,

  2. В кислородно-конвертерном цехе ОАО "Северсталь" (г. Череповец) внедрена система управления геометрией внутренней полости конвертера.

  3. На углеобогатительных фабриках "Антоновская" (г. Новокузнецк), "Бачатская" (г. Белово), "Заречная" (г. Полысаево) прошли практические испытания и внедрены системы управления технологическими комплексами.

Предмет зашиты и личный вклад автора,

  1. Новый класс объектов управления с целенаправленно изменяемой структурой,

  2. Обобщенная схема и варианты алгоритмов системы управления с переменной структурой как объекта управления, так и управляющего устройства.

  3. Алгоритмы управления групповым дозированием, геометрией внутренней полости конвертера, системы управления технологическими комплексами углеобогатительных фабрик,

  4. Методы и алгоритмы обеспечения безударных переключений режимов управления.

  5. Результаты исследования и внедрения разработанного класса систем управления.

Личный вклад автора заключается в формировании нового класса объектов, разработке структуры алгоритмов управления объектами с целенаправленно изменяемой структурой, их конкретизации и исследовании, разработке математического и технического обеспечения внедренных систем управления.

Апробация работы» Основные положения и результаты работы докла
дывались и получили одобрение на 9 конференциях, в том числе: Междуна
родной научно-технической конференции "Структурная перестройка метал
лургии: экономика, экология, управление, технология4 (Новокузнецк, 1996
г.); Межвузовской научно-практической конференции «Взаимодействие на
учно-образовательных, промышленных, предпринимательских и админист
ративных структур. Правовые и экономические аспекты» (Новокузнецк,
1998, 1999, 2000г.г.); Межрегиональной научно-методической конференции
"Повышение эффективности научных исследований и совершенствование
учебного процесса" (Анжеро-Судженск, 2000 г.); VIII Международной
научно-практической конференции «Перспективные технологии разработки
и использования минеральных ресурсов» (Новокузнецк, 2001 г.);
Всероссийской научно-практической конференции "Системы

автоматизации в образовании, науке и производстве" (Новокузнецк, 2001 г.); Региональной научной конференции студентов, аспирантов, молодых ученых «Наука, Техника, Инновации» (Новосибирск, 2001 г.)-

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 печатных работ, в том числе 5 статей в научно-технических сборниках, 6 докладов и 9 тезисов докладов на научно-практических конференциях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и содержит 142 страницы основного текста, список литературы из 82 наименований и 3 приложения на 29 страницах.

В первой главе приведен анализ предшествующих работ по системам с переменной структурой, формируется общее направление работы и частные задачи развития методов, алгоритмов и систем управления объектами с целе-

направленно изменяемой структурой. Сформирована обобщенная структура системы управления объектами с целенаправленно изменяемой структурой (ОЦИС) и выделены три типа алгоритмов управления ОЦИС. Представлены результаты аналитических исследований первого типа алгоритмов управления ОЦИС, ориентированных на введение дополнительных структур объекта для расширения области допустимых его состояний и обеспечения реализуемости требований к эффективности управления. Поставлены и решены задачи обеспечения плавных переходных режимов при переключении структур в системах управления.

Во второй главе дано подробное описание алгоритма управления групповым дозированием сыпучих материалов, представляющего собой конкретизацию общей структуры второго типа алгоритмов управления ОЦИС, обеспечивающих текущий анализ показателей эффективности управления, выбор и безударное переключение структуры объекта управления. Представлены результаты исследования и оценки эффективности системы управления групповым дозированием, реализующей предложенный алгоритм управления ОЦИС, в сравнении с системами управления групповым дозированием при неизменной структуре объекта управления.

В третьей главе дана краткая характеристика углеобогатительных фабрик (на примере ОФ "Антоновская") как объектов управления с целенаправленно изменяемой структурой, рассмотрены конкретные производственные ситуации и возможности изменения структуры объекта за счет включения или выключения из технологической схемы флотомашины, тракта подачи сухого отсева рядового угля в товарный концентрат. Дано описание алгоритма управления технологическим комплексом обогащения, конкретизирующего третий тип общей структуры алгоритмов управления ОЦИС, Алгоритмом предусматривается формирование и хранение данных, соответствующих ти-попредставительным ситуациям, параллельное натурно-математическое имитационное моделирование и оценка эффективности вариантов системы управления с различными структурами объекта управления , альтернативных действующей системе, принимающей и реализующей управляющие решения на технологическом комплексе. Приведена краткая характеристика про-

граммно-аппаратных средств реализации системы управления технологическим комплексом углеобогатительной фабрики.

В четвертой главе представлены результаты исследований, выполненных при создании системы управления процессом кислородно-конвертерного производства стали, реализующей алгоритм управления ОЦИС с текущим анализом показателей эффективности управления и изменением структуры и параметров объекта управления путем изменения топографии внутренней поверхности футеровки конвертера. Предложен и исследован комплекс интегральных показателей топографии внутренней поверхности футеровки конвертера, показано влияние их изменений на изменения параметров состояния и выходных воздействий процесса выплавки стали - % выхода годного, содержания фосфора и серы в металле и др.

В приложении А представлена сводная справка о внедрении результатов диссертационной работы О-В. Михайловой в агломерационном производстве ОАО "Западно-Сибирский металлургический комбинат", в конвертерном производстве ОАО "Северсталь", на углеобогатительных фабриках "Антоновская", "Бачатская", "Заречная". В приложении Б приведены перечень позиционных обозначений основного оборудования и описание технической структуры САУ производственным комплексом ОФ "Антоновская". В приложении В дано описание объединенной базы данных, использованной для исследований, проводимых на ОАО "Северсталь", а также технологических представлений о влиянии параметров плавки на топографию внутренней поверхности конвертера и интегральных показателей топографии на выходные воздействия и состояния процесса выплавки стали с соответствующими графиками.

Автор приносит глубокую благодарность научному руководителю, доктору технических наук, профессору, лауреату премии Совета Министров СССР, Государственной премии СССР» Заслуженному изобретателю РСФСР Мышляеву Л.П. и научному консультанту, кандидату технических наук Киселеву Станиславу Филипповичу. Автор признателен коллективам ООО "Научно-исследовательский центр систем управления" и кафедры систем автоматизации СибГИУ за плодотворное сотрудничество и помощь в работе.

Подобные работы
Маслова Наталия Васильевна
Применение цифровых систем с переменной структурой для энергосберегающих САУ (На примере отделения каталитической очистки производства неконцентрированной азотной кислоты)
Кроликов Александр Анатольевич
Повышение эффективности технической подготовки производства на основе автоматизированной системы (на примере редуктора)
Унашхотлов Муаед Хасенович
Алгоритмическое обеспечение построения автоматизированной обучающей системы подготовки специалиста сельскохозяйственного производства : На примере молочного производства
Гусев Сергей Иванович
Разработка и исследование измерительных информационных систем для непрерывных технологических процессов на примере производств получения и переработки олефинов
Выставкин Сергей Витальевич
Повышение эффективности технической подготовки производства на основе применения экспертных систем : На примере концептуального проектирования суппортных групп станков
Нгуен Суан Нгуен 0
Принципы оптимального функционирования сложных химико-технологических систем (на примере гибких автоматизированных и энергосберегающих химических производств). Приложения
Харисов Азамат Робертович
Разработка нечеткой экспертной системы диагностики и мониторинга состояния оборудования : на примере глиноземного производства БАЗ-СУАЛ
Халифа Амер Абдурахим
Синтез и оптимизация систем управления реактором с распределенными параметрами : на примере реактора производства малеинового ангидрида
Сентельяс Лима Сандро Эфрайн
Ситуационная советующая система для управления промышленными стоками на основе нечетких множеств : На примере производства аммиачной селитры
Борисов Андрей Львович
Автоматизированная система управления технологической безопасностью непрерывных химико-технологических процессов на основе дискретных моделей (На примере производства слабой азотной кислоты)

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