Введение к работе
Исходные понятия. Первоначально дадим "ключевые" определения, которые нужны для излозсеря самого замысла и- логического каркаса диссертационной работы : Многовариантный алгоритм идентификации (№АИ) - это комплекс сходных вариантов алгоритма идентификации с их взаимосовмещением и взаимодействием. В более широком смысле ЫвАИ - это алгоритм с множеством вариантов в целостном представлении. Вариантные алгоритмы - приспособленные к интеграции ( то есть объединению в целое ) варианты какого-либо алгоритма. Конкретные МвАИ ст-
. роятся нап.рямую как таковые или путём объединения вариантных алгоритмов идентификации из числа типовых и специально полученных. Рекуррентная параметри -ческая/ идентификация - возвратное формирование последовательности оценок неизвестных параметров ( коэффициентов ) выбранной зависимости с пошаговой преемственной обработкой упорядоченных порций данных о функционировании объекта идентификации в обычных и экспериментальных условиях. Ли н' ей но- параметрические зависимости - типовая модельная струк-
тура с линейностью относительно неизвестных параметров ( коэффициентов ) и с различными линейными либо нелинейными детерминированными функциями от первичных данных. Двухкомпонентный критерий идентификации - критерий, включающий точностную и гладкостную составляющие^ первая из которых является мерой близости расчётных значений определяемой выходной величины объекта к её фактическим значениям, а вторая - мерой изменчивости ( предсказуемости ) динамической последовательности оценок коэффи-. циентов зависимости.
Актуальность проблема. Постепенно осознаваемая необходимость
' многовариаитных алгоритмов идентификации ( МвАИ ) проистекает из: 1) многовариантности фактических свойств по сути каждого реального объекта идентификации; 2) -многовариантности требуегах свойств идентифицирующей модели; 3) многовариантности большинства человеке- машинных процедур идентификации с обязательным сравнительным анализом нескольких вариантов идентифицирующей модели при статичном и, Что диктуется реальностью, динамическом выборе рационального варианта с гагалексным подтверждением его работоспособности в реальных условиях.
Первое обстоятельство конкретизируется, например, разнообразием сменяющих друг друга типов трендов изменения количественного влияния входных на выходные величины объекта.- Второе - разнообразием задаваемых ограничений на характер изменчивости определяемых оценок коэффициентов модели с их использованием для принятия решений на существенно различных временных интервалах, либо для рабочих и исследовательских целей. Третье же обстоятельство связано с непрерывно пополняемым множеством "переплетённых" между собой вариантов выбора идентификационных решений в комплексном прост--ранстве ограничивающих ісловий, принципов, методов, модельных структур, параметров, измерений, экспериментальных, воздействий, информативных данных, алгоритмов обработки и критериев адекватности.
Не исключая возможности применения нескольких, раздельно реализуемых, вариантов алгоритмов идентификации, предпочтение отдаём объединяющим их МвАИ. Достигаемый при этом системный эффект интеграции выражается не только в экономии вычислительных средств, но и в новой познавательной ценности МвАИ по сравнению с разрозненными вариантами алгоритмов идентификации, создаваемых предпосылках к эффективному взаимодействию между рабочими, учебными, исследовательскими системами и к повышению качества идентификации с точки зрения её точности и, что не менее важно, предсказуемости её результатов.
Настоящая работа выполнена в рамках целевой программы Гособразования "Управление нелинейными динамическими объектами", целевой программы "Социально-экономические проблемы научно-технического прогресса Кузбасса", комплексной программы реконструкции Куз-меткомбината, создания и развития АСУ Запсибметкомбината
Цель диссертации. 1. Конкретизация известных и построение новых вариантов алгоритмов рекуррентной идентификации линейно-параметрических зависимостей с вариантностью по гладкостной составляющей двухкомпонентного критерия идентификации. 2. Фэрмирование многовариантных алгоритмов идентификации напрямую как таковых и путём взаимс эовмещэния сходных алгоритмических вариантов. 3. Применение обычньсАшоговариантных алгоритмов идентификации для определения зависимостей механических свойств металлопроката от х"мическогс состава конверторной стали, оценивания коэффициентов моделей каналов регулирования шахтных печей металлизации окисленных окатышей, оперативного уточнения значений коэффициентов алгоритма расчёте
массы агломерата мартеновской плавки, определения зависимостей стойкости изложниц от химического состава чугуна.
Основа выполнения работы. Принцип многовариантного оценивания состояний и параметров реальных объектов, базовые многовариантные структуры, типовые ыодедь-ше представления и методы идентификации, металлургические технологии, производственный опыт.
Научная новизна. На основе метода пошаговой ( локально-последовательной ) оптимизации разработаны вариантные алгоритмы идентификации для случая, когда гладкостная составляющая двухкомпонёнт-ного критерия идентификации представлена в виде различных вариантов комбинаций сумм квадратов первых и вторых приращений последовательности оценок коэффициентов, а точностная составляющая - в 'Еиде суммы квадратов разностей между фактическими и расчётными значениями выходной величины объекта. Непосредственным синтезом и путём объединения вариантных алгоритмов получены многовариантные .алгоритмы идентификации с простой ( по номеру отсчёта данных ) и двойной ( по номеру отсчета и по номеру варианта ) рекурсией при совместном формировании разнотемповых оценок коэффициентов линейно-параметрических зависимостей. В результате применения обычных и шоговариантных алгоритмов идентификации при решении инженерных задач виявлена существенная нестационарность изменения оценок ко-' эффициентов влияния химического состава конверторной стали на механические свойства металлопроката; получены диапазоны изменения оценок коэффициентов динамических характеристик ісаналов регулирования шахтных печей металлизации окисленных окатькей; установлена целесообразность включения алгоритма оперативной идентификации в систему расчёта иихты мартеновской плавки и в систему оценки влияния химического сосгава чугуна на стойкость излозкниц.
Практическая ценность и реализация результатов. Мяоговариант-нке алгоритмы идентифккащи необходимы во всех тех ситуациях, где существует, во-первых, разнообразие фактических сеойств объекта, во-вторых, разнообразие требуемых свойств идентифицирующей модели и, в-третьих, разнообразие человеко-машинных процедур идентификации.
По результатам исследований даны рекомендации по использованию полученных алгоритмов идентификации в системах прогнозирования свойств металла комплекса "сталь-прокат"; расчёта сихты марте-нозской плавки; оценки влияния химического состава чугуна на стойкость излодниц. Конкретные значения сценок коэффициентов моделей
каналов регулирования шахтных печей металлизации окатышей внесены в виде дополнения в технологическую инструкцию. Алгоритмические разработки доведены до конкретных технических решений в виде изобретений.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на конференциях и семинарах, включая Республиканскую межотраслевую научно-техническую конференцию "Автоматизация производственна процессов в отраслях тяжёлой промышленности Казахстана" ( Караганда, 1986 ), Республиканскую научно-техническую конференцию "Проблемы, опыт создания и испйьзования средств контроля и АСУТП в техническом перевооружении производства" ( Караганда, 1989 ), научно-техническую конференцию молодых специалистов "Создание и освоение экологически чистых, ресурсосберегающих технологий в чёрной металлургии*' ( Новокузнецк, 1991 )', а также семинары кафедры систем информатики и управления и кафедры автоматизации производств и исследований. '
Публикации. По рассматриваемым вопросам опубликовано 6 работ, получено 2 авторских свидетельства
Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, списка использованной литературы и содержит 137 машинописных страниц основного текста.
Предмет защиты и личный вклад автора. На защиту вынесены: 1. Многовариантные алгоритмы идентификации с простой ( по номеру отсчёта данных ) и двойной ( по номеру отсчёта и по номеру варианта ) рекурсией при совместном формировании вариантных оценок коэффициентов линейно-параметрических зависимостей. 2. Вариантные алгоритмы идентификации, разработанные на основе метода- пошаговой оптимизации с использованием двухкомпонентного критерия идентификации с вариантностью по его гладкостной составляющей. 3. Практические результаты применения полученных алгоритмов идентификации.
Личный вклад автора заключается в непосредственном творческом участии в разработке вариантных и многовариантных алгоритмов идентификации, в постановке и решении конкретных инженерных задач,, в обработке исходны* данных и интерпретации полученных результатов. От внедрения сделанных разработок получен долевой экономический. эффект около 180 тысяч рублей ( по курсу 1390 Г. ).' .