Содержание к диссертации
Введение
I. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ КВАЗИЭКВИВАЛЕНТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ ОПТИМИЗАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ 18
1.1. Эквивалентные, квазиэквивалентные преобразования оптимизапионных моделей. Постановка задачи и основные понятия 19
1.2. Методика квазиэквивалентных преобразований и мера.близости оптимизационных моделей 94
1.2.1. Условия эквивалентности оптимизапионных моделей 24
1.2.2. Мера близости оптимизационных моделей 32
1.2.3. Выбор преобразованной оптимизационной модели 40
1.3. Требования устойчивости систем управления, синтезированных на основе квазиэквивалентных преобразований оптимизационных моделей .45
1.4. Использование структурных особенностей оптимизационной модели при её эквивалентном преобразовании . 53
1.5. Эквивалентность и квазиэквивалентность непрерывной и дискретной оптимизапионных
моделей 60
1.6. Выводы 63
2.СИНТЕЗ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ И ОБРАБОТКИ ИШОРМАОДЙ
НА ОСНОВЕ КВАЗИЭКВИВАЛЕНТБЫХ ШЕ0БРАЗОВАНИЙ
ОПТИМИЗАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ 65
2.1 Управление детерминированными динамическими объектами 66
2.2. Декомпозиция задач управления динамическими объектами большой размерности с несепарабельным критерием качества 79
2.3. Оценка параметров и состояния вероятностных процессов 93
2.4. Выводы ПО
3. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДИКИ КВАЗИЭКВИВАЛЕНТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ
ОПТИМИЗАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ДИАЛОГОВОЙ
ПОДСИСТЕМЫ СТАТИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ В АСУ ТП ОБЖИГА
ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА 112
3.1. Задачи управления процессом обжига цементного клинкера 112
3.2. Формирование и исследование косвенных показателей режима обжига цементного клинкера для
целей оперативного управления 124
3.3. Организация эксперимента и построение математических моделей для оперативного управления режимом обжига 131
3.4. Разработка алгоритмов функционирования диалоговой подсистемы статической оптимизаций режима обжига на Кантском цементно-шиферном комбинате 146
3.5. Использование в АСУ ТП обжига дополнительной информации расплывчатого типа о состоянии процесса 155
3.6. Выводы 168
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 170
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИИ
П.I. Акт на передачу программной документации АСУ ТП обжига цементного клинкера на Кантском цементно- шиферном комбинате 185
П.2. Расчет экономической эффективности от внедрения усовершенствования в АСУ ТП обжига 186
П.З. Данные экспериментов на печах Ш. и №3 Кантского цементно-шиферного комбината 189
.
- Эквивалентные, квазиэквивалентные преобразования оптимизапионных моделей. Постановка задачи и основные понятия
- Управление детерминированными динамическими объектами
- Задачи управления процессом обжига цементного клинкера
Эквивалентные, квазиэквивалентные преобразования оптимизапионных моделей. Постановка задачи и основные понятия
Преобразования математических моделей широко используются при решении самых разнообразных задач оптимизации. Многие методы синтеза алгоритмов управления и обработки информации связаны с процедурой предварительного преобразования исходной задачи к виду, удобному для проведения расчётов или анализа. Например, большое число методов синтеза приближенно-оптимального управления связаны с преобразованием исходной задачи оптимизации, так как получить оптимальное решение в аналитической замкнутой форме удаётся лишь для ограниченного класса задач, а численное решение исходной задачи может оказаться слишком трудоёмким. Аналитические и вычислительные сложности, возникающие при решении подобных задач оптимизации вынуждают разработчиков обращаться к различным методам преобразования исходной задачи» При этом исходную задачу заменяют некоторой другой, которую, естественно, следует пытаться выбрать из класса более простых задач, чем исходная и которая вписывается в рамки известной теории оптимизации. Это положение характерно как при решении задач синтеза алгоритмов на этапе проектирования систем управления или обработки информации, так и задач адаптации в условиях неопределенности, когда информация об объекте или цели уточняется в процессе функционирования, т.е. изменяется оптимизационная модель.
Наиболее естественным и желаемым условием подобных преобразований является их инвариантность относительно искомого решения.
В данной главе излагается методика, приводятся соотношения,. позволяющие для некоторого класса оптимизационных моделей производить, инвариантные относительно искомого решения преобразования исходной задачи оптимизации - эквивалентные преобразования оптимизационных моделей с целью получения семейства "более простых" задач оптимизации, а также методика приближенно-эквивалентных преобразований и вопросы близости оптимизационных моделей и анализа качества квазиоптимальных решений
class2 СИНТЕЗ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ И ОБРАБОТКИ ИШОРМАОДЙ
НА ОСНОВЕ КВАЗИЭКВИВАЛЕНТБЫХ ШЕ0БРАЗОВАНИЙ
ОПТИМИЗАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ class2
Управление детерминированными динамическими объектами
В практике синтеза алгоритмов управления, даже при наличии полной информации об объекте, разработчикам зачастую приходится отказываться от построения "идеальной" оптимальной системы, ограничившись решением более скромной задачи - построением квазиоптимальной системы управления. Это обусловлено, в частности, тем, что известные аналитические методы синтеза алгоритмов управления позволяют получить оптимальное решение в явной аналитической форме лишь для ограниченного класса задач и не существует универсальных численных процедур синтеза с гарантированной сходимостью. Так, например, наиболее полно разработаны процедуры синтеза для линей-но-квадратических задач оптимального управления. Удобства теоретических исследований, а также простота реализации оптимального регулятора являются, по-видимому, единственными причинами столь большой популярности рассматриваемой задачи синтеза. В то же время большинство реальных объектов нелинейны и далеко не всегда критерий качества можно представить в виде квадратичного функционала. Этому противоречию в качестве альтернативы можно противопоставить либо различные методы приближенного решения задач опти-мального управления, либо разработку методов синтеза для конкретных объектов, которая может затянуться на неоправданно длительное время или даже окончиться неудачей..
В связи с этим, на практике отдают предпочтение первому пути, который связан с синтезом квазиоптимальных алгоритмов управления Методам приближенного решения задач оптимального управления посвящено большое число работ, обширные библиографии, посвящен-, ные этому вопросу, приведены, например, в /2, 35, 109, 112/. Это, в первую очередь, различные приближенные метода численного решения задач оптимального управления /14, 76, 88, 112/, методы, связанные с аппроксимацией моделей объектов /4, 6, 29/, модифика- . цией функционала качества /61/, использование методов малого параметра /57/ и инвариантного расширения задачи /46, 54/, диалоговые /19/ и другие. При этом, как правило, в известных методах синтеза квазиоптимальных управлений, основанных на преобразовании исходной задачи оптимизации, близость преобразованного объекта к исходному формулируется в широком смысле, т.е. требуется как близость по некоторой мере оптимальных управлений как функцией состояния, так и.близость оптимальных траекторий и управлений как функцией времени. Следует подчеркнуть тот немаловажный дня развиваемого в данной работе подхода факт, что в большинстве технических задач управление реализуется в схеме с обратной связью.
class3 ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДИКИ КВАЗИЭКВИВАЛЕНТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ
ОПТИМИЗАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ДИАЛОГОВОЙ
ПОДСИСТЕМЫ СТАТИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ В АСУ ТП ОБЖИГА
ЦЕМЕНТНОГО КЛИНКЕРА class3
Задачи управления процессом обжига цементного клинкера
Одной из наиболее малоразработанных и экономически значимых задач автоматизации технологических процессов производства цемента является создание автоматизированной системы управления процессом обжига клинкера во вращающихся печах. По данным Кант-ского цементно-шиферного комбината за I98J год доля обжига клинкера в себестоимости цемента составила 57,8$. Вращающаяся печь представляет сложный энергоёмкий агрегат, каждый процент экономии, топлива, повышение производительности и улучшения качества обжига в которой обеспечивает большой экономический эффект. Особенно затруднен рост экономических показателей работы вращающихся печей при достижении ими проектной производительности, т.к., при этом они работают обычно почти на пределе своих возможностей и экономичность их работы зависит в основном от проффессиовальных качеств машиниста /48/« В таких условиях только автоматизация способна повысить экономичность работы вращающихся печей. Попытки использования для целей автоматизации локальных систем, регулирования не дали желаемого эффекта в виду сложных взаимосвя из занных тепловых, химических и механических процессов, происходящих в печи, больших постоянных времени, отсутствия надежных и точных приборов контроля некоторых параметров (особенно состояния зоны спекания и качества клинкера) и др. Применение средств вычислительной техники позволяет использовать качественно новые подходы и методы при построении системы управления, благодаря возможности УВМ воспринимать, обрабатывать и хранить обширную информацию о процессе, вырабатывать управляющие воздействия в соответствии с оптимальными, адаптивными алгоритмами.
В цехе обжига цементного клинкера Кантского цементно-шиферного комбината пять вращающихся печей, работающих по мокрому способу с рекуператорными холодильниками длиной 128м и диаметром 4м,
Агрегаты вращаются приводным двигателем со скоростью 1.5 об/мин. Печи имеют наклон к горизонту 4, Питание печей осуществляется от двух горизонтальных шлам-бассейнов» С одного конца (холодного) в печь подается сырье в виде шлама и проходит по всей длине за 2.5 3 часа. С другого конца (горячего) в печь подается топливо (природный газ), которое сжигается с помощью горелочных устройств.
