Основы автоматики и системы автоматического управления. Лабораторный практикум - Барышев Г.А.
ISBN 5-8265-0234-7
Скачать (прямая ссылка):
уровне концепция технологии оперативного проектирования заключается в
обеспечении сквозного синтеза ЭСУ путем генерации множества вариантов на
различных уровнях моделирования (идентификации модели объекта,
структурно-функциональной модели ЭСУ, алгоритмической модели и программы
управления), выбора технических и программных средств реализации ЭСУ. На
каждом уровне требуется автоматизированная процедура анализа вариантов и
обоснованного выбора наилучшего, снятие неопределенностей результатов
предыдущего и четкая постановка задачи следующего уровня. Обеспечить
подобную технологию можно на основе экспертной системы и базы знаний,
включающей в некотором формализованном виде знания обширной проблемной
области и методы манипуляции с ними.
Технология оперативного проектирования ЭСУ предполагает использование
следующих принципов.
1 Для определения принципиальной возможности создания ЭСУ технологическим
объектом, проектированию должен предшествовать анализ технологического
процесса как объекта управления. При этом исследуется влияние изменения
оптимальных управляющих воздействий и других параметров на отклонения
технологических переменных от регламентных значений и делается вывод о
целесообразности проведения разработки ЭСУ на данном объекте. Работы по
проектированию следует проводить только в случае сохранения или улучшения
качества технологических характеристик продукции при изменении
управляющих воздействий в допустимой области.
2 К разработке ЭСУ следует подходить с позиции проектирования ее как
подсистемы АСУТП нижнего уровня, которая подчиняется основным,
традиционно сложившимся, теоретически и практически проработанным этапам
создания локальных систем управления, отвечает принципам и стандартам
открытых вычислительных систем, использует современные базовые
программнотехнические средства, и в дальнейшем способна свободно
интегрироваться в действующую, перспективно построенную АСУТП.
3 Специфика разработки ЭСУ такова, что наиболее сложными являются работы
по идентификации математической модели управляемого объекта, созданию
математического и программного обеспече-
ния ЭСУ для целей оптимального управления, т. е. работы, относящиеся к
уровню алгоритмического проектирования. Обычно в качестве аппаратного
обеспечения используется контроллер серийного производства, который
подбирается по ряду технических характеристик в соответствии с
требованиями к разрабатываемому проекту, а ЭСУ встраивается в
функционирующую АСУТП. Это позволяет значительно снизить затраты на
проектирование ЭСУ ограничив схемотехническое и конструкторское
проектирование выбором промышленного измерительно-вычислительного
устройства, и сосредоточить усилия на алгоритмическом проектировании.
Совместно с выполнением принципа модульности и открытости последний
принцип особенно актуален для тех действующих в промышленности систем
автоматизированного управления, где имеется система контроля параметров
технологического процесса и необходимые исполнительные устройства, что
делает внедрение систем энергосбережения достаточно дешевым.
Исследование задачи проектирования ЭСУ с точки зрения сформулированных
принципов на стадии предпроектных работ позволяет выяснить
целесообразность их дальнейшего продолжения. Для обеспечения низкой
стоимости ЭСУ процесс разработки должен быть смещен в область
алгоритмического проектирования, т. е. надо использовать простые
алгоритмы управления, которые способны выполняться в реальном времени
серийно выпускаемыми контроллерами.
При идентификации модели объекта на множестве состояний функционирования
(МСФ) наиболее пригодны методы "скользящей" оценки параметров модели.
Идея данных методов заключается в последовательном расчете параметров для
групп экспериментальных значений с использованием формулы Коши, в
результате параметры модели объекта находятся как функции времени или
состояний функционирования. Большое значение для повышения точности при
"скользящей" оценке параметров имеет исключение грубых ошибочных данных с
применением методов проверки статистических гипотез и сглаживания.
Для разработки алгоритмов синтеза ОУ в контроллере в основном применяются
эвристические методы, они позволяют учитывать технические возможности
контроллеров, исполнительных устройств, особенности объекта управления. С
помощью методов имитационного моделирования оценивается эффективность
работы проектируемых систем на множестве состояний функционирования.
Структурная схема математического ожидания системы оперативного
проектирования ЭСУ представлена на рис. 2.1. На нем приведены основные
классы задач и методы, которые пригодны для анализа и синтеза ЭСУ на
множестве состояний функционирования. Большинство из этих методов
представляют собой модифицированные известные методы, часть -
оригинальные, например, синтезирующих переменных, анализа и оперативного
синтеза ОУ.
Математическое обеспечение
Принятие
проектных
Разработ- Имитаци-
