Оптимизация и управление технологическим процессом
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
о, с математической точки зрения оптимизировать процесс - это значит найти вектор управления Хопт так, чтобы критерий оптимальности R принял экстремальное значение (max или min):
Оптимальные условия выбираются из нескольких или множества альтернативных вариантов. При этом приходится решать компромиссную задачу. Например, эффективность процесса зачастую противоречит показателю производительности, качество - количество, производительность - затраты и т.д.
С прикладной точки зрения различают два основных направлении оптимизации:
- статическая или параметрическая оптимизация;
- динамическая оптимизация.
Статическая оптимизация применяется в тех случаях, когда структура технологического процесса известна или жестко задана, а требуется определить оптимальные значения управляющих параметров, таких как состав, продолжительность, требуемые уровни температуры, давления и т.п. Результаты поиска закладываются в регламент ТП, т.е. реализуется тот или иной вид управления состоянием технологического процесса.
Динамическая оптимизация необходима для организации оптимального управления ходом ТП, то есть когда целевая функция включает параметр времени, а критерий оптимальности является функционалом (функцией от функции). Это наиболее сложная задача, решение которой связано с разработкой систем АСУТП.
.2 Общие положения теории управления технологическими процессами
Объектом управления для нас являются технологический процесс. Попытаемся дать ему несколько определений.
Производственными или технологическими процессами обычно называют процессы переработки природного сырья или полуфабрикатов в средства производства или предмета потребления.
Это чисто технологическое определение.
С общенаучной точки зрения любой процесс можно представить как последовательную закономерную смену каких-либо явлений, состояний или как совокупность последовательных действий для достижения какого-либо результата. В этом общенаучном определении можно выделить два главных признака, характеризующих процесс как объект управления: динамизм, отождествляемый с постоянной сменой состояний и цель функционирования, т.е. управления.
Под управлением будем понимать процесс только целенаправленного воздействия на объект, в результате которого объект оказывается в определенном смысле "ближе" к выполнению поставленной цели, чем до управления.
Многие теоретические положения науки об управлении технологическими объектами заимствованы из кибернетики.
Кибернетика - наука об общих закономерностях процессов управления и связи в организованных системах.
Кибернетику определяют также как науку о восприятии, переработке, передаче, хранении, воспроизведении и использовании информации, которые могут иметь место как в живой, так и неживой природе.
Процессы воспроизведения информации, ее хранения и передачи называют в кибернетике связью. Переработку воспринятой информации в сигналы, направляющие деятельность живых организмов и машин называют управлением.
Если машина или живой организм способны воспринимать и использовать информацию о результатах своей деятельности, то говорят, что они обладают органами обратной связи, переработка такого рода информации в сигналы, характеризующие деятельность машины или живого организма, называется в кибернетике контролем, или регулированием.
Основоположник кибернетики - американский ученый Н. Винер (1948г.), открывший эру вычислительных машин. (Норберт Винер).
Технологический процесс как кибернетическую систему обычно представляют схемой многомерного объекта, на входе которого действует векторная переменная Z с составляющими z1, … zk, объединяющая нерегулируемые характеристики процесса, а так же векторная переменная X (t) с составляющими х1 (t), …, хn (t), включающая условия протекания технологического процесса, а так же вектор случайных переменных.
Выходные переменные описываются вектором Y (t) =y1 (t), …, ym (t), представленным характеристиками получаемого продукта. При рассмотрении задач управления переменные X (t) и Z обычно объединяют в одну группу входных переменных.
При этом в состав вектора управления X (t) стараются внести ограниченное число параметров.
Таким образом, систему управления формально можно рассматривать как систему преобразования случайных функций X (t) в случайные функции Y (t).
Под системой управления будем понимать технологический процесс (управляемый объект) в сочетании с управляющим устройством.
Ключевой проблемой при разработке систем управления являются проблема идентификации объекта управления.
Под идентификацией понимают установление структуры объекта управления, математической модели, устанавливающей закономерные связи между входами и выходами, и параметры функционирования объекта.
В целом система управления считается заданной, если известна ее структурная схема, которая отражает все виды математических преобразований информации (сигналов), которые необходимо произвести для выработки управляющих воздействий.
Таким образом, на основании вышеизложенного под термином управляемый технологический процесс будем понимать такой процесс, для которого определены входные контролируемые воздействия, установлены детерминированные или вероятностные зависимости между входными воздействиями и выходными параметрами выпускаемой продукц