Трудности, связанные с созданием асу тп

1. Полное или частичное отсутствие математического описания процессов, протекающих при механической обработки.

Под математическим описанием подразумевают наличие алгоритма или формул вычислительного состояния У по наблюдениям его входов. Воздействия могут быть управляемые и неуправляемые. Не зная математического описания процессов имеем сложную систему типа «черный ящик». Т. к. для управления используем вычислительную технику, нужно иметь математическую модель сложной системы, т. е. делать черный ящик более прозрачным. Это обстоятельство ограничивает использование АСУ ТП.

2. Случайность поведения объектов управления.

Поведение сложной системы иногда неожиданно для пользователя из за ряда случайных факторов. Эти неожиданности считаются второстепенными, но желательно учитывать их при создании АСУ ТП.

3. Нетерпимость к управления со стороны сложного объекта управления.

Сложный ОУ не зависим от человека и его потребностей. Любой ТП нужен для производства продукции, а не для управления этим процессом. Отсюда, всякое управление нарушает функционирование объекта, т. е. изменяет его поведение и делает его зависимым от человека.

4. Нестационарность сложного ОУ.

Это вызвано износом, старением оборудования и рядом других причин. Характеристики системы меняются во времени. Отсюда и возникают трудности при управлении ею.

Перечисленный список можно продолжать, но даже сейчас видно, что цель управления сложным объектом в полной мере никогда не достигает, т. е. создать идеальную АСУ ТП невозможно. Учитывая, что АСУ ТП дорогие, нужно экономически обосновать их создание и эксплуатацию.

Последовательность создания асу тп

1 этап.

Формулировка целей управления. Формулируют цель, которая должна быть реализована в процессе управления. Слово «цель» используется как определение, какого-то состояния объекта, которое нужно потребителю и которое без вмешательства извне не реализуется т. е. необходимо управление. Основными целями управления являются: производительность, качество, экономичность, надежность ТП и гибкость. Т. к. в АСУ ТП необходима автоматическая оптимизация ТП, то перечисленные целевые функции эффективны, когда используется 1 из них. Модель F определяется некоторым правилом, которое указывает, как располагается информация о входах, не обращаясь к реальному объекту. Моделирование осуществляется в следующей последовательности:

а) Определяется вид зависимости F без учета значений параметров. F рассматривается в виде пары S и P, F={S,P}, где S – множество структур модели, а P – параметры. Под структурой будем понимать вид элементов из которых состоит ОУ и отношений между этими элементами. Например, линейная структура: Y=Po+P₁£+P₂β, нелинейная структура и др. Значения Pо и Р₁ определяются на следующем этапе. б) Идентификация параметров модели. При заданной структуре S, определить численное значение параметра P. В режиме нормального функционирования ОУ организуется наблюдение входа и выхода объекта при его работе. В результате наблюдений можно выявить как вход влияет на выход и получить Y=F(x). Для определения влияния Y надо преднамеренно изменить входы, т. е. экспериментировать с объектом. Однако ОУ «не любят» экспериментов, нарушается режим нормального функционирования, поэтому эксперимент, который нельзя избежать, следует проводить так, чтобы минимально возмущать объект, получая при этом максимум информации. Планирование эксперимента осуществляется с помощью плана, позволяющего с максимальной эффективностью определить параметры модели, т. е. заранее составить набор состояний входа, а на выходе фиксировать реакцию объекта на эти состояния. При проведении таких экспериментов, могут поменяться представления о структуре модели. Отсюда осуществляется компромиссное решение, т. к. задача оптимизации резко усложняется. Выбранная функция цели должна удовлетворять требованиям:

1. Должна характеризовать не какую то часть ТП, а весь процесс.

2. Должна обеспечить возможность получения количественной оценки.

3. Область изменения целевой функции должна иметь четкие границы.

2 этап

Содержательное описание объекта управления. ОУ являются станок или группа станков, участок или цех. На этом этапе четко определяют все проблемы связанные с управлением, установлением границы решения проблем, выявляют основные факторы, определяют соотношения между ними. Решение любой проблемы зависит от того, насколько верно понято, что представляет собой проблема.

В результате 2 этапа, создатель АСУ ТП должен ясно понимать цель и назначение АСУ, выявить информацию о параметрах внешней среды и будущей СУ, установить совокупность допущений.

3 этап

Моделирование процессов, протекающих в ОУ. Только с помощью модели ОУ можно построить само управление, переводящее сложную систему в нужное состояние. Без модели процесс управления можно реализовать только методом проб и ошибок, что неприемлемо про управлении сложными объектами.

Под моделью ОУ будем понимать зависимость, связывающую выход ОУ с его входом.

Y=F(x;U), где U-входные управляемые параметры, х- входные неуправляемые параметры.

Т. о. на этапе планирования эксперимента, определяют параметры модели, которые нельзя определить путем идентификации. Может корректироваться структура модели. В результате, окончательно создается модель F ОУ.

4 этап

Разработка алгоритма функционирования ОУ. Решение опирается на модель F объекта, заданную цель, полученную информацию о состоянии среды Х и выделяются ресурсы управления U. В самом общем случае управление представляет собой алгоритм (программу) изменения управляемых программ U во времени. Алгоритм указывает какие управления воздействуют и в каком порядке нужно выполнять, чтобы после конечного числа шагов получить оптимальное значение функции. Для реализации управления создаются устройства или СУ, которые реализуют алгоритмы управления, использующие знания, имеющиеся до начала функционирования СУ и сигнала датчиков обратной связи. 2 группы алгоритмов управления:

1. Алгоритм управления состоянием объекта.

2. Алгоритм управления сменой состояния.

К первым относятся алгоритмы поддержания заданного или предварительно рассчитанного оптимального значения ТП (алгоритм стабилизации состояния).

Ко второй группе относят алгоритмы, которые обрабатываются оптимальными траекториями с помощью программо-следящих устройств. С помощью вычислительной техники осуществляется автоматический выбор оптимальной траектории, коррекция, чтобы сохранить оптимальное значение целевой функции.

5 этап

Реализация управления и коррекция. Для практической реализации алгоритма используют механизмы непосредственной выработки и реализации управления. Реализовав управление и получив новое состояние ОУ, можно обнаружить – достигнута ли поставленная цель или нет. Здесь чаще всего всплывает недостаточная проработка задачи управления на предыдущих этапах. Даже в самом лучшем случае, когда цель управления оказывается достигнута, возникает необходимость обращения к предыдущим этапам. Нужно что то подкорректировать или изменить. Как правило, коррекция присутствует всегда, из за сложности ОУ.