Раздел 5. Экспериментальные методы построения математического описания. Промышленные исследования технологического объекта управления (тоу).

Если для построения модели аналитические методы идентификации неприемлемы в связи с неполной информацией об объекте, сложности и экономической нецелесообразности разработки моделей, то применяются экспериментальные методы получения моделей систем. Экспериментально полученные модели имеют более простую структуру и позволяют применять однотипный математический аппарат, но, с другой стороны, они не универсальны и применяются только к исследуемому ТОУ.

Экспериментальные методы идентификации базируются на проведении пассивного или активного эксперимента. В первом случае исследуются режимы естественного функционирования ТОУ. Во втором случае специально задаются такие режимы, которые наилучшим образом выявляют его свойства.

ТОУ характеризуется множеством биологических, химических и физических изменений и реакций. Современное состояние теории не позволяет математически описать весь процесс превращения сырья в полуфабрикат или готовый продукт. Вплоть до наших дней ТОУ изучаются эмпирически.

Технологическим процессам как объектам управления присущи следующие свойства: неоднородность и нестабильность свойств сырья и параметров энергоносителей, стохастичность, многомерность и многосвязность входных и выходных переменных. Такие характеристики ТОУ практически не поддаются аналитическому описанию.

При организации сбора и анализа данных в условиях действующих производств необходимо учитывать следующие факторы: ограниченные возможности проведения активных экспериментов, использование большого объёма не формализованной, качественной информации, необходимость обработки данных при малом объёме выборок, сложность идентификации возмущений в объекте.

Целью экспериментальных промышленных исследований ТОУ является определение функциональной зависимости между потерями, возможными управляющими воздействиями и выходными показателями производства – построение модели исследуемой системы для эффективного управления.

В ходе промышленных исследований ТОУ решаются следующие задачи:

- выявление, локализация и ранжирование факторов, дестабилизирующих показатели качества продукции, ритмичность производства или приводящих к нерациональному расходованию ресурсов;

- идентификация взаимосвязей показателей качества продукции со свойствами сырья и режимами обработки, а также режимных параметров с потоками сырья, энергии, внешней средой и состоянием оборудования.

Критерием выбора выходных координат может служить содержание в них информации, характеризующей степень достижения поставленной цели управления.

Алгоритм промышленных исследований ТОУ приведён на рис. 5. Левая часть алгоритма отражает процесс идентификации динамических характеристик исследуемого объекта, правая – процедуру статистического исследования выходного потока продукции. Алгоритм предусматривает использование любой информации об объекте, полученной при обследовании всей технологической цепочки по производству рассматриваемого продукта, экспериментировании на действующем объекте и построении математической модели процесса.

Блок 8 осуществляет оценку степени приближения модели к результатам эксперимента, при отклонениях корректируется тип модели в блоке 9.

Полученная модель ТОУ должна с заданной степенью точности соответствовать реальному процессу, т.е. аналитические и экспериментальные зависимости выходных переменных при заданных управляющих воздействиях и возмущениях должны совпадать в статических и динамических режимах. Адекватная модель используется для совершенствования процесса в условиях сложившейся экономической ситуации и с учётом перспектив развития конкретного предприятия.