| |||||
МЕНЮ
| Автоматизированное управление в технических системахАвтоматизированное управление в технических системахМинистерство образования Украины Одесский государственный политехнический университет Кафедра автоматики и управления в технических системах Контрольная работа по дисциплине «Автоматизированное управление в технических системах» Студент: Лозанов В. В. Преподаватель: Кузнецов А. А. Курс: 5 Группа: ЗАТ-962 Шифр: 960277 2000 Современный этап развития промышленного производства характеризуется переходом к использованию передовой технологии, стремлением добиться предельно высоких эксплуатационных характеристик как действующего, так проектируемого оборудования, необходимостью свести к минимуму любые производственные потери. Все это возможно только при условии существенного повышения качества управления промышленными объектами, в том числе путем широкого применения АСУ ТП. Технико-экономическими предпосылками создания АСУ ТП являются прежде всего рост масштабов производства, увеличение единичной мощности оборудования, усложнение производственных процессов, использование форсированных режимов (повышенные давления, температуры, скорости реакций), появление установок и целых производств, функционирующих в критических режимах, усиление и усложнение связей между отдельными звеньями технологического процесса. В последнее время в развитии многих отраслей промышленности появились новые факторы, связанные не только с повышением требований к количеству и качеству выпускаемой продукции, но и с напряженностью в области трудовых ресурсов. Рост производительности труда, в том числе путем его автоматизации, становится практически единственным источником расширения производства. Указанные обстоятельства предъявляют новые требования к масштабам использования и к техническому уровню АСУ ТП, к обеспечению их надежности, точности, быстродействия, экономичности, т. е. к эффективности их функционирования. Еще одной важной предпосылкой применения АСУ ТП в промышленности является необходимость реализации значительных потенциальных производственных резервов. Заметим, что техническая база производства в большинстве отраслей промышленности достигла к настоящему времени такого уровня развития, при котором эффективность производственного процесса самым непосредственным и существенным образом зависит от качества управления технологией и организации производства. Поэтому на первый план выдвигается задача оптимального управления технологическими процессами, решить которую без развитой АСУ ТП в большинстве случаев невозможно. Однако следует иметь в виду, что создание АСУ ТП является сложной научно-технической и организационно-экономической проблемой, решение которой требует значительных и все возрастающих трудовых, материальных и финансовых ресурсов. Вследствие этого в качестве первоочередных выступают задачи наиболее эффективного использования капитальных вложений, правильного выбора направлений, установления очередности и рациональных объемов работ по созданию и применению АСУ ТП. При их решении немаловажную роль играют обоснование, определение и анализ технической рациональности и экономической эффективности автоматизированных систем управления на основе единых и научно обоснованных методических принципов. Закономерность появления и отличительные признаки АСУ ТП станут более понятными, если рассмотреть хотя бы вкратце в историческом аспекте возникновение и развитие систем автоматизации промышленных объектов. Она прошла через несколько качественно различных этапов. Как правило, переход к каждому из них был связан с появлением новых технических средств. В свою очередь эти средства разрабатывались в ответ на непрерывно растущие требования практики управления, обусловленные усложнением процессов производства и ограниченностью возможностей человека как их непосредственного участника. Задача управления технологическими процессами возникла одновременно с
появлением материального производства, т. е. процессов целенаправленного
преобразования материи или энергии. Первоначально всю эту задачу решал
человек, который, подавая определенные количества материала и энергии,
одновременно «на глаз» оценивал ход процесса, при необходимости
корректировал его и устанавливал момент завершения преобразования. С введением унифицированных измерительных и управляющих сигналов, передаваемых на расстояние, переработка информации была территориально отделена от технологического процесса. Она сконцентрировалась в центральном пункте управления, где были установлены соответствующие приборы: регуляторы, датчики, ключи управления, самописцы и т. д. Этих средств длительное время было вполне достаточно для выполнения алгоритмов контроля и управления, предлагаемых теорией и удовлетворяющих запросам практики. Таким образом, к концу рассматриваемого периода были достаточно полно автоматизированы действия по получению, сбору и представлению информации о состоянии отдельных технологических переменных объекта и по дистанционному осуществлению на него управляющих воздействий, т. е. два основных функциональных элемента системы управления. Оставался неавтоматизированным третий элемент—принятие решений, без которого эффективное управление любым объектом невозможно: располагая информацией об управляемом объекте, нужно ее использовать для проведения требуемых вычислений, на основании которых необходимо
принять решение и осуществить управление технологическим процессом. Чтобы яснее представить себе всю трудность стоящих перед каждым оператором задач, следует учесть, что при управлении современным промышленным объектом к нему надо подходить как к единому целому, а не как к набору различных независимых элементов. Необходимо весь производственный процесс вести в некотором оптимальном режиме, при котором может быть получен надлежащий эффект управления. Важно также отметить, что системы управления, используемые в настоящее время в промышленности, часто принадлежат к так называемым большим системам, т. е. характеризуются участием значительного числа людей, разнообразных машин и аппаратов, наличием связанных между собой достаточно сложных подсистем, обладающих своими частными целями и критериями и, наконец, наличием развитой иерархии уровней управления: агрегат—производство—предприятие. Анализ подобных промышленных объектов и систем управления показывает,
что для них характерны следующие тенденции: Этот процесс диктуется экономическими соображениями: оптимизация работы отдельного агрегата или отдельной установки не гарантирует максимального экономического эффекта для производства в целом; оптимум для него чаще всего достигается при некотором компромиссе между частными критериями оптимизации. В результате этого растет, однако, степень взаимосвязанности отдельных агрегатов и усложняются алгоритмы управления объектом в целом; возникают задачи создания интегрированных систем управления. Все это приводит к резкому усложнению задач управления. В таких условиях и возникла проблема автоматизации собственно управления, т. е. процесса принятия решений, которая потребовала привлечения современных математических методов и новых технических средств. По мере развития отмеченных выше тенденций стало очевидно, что
функциональные возможности традиционных средств автоматизации в сфере
переработки информации уже недостаточны. И тогда на первый план вышла
электронная вычислительная машина (ЭВМ). Она сразу взяла на себя
практически все функции сложной первичной обработки данных и
централизованного контроля, а также рутинную задачу ведения отчетности В результате средства вычислительной техники стали не только разгружать человека от выполнения рутинной нетворческой работы, связанной с большим числом простых операций по обработке крупных массивов информации, но и оказывать ему помощь в выполнении творческих задач (принятие решений по распределению ограниченных ресурсов, оптимизации технологического процесса и т. п.). Важно отметить, что по мере повышения степени автоматизации принятия
решений, необходимых для управления отдельными технологическими аппаратами
и участками, последние теряют значение самостоятельных объектов управления
и сливаются во все более крупные производственные комплексы. В результате
появились мощные централизованные системы управления, в которых с помощью Как уже отмечалось, основным инструментом для решения современных проблем управления материальным производством служат так называемые АСУ, в которых центральная, главенствующая роль и творческие способности человека сочетаются с широким применением современных математических методов и средств автоматизации, включая вычислительную технику. В соответствии с государственным стандартом АСУ—это человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления в различных сферах человеческой деятельности. Процесс оптимизации предполагает выбор такого варианта управления, при котором достигается минимальное или максимальное значение некоторого критерия, характеризующего качество управления. Как правило, общий критерий экономической эффективности управления
технологическим процессом неприменим из-за сложности определения
необходимых количественных зависимостей в конкретных условиях; в таких
случаях формируют частные критерии оптимальности, учитывающие специфику
управляемого объекта и дополненные условными ограничениями. Такими частными
критериями, например, могут быть: Чтобы добиться желаемого (в том числе оптимального) хода технологического процесса, в системе управления им необходимо в нужном темпе выполнять множество различных взаимосвязанных действий: собирать и анализировать информацию о состоянии процесса, регистрировать значения одних переменных и стабилизировать другие, принимать и реализовывать соответствующие решения по управлению и т. д. Именно эта «деятельность» системы управления была ранее названа функционированием, т. е. выполнением ею установленных функции.
Функция управления в сложных системах осуществляется управляющей частью Как видно из структуры система состоит из управляющих устройств и управляемых объектов. Такое выделение приводит к упрощению исследования системы. Для управления современными объектами используется большое количество элементов (подсистем). Совокупность элементов, участвующих в управлении называется управляющим комплексом. Типичный управляющий комплекс состоит из элементов следующих типов (рис. 2): D – датчики осведомительной информации; S – средства передачи информации; L- управляющие элементы; O – органы управления;- k, k1 - различные преобразующие и переходные устройства [pic] Рис. 2 Роль элемента каждого типа в процессе функционирования ясна из его названия. Управление сложной системой может быть централизованным и децентрализованным. Централизованное управление предполагает
концентрацию функций управления в одном центре сложной системы. Такая
структура обладает рядом достоинств: I) позволяет достаточно просто
реализовать процессы информационного взаимодействия; 2) создает
принципиальную возможность глобально-оптимального управления системой в
целом; 3) исключает необходимость в пересылках промежуточных результатов; С системотехнической точки зрения основными недостатками структуры с единым управлением являются: необходимость исключительно высокого объема запоминающих устройств, высокой производительности и надежности средств обработки данных для достижения приемлемого качества управления; высокая суммарная протяженность каналов связи при наличии территориально- рассредоточенных объектов управления. Децентрализованное управление - распределение функций управления по отдельным элементам системы. Построение системы с такой структурой возможно только в случае независимости объектов управления по материальным, энергетическим, информационным ресурсам. Для выработки управляющего воздействия на каждый объект необходима информация о состоянии только этого объекта. Фактически такая система представляет собой совокупность нескольких независимых систем со своей информационной и алгоритмической базой. Процесс управления значительно упрощается при использовании системы управления с иерархической структурой. Для управления иерархической структуры характерно наличие нескольких уровней. управления. Типичным примером систем такого рода является административное управление. На рис-3 приведены классы структур. 3. Приведите примеры систем управления Запасами? Задачи управления запасами составляют самый распространенный и изученный в настоящее время класс задач исследования операций. Они обладают следующей особенностью. С увеличением запасов увеличиваются расходы на их хранение, но уменьшаются потери из-за возможной их нехватки. Следовательно, одна из задач управления запасами заключается в определении такого уровня запасов, который минимизирует следующий критерий: сумму ожидаемых затрат по хранению запасов, а также потерь из-за их дефицита. В зависимости от условий задачи управления запасами делятся на следующие три группы: 1. Моменты поставок или оформления заказов на пополнение запасов фиксированы. Определить объемы производимой или закупаемой партии запасов. 2. Объемы производимой или закупаемой партии запасов фиксированы. 3. Моменты оформления заказов и объемы производимых или закупаемых партий не фиксированы. Определить эти величины, исходя из сформулированного выше критерия. Задачи управления запасами составляют самый многочисленный класс
экономических задач исследования операций, решение которых имеет важное
народнохозяйственное значение. Особенно повышается значение этих задач в
период массового внедрения АСУ. Правильное и своевременное определение
оптимальной стратегии управления запасами, а также нормативного уровня
запасов, позволяет высвободить значительные оборотные средства,
замороженные в виде запасов, что в конечном счете повышает эффективность
используемых ресурсов. Достаточно в этой связи упомянуть первую АСУП в
нашей стране — систему «Львов», внедренную на Львовском телевизионном
заводе, где значительная составляющая экономической эффективности от
внедрения АСУП, определялась в результате оптимального управления запасами
предприятия. Спрос на предметы снабжения бывает: стационарный или нестационарный;
детерминированный или случайный. Функции затрат составляют в совокупности критерий эффективности принятой стратегии управления запасами и учитывают расходы на хранение, стоимость поставок, затраты, связанные с заказом каждой новой партии, затраты на штрафы. Приведем возможные варианты составляющих функции затрат. Расходы на хранение бывают: пропорциональные среднему уровню положительного запаса за период времени существования положительного запаса; пропорциональные остатку к концу периода; нелинейная функция среднего положительного запаса и времени его существования. Стоимость поставки бывает: пропорциональной объему поставки; постоянной; пропорциональной числу номенклатур; пропорциональной необходимому приросту интенсивности производства. Штрафы бывают таких видов: пропорциональные средней положительной недостаче за период; пропорциональные положительной недостаче к концу периода; постоянные; нелинейные функции от средней недостачи и продолжительности ее существования. Страницы: 1, 2 |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|