автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Оперативное проектирование энергосберегающих систем управления динамическими режимами в машинах и аппаратах

^ о л

На правах рукописи

ОРЛОВА ЛАРИСА ПАВЛОВНА

ОПЕРАТИВНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИМИ РЕЖИМАМИ В МАШИНАХ И АППАРАТАХ

(на примере электроприводов и нагревательных установок)

05.13.07 - Автоматизация технологических процессов и производств (промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тамбов - 1993

Работа выполнена в Тамбовском государственном техническом университете на кафедре «Конструирование радиоэлектронных и микропроцессорных систем».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Муромцев Юрий Леонидович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Бодров Виталий Иванович;

доктор технических наук, профессор Коренной Александр Владимирович

Ведущая организация:

Тамбовский научно-исследовательский институт радиотехники "Эфир"

Защита состоится " 'У/о;/Л 2998 г. в а уд. 60, ул. Ле-

нинградская, 1 в 00 часов на заседании диссертационного совета К 064.20.01 Тамбовского государственного технического университета.

Отзывы в двух экземплярах, скрепленные гербовой печатью, просим направлять по адресу: 392000, г. Тамбов, ул. Советская, 106, ТГТУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТГТУ.

Автореферат разослан мая 1998 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, доцент

Члл,

В.МЛечаев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Изучение промышленных систем оптимального управления, минимизирующих энергозатраты, показывает, что в настоящее время технологии нагрева, разгона и других динамических режимов находятся на исследовательской стадии. Одними из основных потребителей энергоресурсов на промышленных предприятиях являются машины и аппараты, оборудованные электроприводами и нагревательными установками. Значительную долю времени при функционировании эти объекты находятся в динамических режимах. Как правило, на них отсутствуют автоматические устройства, синтезирующие энергосберегающие управляющие воздействия. В то же время энергетические потребности производства и возможности современной микропроцессорной техники диктуют необходимость перехода к энергосберегающим системам управления (ЭСУ), которые обеспечат синтез оптимальных управляющих воздействий в реальном времени с экономией знерго-ресурсов в динамических режимах 10-30 %. Это делает необходимым проведение исследований и практических работ по созданию средств оперативного проектирования ЭСУ технологическими процессами. Основные трудности при оперативном проектировании -получение за короткое время необходимой достоверной информации и математического обеспечения управляющего устройства.

Данная работа выполнялась в соответствии с научно-техническими программами "Ресурсосберегающие технологии машиностроения" и "Интеллектуальная собственность высшей школы".

Тема диссертационной работы представляется весьма актуальной с научной и практической точки зрения.

Пель и задачи работы. Целью диссертационной работы является создание теоретических и методологических основ оперативного проектирования ЗГУ с использованием информационных технологий на базе современного математического аппарата анализа и синтеза оптимального управления динамическими объектами.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи.

1. Математически сформулировать задачу оперативного проектирования ЗСУ с учетом неопределенности исходных данных. Разработать алгоритмы дефадзификащш нечетких данных для формализации 'задачи оптимального управления (ЗОУ).

2. Разработать модель ЗОУ, предназначенную как для проектирования ЗСУ, так и совмещенного синтеза оптимального управления микропроцессорным устройством. Ввести классификацию моделей ЗОУ, учитывающую модель динамики объекта, вид минимизируемого функционала, стратегию реализации оптимальных управ-

ляющих воздействий, особенности условий и ограничений задачи управления.

3. На основе разработанных моделей ЗОУ создать методологию и базу знаний (БЗ) для оперативного анализа и синтеза оптимального управления. Выполнить полный анализ оптимального управления (ОУ) на множестве состояний функционирования для модели ЗОУ применительно к объекту второго порядка и минимизируемого функционала затраты энергии.

4. Разработать архитектуру экспертной системы (ЗС) для оперативного проектирования математического обеспечения микропроцессорных управляющих устройств.

5. Реализовать разработанные модели, алгоритмы, методы и математический аппарат в виде инструментальных программных средств для оперативного проектирования ЭСУ.

6. Провести экспериментальную проверку новых информационных технологий на примере оптимального управления динамическими процессами при нагреве тел и в электроприводах.

Методы исследования. В работе использованы методы математического моделирования, современной теории автоматического управления, анализа и синтеза сложных систем на множестве состояний функционирования, искусственного интеллекта, теории нечетких систем, системного анализа.

Научная новизна результатов диссертационной работы заключается в следующем.

Разработаны теоретические и методологические аспекты оперативного проектирования систем оптимального управления пс энергетическим критериям, включающие постановку задачи проектирования ЭСУ при нечетких исходных данных, алгоритмы формализации ЗОУ, методологию оперативного анализа и синтеза ОУ с использованием модели ЗОУ, информационно-технологическую схему проектирования ЭСУ.

Предложена модель ЗОУ, в основе которой лежит идеологи* универсального использования алгоритмов оперативного синтеза оптимального управления, отраясающая одинаковый уровень абстракций для соответствующих классов моделей объектов, видов функционалов, стратегий, особенностей и ограничений ЗОУ. Модель ЗОЪ используется для автоматического синтеза оптимального управления при проектировании и фунзсциовирозагсш ЭСУ.

Разработана архитектура экспертной системы, которая на основе построенных моделей ЗОУ обеспечивает оперативный анализ I синтез оптимального управления на множестве состояний функционирования (МСФ).

Разработанные теоретические и методологические аспекть проектирования инвариантны широкому классу динамических объектов.

На защиту выносятся.

1. Математическая постановка задачи оперативного проектирования ЭСУ при нечетких исходных данных и алгоритмы формализации ЗОУ.

2. Информационная структура модели ЗОУ, занимающая центральное место в методологии и практической организации оперативного проектирования.

3. Результаты анализа и синтеза оптимального управления объектом второго порядка, минимизируемом функционале затраты энергии, программной стратегии, ограничениях на управление, фиксированном интервале времени и с закрепленными концами фазовых траекторий.

4. Архитектура экспертной системы и информационно-технологическая схема проектирования с ее использованием.

5. Результаты реализации информационных технологий на примере оптимального управления динамическими режимами при нагреве тел и в электроприводах.

Практическая значимость работы состоит в создании действующей экспертной системы "Энергосберегающее управление динамическими объектами", предназначенной для оперативной разработки математического обеспечения ЭСУ и включения в САПР таких объектов как электропривода, нагревательные установки и др.

Реализация работы. Основные теоретические и практические результаты использованы при разработке ЭСУ, осуществляющих в реальном времени синтез ОУ электроприводом, нагревом прессового оборудования, металлических заготовок, печей отжига. Результаты внедрены на двух предприятиях, использованы в хоздоговорных и госбюджетных НИР 1992-1998 гг. (1Г-92, 33-94, 41Г-94, 1Г-96, 10Г-97 и др.), проводимых по тематике энергосбережения, в учебном процессе ТГТУ, а также в виде модуля экспертной системы, размещенного на WWW-cepE ре в сети Internet Получены три свидетельства Российской Федерации на регистрацию программ для ЭВМ..

Апробация работы. Основные результаты исследований, выполненных по теме диссертации, докладывались и обсуждались на следующих международных конференциях: "Информационные технологии и системы" (Воронеж, 1993 г.); Международный научно-технический семинар "Проблемы передачи и обработай информации в информационно-вычислительных сетях" (Москва, 1995 г.); Международная конференция-выставка "Открытые системы - путь к новому миру" (Москва, 1995 г.); II Международная теплофизическая школа (Тамбов, 1995 г.); Ш Минский Международный форум, Тепломассообмен ММФ-96 "Оптимальный нагрев тел" (1996 г.); Вторая международная конференция по дистанционному образованию в России ICDED'96 "Открытое и дистанционное обучение - стратегия развития" (Москва 1996 г.); Всероссийских и региональных конфе-

ренциях: IV Всероссийская конференция по информационным технологиям (Тамбов, 1995 г.); Российская научная конференция "Системные методы теории чувствительности, надежности и математического моделирования в информационных технологиях электроники и связи" (Москва-Сочи 1996 г.); Третья научная конференция преподавателей и студентов ТГТУ (Тамбов, 1996 г.); Повышение эффективности методов средств обработки информации (Тамбов, 1997 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 29 печатных

работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность и сформулирована цель работы, определены задачи исследования, отмечена научная новизна, основные положения и результаты, выносимые на защиту. Дана аннотация работы по главам.

В первой главе на основе рассмотрения задач оптимального управления по энергетическим критериям определена предметная область исследования. Выявлены причины, сдерживающие массовое внедрение энергосберегающих систем управления. К главным из них относятся сложность алгоритмов решения ЗОУ, требование синтеза ОУ в реальном времени недорогими микропроцессорными устройствами, необходимость соответствующего математического обеспечения и отсутствие технологий оперативного проектирования ЭСУ.

В последние годы выдвигаются проблемы создания информационных технологий (ИТ) и систем моделирования, осуществляющих сквозной автоматический синтез моделей технологических систем. Такой подход позволит на порядок снизить стоимость разработки ЭСУ, ориентируя процесс проектирования в область алгоритмического конструирования. В то же время он требует структурности и информативности применяемых моделей, использования серийных микропроцессорных средств, проблемно-ориентированного математического аппарата, полной автоматизации проектирования за счет создания соответствующих ИТ.

В связи с этим проведен критический анализ методов решения ЗОУ, оценена возможность применения математического аппарата анализа и синтеза оптимального управления на МСФ для целей оперативного проектирования ЭСУ. Определена группа методов для формирования математического обеспечения системы проектирования. Большинство из них представляют собой модифицированные известные методы, а часть - оригинальные, например, синтези-

рующих переменных, анализа ОУ с учетом изменения состояний функционирования и др.

Результаты исследований позволили обосновать необходимость разработки теоретических и методологических принципов оперативного проектирования ЭСУ с использованием моделей ЗОУ и автоматизированных технологий, реализующих эти модели. Современное состояние программных и микропроцессорных средств обеспечивает возможность практической реализации ИТ с использованием методов искусственного интеллекта.

Во второй главе рассматриваются теоретические вопросы технологии оперативного проектирования ЭСУ, создания соответствующей базы знаний. Задача оперативного проектирования ЭСУ с учетом неопределенности исходных данных математически формулируется следующим образом.

Исходными данными являются нечеткие сведения о цели 2/ разработки ЭСУ, модели объекта М, стратегии управления £, реквизитов ЗОУ Я, пожелания относительно технических Ш и программных ЗТ средств, допустимых значениях экономии энергоресурсов , материальных ед и временных тд затрат на создание ЭСУ в виде массива

¿.(¿.».¿.«.¿.^„¡„и), (1)

а также имеющиеся в БЗ алгоритмы дефадзификации о1я, позволяющие перейти к четким данным и информация Х2, т.е.

здесь К - множество моделей ЗОУ и К" еЯ; 5",, Я,- множество технических и программных средств, применение которых возможно при автоматизированном проектировании.

Требуется получить математическое и программно-техническое обеспечения ЭСУ в виде массива

V = (¥„¥„, Т5,УП), (3)

который включает строгую математическую постановку задачи оптимального управления У,, математическое обеспечение Ум, содержащее модель объекта, алгоритмы расчета оптимальных управляющих воздействий, расчетов фазовых координат и т.д., выбранные аппаратные средства, и их технические характеристики Т,, прикладные программные средства У„ для контроллера. При этом должны выполняться ограничения:

- на возможности системы проектирования

(V, иУ„) сК' еК, Т,(У„) 6(Г, ПШ), (4)

- соответствие системных и инструментальных программных средств для выбранной технической базы

уп(тДс(ет.пя). (5)

- ожидаемое снижение энергозатрат

Г{Ун,Т5,К)гГд, (6)

- допустимые материальные и временные затраты

Е(У)^Ел, т(У)*Тд, (7)

здесь Г - среднее снижение энергозатрат при различных режимах работы; Е(), т() - соответственно, материальные и временные затраты на создание ЭСУ.

Данная задача относится к классу задач удовлетворения; ввиду большой ее сложности обычно находится один вариант ЭСУ, для которого выполняются ограничения (4)-(7).

Для оперативного проектирования ЭСУ разработаны теоретические и методологические основы, которые опираются на следующие положения:

- систему моделей ЗОУ, содержащих необходимые математические соотношения и правила выводов алгоритмов анализа и синтеза ОУ, в том числе совмещенного; модели могут применяться для класса систем оптимального управления, которые характеризуются линейными объектами с сосредоточенными параметрами, скалярным управлением с ограничениями, фиксированным отрезком времени управления, закрепленными концами вектора фазовых траекторий;

- базу знаний, которая создается высококвалифицированными экспертами, и мощность которой определяется совокупностью и разнообразием составляющих БЗ моделей ЗОУ;

- используемый в моделях ЗОУ математический аппарат, который позволяет практически мгновенно получать решения ЗОУ и математическое обеспечение контроллера;

- алгоритмы дефадаификации, обеспечивающие переход от нечеткой информации разработчика к четким данным для проектирования ЭСУ;

- информационно-технологическую схему проектирования, определяющую связь основных этапов работ по преобразованию информации.

Для создания средств автоматизированного анализа и синтеза оптимального управления введено понятие модели ЗОУ, обозначаемой кортежем К из четырех символов: М - модель объекта, Р - вид функционала, Б - стратегия реализации ОУ, 2 - условие задачи, т.е.

К = <М, F, S, Z>, причем МеЛ)=(И;А;ДИ;АИ;ДА;...}, Fe? = {1Э; 1т;1б;Ь+б;1т+б;-}. {Snp.jS^;...}, Zg2{0;P;H;...}, здесь M, 7,

S, Z - соответственно, множества моделей, функционалов, стратегий и условий при постановке ЗОУ; И, А, ДИ, АИ, ДА - модели объекта управления, соответственно, в виде интегратора, апериодического звена, двойного интегратора, реального двойного интегратора, двойного апериодического звена; 1э, 1т, 1Б, 1Э+Б, 1Т+Б, соответственно минимизируемые функциойалы - затраты энергии, расход топлива, быстродействие и комбинированные (энергия и быстродействие, топливо и быстродействие); Snp , - стратегии управления соответственно программная и позиционная (или их комбинации); О, Р,Н - виды задач управления соответственно общая (с закрепленными концами траектории изменения фазовых координат и фиксированным временным интервалом управления), разгона и нагрева.

Любая четко сформулированная ЗОУ однозначно идентифицируется своей индивидуальной четверкой элементов, а множество различных элементов составляет алфавит описания ЗОУ. Число различных ЗОУ приближенно соответствует мощности декартова произведения множеств М, У, S, Z и составляет несколько тысяч.

Разработанная для БЗ модель К = <М, F, S, Z>, содержит результаты полного анализа ОУ на МСФ для следующей задачи:

zi = z2(t); « =a,z1(t) + a2z2(t)+bu(t), (M = ДА)

I, = Ju (t)dt min, (F = Э)

». u «•<■>-(«•(*). t« [t..t.}, (S = Пр)

Vte[t0,t4u(t)e[uB,uJ,<t0) = (|]-,"^ = (Jj (z = 0) .

При ее численном решении задается массив исходных данных (реквизитов) R = (а^аг.Ь.ив.и,, to.tn.zj, zj.zf.zj).

С позиции системы вход-выход модель К представляет собой следующее отображение:

1С afj * oij х £ х <UK X иш х у0 X X 2J х 2| * Zf х Z\ -*

£х§х<У xD'xZ^xZq.¡хГ, (8)

здесь <А\, сАг, £, Un, îé„ S"01 Zf, Z%, 2f, 2f - множества значений соответственно a^aj.b.UH.u',, t0,tK,zï, ъ\,г\,г\; £, §, V, Ю', г'ц.у J' - соответственно вектор значений синтезирующих перемен-

ных, множества границ областей видов ОУ, видов оптимальных ОУ и их параметров, траекторий изменения фазовых координат и значений минимизируемого функционала.

Особенностью введенной модели ЗОУ является использование в ней вектора синтезирующих переменных £, размерность которого значительно меньше размерности массива И, вместе с тем Еектор £ однозначно определяет вид и параметры функции ОУ.

Укрупненная схема, отражающая основные этапы проектирования ЭСУ, представлена на рис. 1.

Синтез мат. обеспечения

;У У

Выбор аппаратных средств Т,(У„)€(!Г,Гт)

т

К=

Разработка программного обеспечения

Л

Рис. 1. Информационно-технологическая /у у у II схема проектирования ЭСУ ■ 31 " ^

Наибольшие трудности при проектировании ЭСУ вызывают дефадзификация нечетких исходных данных и решение ЗОУ.

В третьей главе приводятся результаты разработки-архитектуры экспертной системы (ЭС) «Энергосберегающее управление динамическими объектами» и отдельных моделей ЗОУ.

Экспертная система предназначена для многоаспектного автоматизированного исследования и оперативного решения ЗОУ при проектировании ЭСУ. Основными задачами ЭС являются: составление содержательного описания проектируемой ЭСУ в терминах экспертной системы и дефадзификация нечетких исходных данных для постановки ЗОУ; идентификация математической модели управляемого объекта; оперативный анализ и синтез оптимального управления на МСФ с использованием базы знаний; имитационное моделирование с численным, графическим и символьным отображением результатов.

Дефадзификацня модели ЗОУ К = <М°, Б4, Б0, г°>, имеет наиболее важное значение для обеспечения эффективной работы проектируемой ЗСУ. Она начинается с этапа декомпозиции массива

нечеткой информации Х\ в инфоргзщяга, получаемую о модели объекта управления Хи, минимизируемом функционале X?, стратегии

управления Хг , ограничениях и условиях ЗОУ Хг\ далее последовательно выполняются этапы дефздзифлкации подели М°, функционала Е°, стратегий в0 и условий 2°. По мере определения М°,

5"° и т.д., формируется имя модели ЗОУ К°. При определении К0 учитывается достоверность исходных Данных, зависящая от компетентности разработчика ЗСУ (пользователя ЭС).

Задачи анализа и синтеза ОУ являются центральными и наиболее трудоемкими в вычислительном отношении, к шш относятся: исследование существования решения ЗОУ для задаваемых исходных данных (если для отдельных состояний функционирования ОУ не существуем, то оценивается вероятность того, что при изменении данных ОУ будет существовать); формирование множества видов ОУ или синтезирующих функций (чем больше видов ОУ, тем сложнее математическое и программное обеспечения контроллеров); определение алгоритмов расчета параметров программного ОУ или синтезирующих функций; расчет траекторий фазовых координат и значений функционала. Перечисленные задачи относятся к прямым задачам моделирования в соответствии с отображением (8).

Полученный математический аппарат и реализация его в ЭС позволяют оперативно решать и обратные задачи моделирования ЗОУ. Например, как надо изменить условие задачи (ия,ив,

2°, г^г^.г;), чтобы обеспечить оптимальное управление, которое сохранит свой вид неизменным при возможных отклонениях параметров объекта от допустимых по регламенту.

Синтез математического обеспечения контроллера, проводимый с помощью ЭС, позволяет в автоматическом режиме получать информацию о видах функций ОУ, которые могут иметь место при возможных значениях массива Н в процессе эксплуатации, алгоритмах определения видов ОУ, соотношениях для проверки условий существования ОУ, формулах для расчета параметров ОУ при использовании соответствующей стратегии, а также траекторий, фазовых координат и значений функционала.

При синтезе математического обеспечения контроллера, управляющего энергосберегающим нагревом металлической заготовки, использовалась разработаннай модель <ДА,Э,Пр,0>. Один из возможных вариантов значений массива реквизитов равен

к = (а1 = —0,01; а2 = -1Д Ь = 0,07; ив =0; и, = 220;

= 0; ч =12; " «2 = ^ «Г = Ю1; г; = 8,52).

По массиву реквизитов рассчитывается вектор синтезирующих переменных Ц.Ь^.Л^Лз:

е2Л! егл2 ^1 = --—(А,-1,+12). Ь, -— (Л1-11+12)>

Л, - Л,

Л2- Aj

12 = |[(Л2-zS(A2e-A»T -A^j-^e-". -е"^) - Ь0(е-2Л» -е"2Л«)],

(9)

'"2

аг _ а? - ~ *о

А1.2 = + ai = i-^®1* ai2

Границы, определяющие область существования ОУ, задаются соотношениями для

L, е

L, =

L, =

Л2 1

(10)

.^^-^(.«Ч+ЬЛ,!,))

Ai

При изменении R в допустимых границах функция ОУ может принимать два вида (первый и четвертый), т.е.

ui(t) = d0 +d1el'(t"t°) + dje^i1-*-), t e[t0; t„J;

d0 + d.e^«4"4») + dje^i'-'o), t e [to. t<)> ^

220, te[t4;tK],

здесь параметры ОУ первого вида при программной стратегии рассчитываются по формулам

Це"» - 1W1 - - 1)(Л2 + Л,)'1 / dl—i-*-—---1-(«.-».).

u;(t) = .

Це". - iW1 - L^'^) - l)(A2 + Л0"1 ,

d2 = -^-£-^--(u.-u„), (12)

(e4A' - l)(e<A' - l) |V<AfA,)_^ 4AjA2 { Aj+A, ,

_ "в -Шщ , _ A *к .d0--— .Xi-Ai-— .

Как видно из соотношений (9)—(12), значения 4-х синтезирующих переменных непосредственно рассчитываются по 11-ти компонентам массива R и далее по их значениям проверяется существование ОУ, находится вид ОУ и рассчитываются параметры ОУ по конечным формулам.

На рис. 2 приведена семантическая сеть, отражающая информационную схему последовательности выполнения алгоритмов анализа и синтеза ОУ и получения математического обеспечения контроллера в соответствии с общей моделью ЗОУ.

В четвертой главе приводятся результаты разработки математического обеспечения контроллеров с использованием информа-ционно-техналогической среды (ИТС) для оптимального энергосберегающего управления ряда энергоемких динамических процессов.

ИТС обеспечивает сквозной цикл работ по проектированию ЭСУ и состоит из следующих основных элементов:

- экспертная система "Энергосберегающее управление динамическими объектами";

- автоматизированные рабочие места для получения и обработки экспериментальных данных, проведения имитационных и натурных испытаний ЭСУ, технологического программирования для серии измерительно-вычислительных устройств;

информационно-обучающая система, размещенная на WWW-сёрвере сети Internet, которая содержит необходимые теоретические сведения, исполнительную систему для синтеза управляющих воздействий по модели ЗОУ <ДИ, Э, Пр, 0> и может быть доступна одновременно для группы удаленных разработчиков.

Проверка эффективности разработанных технологий проведена на примере синтеза математического обеспечения контроллера для управления электродвигателем П152-5К с использованием модели ЗОУ <АИ, Э, Пр, Р>.

о •

Здесь в модели объекта zi =z2(t), z2 = az2(t) + bu(t) фазовые координаты zj и z2 есть угловые расстояние и скорость. В таблице показаны результаты имитации разгона двигателя до скорости 500 об/мин для различных значений нагрузки J и получаемые при этом tK, z*, а также параметры модели а, Ь. Как видно из таблицы, параметры модели объекта зависят от величины нагрузки J, что требует пересчета оптимального управления.

Таблица

.1, кг • м2 •Гном,%. с а Ь

202,5 50 % 3 1273 -2,173 1,650

405 100 % 6 2547 -1,086 0,825

607,5 150% 9 3821 -0,724 0,550

Для нахождения подмножества видов функций и*^) на МСФ задавались интервалы изменения реквизитов ЗОУ. Для трех состояний функционирования они имеют вид

(

Ь и„

)

I*! =(- 1,96 1,49 0 660 0 1243 0 500 0 3-4,2), й2=(-1,0 0,761 0 660 0 2518 0 500 0 6,1-8,4), И3 =(- 0,676 0,515 0 660 0 3755 0 500 0 9- 12,6).

нии i,

Анализ показал два возможных вида ОУ при варьирова-

1

г е

К),

На рис. 3 и 4 приведены кривые изменения затрат энергии в зависимости от увеличения времени ц при разных значениях нагрузки J и области существования видов ОУ в координатах синтезирующих переменных

юа

«5

^£07.51150*1 +

[ [к

120 130

■■100«

I

I

и

а

2

о

к

Рис. 3. Изменение затрат энергии Рис. 4. Области существования

видов ОУ

Результаты анализа О У .на МСФ показывают, что при оптимальном управлении затраты энергии для рассмотренных исходных данных снижаются на 10-15 % при некотором увеличении ^ Математическое обеспечение контроллера включает соотношения для определения вида функции и'ф и формулы для расчета параметров.

ИТС и технология проектирования использовались также для создания ЭСУ по нагреву прессового оборудования и промышленной печи.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Сформулирована задача оперативного проектирования энергосберегающей системы управления при нечетких исходных

данных.

2. Разработана модель задачи оптимального управления, предназначенная для организации базы знаний и автоматизированного анализа й синтеза оптимального управления, в том числе и совмещенного, обеспечения прямого и обратного моделирования. Модель может широко использоваться при создании математического обеспечения микропроцессорных устройств управления в электроприводах и нагревательных установках

3. Выполнен полный анализ оптимального управления на множестве состояний функционирования применительно к объектам, динамика которых описывается дифференциальными уравнениями второго порядка, при минимизируемом функционале затраты энергии.

4. Предложена методология проектирования энергосберегающих систем управления с использованием моделей задач оптимального управления и базы знаний.

5. Разработаны архитектура экспертной системы и алгоритмы дефадзификации нечетких исходных данных для проектирования энергосберегающей системы управления.

6. Проведены экспериментальные исследования с использованием разработанной экспертной системы по созданию математического обеспечения контроллеров, управляющих динамическими режимами нагрева в, технологическом оборудовании и электроприводах.

Результаты работ переданы по актам АОО "ЭЛТРА" Рассказовский завод НВА, Научно-информационному центру проблем интеллектуальной собственности, пМосква, Тамбовскому государственному техническому университету.

Основное содержите диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Муромцев ЮЛ., Орлова ЛИ, Капитонов И.Е Экспертная система "Энергосберегающее управление динамическими объектами". Общие сведения // Еестшга ТГТУ. - 1995. - Т. 1, №3-4. - С. 221-226.

2. Орлова ЛЛ. Испытательная лаборатории программного обеспечения информационных технологий и систем // Интеллектуальная собственность высшей школы. - 1996. - №7. - С. 70-72.

3. Орлова Л.П. Информационно-технологическая среда проектирования микропроцессорных систем энергосберегающего управления // Информационные технологии в производстве. - 1997. - №1. -С. 30-35.

4. Орлова Л.П., Сысоев Э.В., Ушанез СБ. Программное обеспечение энергосберегающего оптимального управления пуском электродвигателей // Компьютерная хроника. - 1997. - №12. - С. 19-31.

5. Муромцев ЮЛ., Орлова Л.П. Исследования по проблеме энергосбережения // Интеллектуальная собственность высшей школы. - 1996. - №7. - С. 83-87.

6. Муромцев ЮЛ., Орлова Л.П., Чернышев Н.Г. Математическое и программное обеспечение микропроцессорных систем энергосберегающего управления // Автоматика и .вычислительная техника. - 1996. - №6. - С. 26-34.

7. Muromtsev Yu.L., Oriova L.P., Francisco Humberto Zepeda Palacio. Aspects of Malting Decisions Theory in Distance Education // Open and distance learning as a development strategy: The Second International Conference on Distance Education in Russia ICDED'96 (2-5 July 1996). - M., 1996 - P. 477-479.

8. Муромцев ЮЛ., Ляшков В.И., Орлова Л.П. Энергосберегающий нагрев тел // Тепломассообмен ММФ-96: Тр. ГО Минского международ, форума (20-24 мая 1996 г.). - Минск, 1996. - T. X, ч. 1. -С. 211-215.

9. Энергосберегающее упразл'ение нагревом жидкости / В.Н.Грошев, С.В.Артемозза, Д.Ю.Муромцев, ЛП.Орлова // Техника в сельском хозяйстве. - 1996. - №2- - С. 27-28.

10. Муромцев ЮЛ., Ф. Умберто С. Паласиос, Орлова Л.П., Энергосберегающее оптимальное управление электродвигателями // Вестник ТГТУ. - 1996. - Т. 2, №3. - С. 222-230.

11. Муромцев ЮЛ., Орлова Л.П., Фролов Д.А. Экспертная система для решения задач энергосберегающего управления //Компьютерная хроника. - 1999. - №12. - С. 71-91.

12. Intelligente programm-technischer komplex (IPTK) zur energie- und kraftstoffeinsperung / P.Latzel, Ju.Muromtsev, L.Orlova, R-Zimmermann // Вестник ТГТУ. - 1996. - T. 2, №1-2, - С. 20=-26.

13. Муромцев ЮЛ, Орлова JLIL, Потапов В.М. Использование экспертной системы в процессе подготовки современного специалиста // Компьютерная хроника. - 1997. - №12. - С. 91-101.

14. Интеллектуальная автоматизированная система энергосберегающего управления технологическими объектами / ЮЛМуромцев, ЛЛ.Орлова, В.В.Трейгер, И.ККа питонов // Информационные технологии и системы: Тез. докл. конф. (26-29 октября 1993 г.). - Воронеж, 1993. - С. 25-26.

15. Муромцев ЮЛ, Орлова JUL, Задирака Ю.В. Энергосберегающее управление нагревом жидкости // Вторая международная теплофизическая школа: Тез. докл. - Тамбов, 1995. - С. 230-231.

16. Муромцев ЮЛ, Орлова Л.П. Перспективы создания информационных систем на базе интеграции глобальных сетей Relcom и Internet // Проблемы передачи и обработки информации в информационно-вычислительных сетях: Тез. докл. Международный науч.-техн. семинар. - М., 1995. - С. 31-33.

17. Многоуровневое программное обеспечение среды "Анализатор" / ЮЛМуромцев, Л.П.Орлова, Д.Ю.Муромцев, В.В. Орлов // Повышение эффективности методов и средств обработки информации: Материалы V Всерос. науч.-техн. конф. (12-15 мая 1997 г.). -Тамбов, 1997. - С. 199-200.

18. Орлова Л.П. и др. Свидетельство РФ об официальной регистрации программы для ЭВМ №930109. "Принятие обоснованных решений с использованием методов экспертных оценок". Зарегистрировано РосАПО 20.12.93.

19. Орлова ЛИ и др. Свидетельство РФ об официальной регистрации программы для ЭВМ № 950463. "Информационная система оценки и анализа состояния территории по коордгаттно-привязанным данным (INFOSYS)". Зарегистрировано РосАПО 19.12.95.

20. Орлова Л.П. и др. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ N950464 Программа для ЭВМ: Экспертная система "Энергосберегающее управления динамическими объектами" (EXPSYS). Зарегистрировано РосАПО 19.12.95.