автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Оптимальное регулирование параметров технологического процесса

На правах рукописи

БАРИНОВ АЛЕКСАНДР ВАСИЛЬЕВИЧ

ОПТИМАЛЬНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

(в пищевой промышленности)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2008

Работа выполнена в ГОУВПО «Московский государственный университет пищевых производств» (МГУПП).

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Карпов Валерий Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Митин Владимир Васильевич кандидат технических наук Роденков Егор Владимирович

Ведущая организация: Государственное научное учреждение Научно-исследовательский институт кондитерской промышленности РАСХН

Защита состоится «// » декабря 2008 г., в fé часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.148.02 в Московском государственном университете пищевых производств по адресу. 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д.11, ауд. fV-fú

Просим Вас принять участие в заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций или прислать отзыв в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, по вышеуказанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУПП.

Автореферат разослан » AC&Ai/iÁ 2008 г.

Ученый секретарь Совета по защите

докторских и кандидатских

диссертаций, кандидат технических наук, доцент

Воронина Н.О.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Растущий спрос на продукцию кондитерской промышленности обусловливает тенденцию активного развития и модернизации технологических линий данной отрасли. В настоящее время технологический процесс на большинстве предприятий этой отрасли полностью или частично автоматизирован на основе применения автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП), работающих под управлением программируемых лотческих контроллеров (ПЛК).

Использование АСУТП позволяет решить вопрос контроля параметров технологического процесса и обеспечить требуемые режимы расхода сырья и энергетических ресурсов в условиях возрастающих скоростей современного производства. Постепенный износ оборудования или нестабильное качество сырья приводит к незапланированному изменению параметров технологического процесса. Данные изменения носят незначительный характер, поскольку связаны с выработкой отдельных элементов агрегатов или с образованием люфтов и зазоров. АСУТП не может отследить подобные изменения, поскольку они часто не несут характера изменения контролируемых параметров. Отслеживание данных неисправностей и коррекция параметров технологического процесса осуществляет обслуживающий персонал на основании собственного опыта и интуиции.

В то же время процесс изменения параметров технологического процесса должен производиться с учетом технических, технологических, экономических и энергетических требований к работе оборудования. Учесть перечисленные факторы в условиях высоких скоростей работы современных линий можно только на основе использования вычислительной техники. Указанные обстоятельства предъявляют новые требования к масштабам использования АСУТП. Реализация процесса регулирования параметров с учетом таких условий не применялась в АСУТП для решения производственных задач управления. Это связано с тем, что для учета данных условий требуется постоянный контроль большого количества статистических данных и громоздких расчетов, что в свою очередь требуе^ наличия

мощной вычислительной техники, намного превосходящей характеристики ПЛК. Как следствие, отмечается недостаток информации для представления указанных условий в явном (математически формализованном) виде.

Создание метода, позволяющего реализовать в рамках АСУТП функцию управления, с помощью которой можно производить процесс регулирования параметров работы оборудования с учетом вышеназванных требований, позволит повысить эффективность работы АСУТП и обеспечит проведение своевременного процесса коррекции работы оборудования.

Целью данной работы повышение эффективности работы системы управления технологическим процессом в условиях необходимости изменения параметров непрерывного технологического процесса. Задачи исследования

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. проанализировать структуру системы управления технологическим процессом;

2. провести анализ существующих методов управления регулированием и принятия решений в условиях недостаточной информации;

3. сформулировать математическую постановку задачи оптимального управления процессом регулирования;

4. разработать метод решения задачи оптимального управления процессом регулирования на основе метода анализа иерархий;

5. разработать методику оценки ограничений, имеющих неявный математический вид;

6. разработать систему оптимального управления процессом регулирования;

7. обосновать эффективность применения разработанной системы управления на технологическом оборудовании предприятия кондитерской промышленности.

Методы исследования

При выполнении диссертационной работы использовались методы системного анализа, математического моделирования, оптимизации, анализа иерархий, элементы теории матриц. Для получения экспериментальных данных использовалось оборудование линии по производству шоколадных плиток с

4

обавками на ОАО «Кондитерский концерн Бабаевский». Разработка программного обеспечения для системы оптимального управления процессом регулирования велась с использованием языков программирования Си и STEP7. Научная новизна работы

Научная новизна работы заключается в следующем:

• разработана структурно-функциональная модель системы управления процессом подачи и дозирования компонентов рецептурной смеси;

• произведен анализ и формализованное описание функций управления;

• разработана математическая постановка задачи оптимального управления процессом регулирования параметров технологического процесса;

• предложен метод решения задачи оптимального управления процессом регулирования параметров технологического процесса на основе метода анализа иерархий;

• разработана методика обработки экспертных оценок ограничений для процесса регулирования;

• проведена экспериментальная проверка эффективности предложенного метода.

Практическая значимость работы

Практическую ценность имеет разработанный в диссертационной работе пакет программного обеспечения для оптимального управления процессом регулирования параметров технологического процесса в составе следующих блоков: •блок входных данных; • блок анализа и сравнения входных данных; •блок расчета иерархии принятия решения; •блок информационного обеспечения.

Система оптимального управления процессом регулирования сдана в

промышленную эксплуатацию на ОАО «Кондитерский концерн Бабаевский» в

рамках подсистемы «Оптимизация управления технологическим оборудованием с

использованием многокритериального анализа» системы управления

технологическим процессом дозирования компонентов. Внедрение данной

5

подсистемы на оборудовании для дозирования компонентов линии по производству шоколадных плиток с добавками позволило автоматизировать процесс принятия решения при изменении параметров работы оборудования в случае отклонения его работы от заданной программы. Это позволяет дополнительно контролировать режимы работы узлов оборудования и отслеживать соотношение дозируемых компонентов, что увеличивает срок службы деталей, не допускает перерасхода сырья, и снизило производство бракованной продукции.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Математическая постановка задачи оптимального управления процессом регулирования параметров технологического процесса.

2. Метод решения задачи оптимального управления процессом регулирования параметров технологического процесса на основе метода анализа иерархий.

3. Методика обработки экспертных оценок ограничений для процесса регулирования.

4. Результаты экспериментальной проверки эффективности предложенного метода.

Апробация результатов и публикации

По результатам выполненных научных исследований опубликовано шесть работ, отражающих основное содержание диссертационной работы. Основные научные положения и результаты были доложены и обсуждались на III Юбилейной международной выставке-конференции «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации» (г. Москва, 2005), IV международной выставке-конференции «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации» (г. Москва, 2006), Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные технологии обеспечения безопасности питания и окружающей среды» (г. Оренбург, 2007), V юбилейной школы-конференции с международным участием «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации» (г. Москва, 2007).

Структура и объем диссертации

Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Содержит 134 страницы, 22 рисунка, 14 таблиц, 5 приложений. Список литературы содержит 102 наименования.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость полученных результатов. Изложено краткое содержание глав диссертации, приведен перечень научных результатов, выносимых на защиту.

В первой главе описаны этапы производства шоколадных плиток с добавками, а также элементы автоматики, позволяющие автоматизировать процесс производства и роль оператора в процессе регулирования режима работы оборудования. Обозначена проблема отсутствия алгоритма, позволяющего проводить процесс регулирования параметров технологического процесса с учетом современных требований к производству, в условиях современных темпов производства. В качестве объекта исследования выбран технологический процесс дозирования компонентов, в котором формируется готовая масса, как один из наиболее важных этапов производства шоколадных плиток с добавками. Качество работы системы управления данного процесса определяет качественные и экономические характеристики готового продукта.

На основании проведенного структурного системного анализа системы управления данным технологическим процессом определена функция, наличие которой позволит решить обозначенную проблему. На рис. 1 данная функция обозначена процессом «Выбор параметра для регулирования».

Приведены свойства и ограничения ресурсов контроллеров, которые необходимо учитывать при разработке решения проблемы. Проведен анализ существующих методов выбора и принятия решений в условиях недостаточной

AUTHOR Барм нов PROJECT: SFM

NOTES- 123456789 10

DATE 29 09 2008 REV 01 10 2003

RECOMMENDED

PUBLICATION

DATE CONTEXT:

Рецептурные данные

„ Рабская программа

Сосл эяние оборудована

Рецептура к ( ' ,

V и «Алгфитм работы [/ФфмиЦЦЩИВ—I

рабдаюс

Рабочие параметры

Критерии

выбора

-

Цепь выбора

"Выбор параметра

л для регулирования ^ О А6

Параметр для регул ^зоеан ия

Отчетные данные

ПЛК

Шоколадная масса

т-псдчпгг

шоколадной

Персонал М2 М1 Оборудование

Система аыоора и принятия решения

АО

TITLE:

Система автоматизированного управления дозированием компонентов

NUMBER

SFM1

Рис. 1 Структурно-функциональная диаграмма процесса дозирования компонентов.

информации. Для решения проблемы предлагается использовать метод выбора и принятия решения на основе многокритериальной оценки.

Произведена постановка задачи, а также определено, что для создания алгоритма управления процессом регулирования необходимо:

1. Выбрать метод многокритериальной оценки для принятия решения в условиях непрерывного технологического процесса производства.

2. Разработать специальный комплекс процедур позволяющих оценить каждый критерий, используемый в процессе анализа. Этот комплекс должен позволять оценивать любой критерий пользователя.

3. Требуется разработать алгоритм оценки критериев в зависимости от текущей ситуации. Это позволит построить динамическую модель процесса.

Во второй главе дано изложение проведенной разработки математических моделей составных элементов кондитерского производства, а именно, модели трубопровода с внешним обогревом и блочной модели дозирования компонентов. На основе физических свойств элементов рассмотренных в данных моделях приведены математические зависимости параметров, определяющих работу данных моделей.

Для модели трубопровода определена зависимость величины расхода перекачиваемой жидкости от регулируемых параметров давления и температуры:

яР

0 =-(1)

где V - кинематическая вязкость жидкости, Р - входное давление жидкости, Я -радиус трубопровода, Ь - длина трубопровода. Зависимость вязкости от температуры определена как

у(Т)=1Н(Т-Ттш) (2)

где Тшш - температура кристаллизации жидкости, Т - текущая температура жидкости.

В данной модели в качестве жидкости не рассматривается шоколад, поскольку зависимость вязкости шоколадной массы от температуры имеет

сложный характер и ее разработка требует более глубоких исследований. В рассматриваемых моделях преследуется цель описания качественной зависимости поведения моделей от вариантов изменения значений регулируемых параметров.

В блочной модели дозирования компонентов рассмотрено влияние изменения расхода компонентов на уровень в смесительном баке, в который производится подача компонентов. Зависимость уровня от расхода компонентов определена как

Н(0 = Н0 +(0-<3*)*1/8бака (3)

где Но - начальный уровень в баке, С>2 — начальное значение расхода требуемое для поддержания уровня Но, 86гцса- площадь бака.

Изменение во времени величин расхода компонентов ведет к изменению уровня в баке.

С помощью (1) - (3) производились расчеты контролируемых величин при изменении значений регулируемых параметров в данных моделях.

Рассмотрены ограничения, которые необходимо учитывать при проведении процесса регулирования параметров технологического процесса, а именно эффективность, надежность, технологические ограничения и требования к себестоимости продукции. Каждое из перечисленных ограничений определяет свое направление регулирования и накладывает свои требования на проведение изменения технологических параметров.

Математическая постановка задачи оптимального управления процессом регулирования формулируется следующим образом. Рассмотрим кортеж параметров Р системы регулирования

р = <р(0> ¡=1,2,..., N (4)

где р(Г) - значение ¡-го параметра регулирования, заданного для системы регулирования.

Введем понятие состояния технологического процесса 8(Т) в момент календарного времени 1:

8(1) = <8(1,¡)> ¡=1,2,..., N (5)

где S(T,i) - значение i - го параметра регулирования в момент Т, t = t + dt

где dt - шаг изменения календарного времени.

Очевидно, для каждого i - го параметра заданы ограничения, которые должны выполняться в любой момент времени t:

p(i)-dp(i)<=S(t,i)<=p(i) + dp(i) i=l,2,..„ N (6)

где dp(i) - заданное значение диапазона для i - го параметра регулирования.

Представим каждую компоненту кортежа S(t,i) значением соответствующего разряда в некоторой системе счисления с достаточно большим основанием. Тогда в такой системе счисления кортеж S(t) можно представить одним числом s(t), а весь процесс регулирования параметров на плоскости <s, t> (см. рис. 2).

Процесс регулирования, удовлетворяющий соотношению (6), будем называть допустимым. На рис. 2 допустимый процесс будет интерпретироваться траекторией, которая будет размещаться внутри некоторой «трубки», интерпретирующей границу допустимого регулирования.

s i Sm3x

sz

Smiü

Рис. 2 Изменение состояния процесса регулирования.

Заметим, что кортеж параметров Р в рассмотренном процессе считался постоянным. Однако в нашей задаче речь идет об изменении значений параметров кортежа Р в управлении процессом регулирования.

dt

Введем переменную u(t), определяемую по формуле:

{О, если V i (p(i) - dp(i)<= S(t,i)<= p(i) + dp(i))

1, в противном случае (7)

1=1.2.....N.

Кортеж параметров Р в таком случае будет меняться по формуле:

P(t+dt) = P(t) + Up(t)*u(t) (8)

где Up(t) определяется по формуле:

Up(t) = F(S(t),P(t)) (9)

где F(S(t), P(t)) - оператор, определяющий изменения параметров настройки.

Пусть новые параметры P(t+dt) будут системой регулирования через интервал времени K*dt. Тогда допустимым управлением в момент t будем называть оператор F(S(t), P(t)) применение которого обеспечивает выполнение соотношения (5), начиная с момента t + K*dt.

Пусть Qr = <Qr (j)> , j=l, 2, ..., J -векторный критерий эффективности технологической системы. Тогда оптимальным оператором Fopt(S(t), P(t)) будем называть допустимый оператор F(S(t), P(t)), обеспечивающий некоторое оптимальное значение критерия Qropt:

Qropt(t) = Opt (S(t), F(S(t), P(t))) (10)

F(S(t),P(t))

Решение задачи в предложенной постановке требует наличия

соотношений, описывающих оператор F(S(t), P(t)). Получение этих

соотношений в аналитическом виде не представляется возможным. Заметим,

что в каждый момент времени Т, имеются кортежи параметров Р и состояния

технологического процесса S(T). Оценив текущее состояние для момента

времени Т, можно определить параметр i, изменение которого переводит

вектор состояния технологического процесса S(T) в S(T+dt), выполняя (6), и

обеспечивает оптимальное значение Qropt для момента времени T+dt. Таким

образом, в случае u(t)=l, последовательно выполняя процесс определения

оптимального изменения для кортежа параметров Р, для каждого шага

12

изменения календарного времени dt можно получить значения оператора Fopt(S(t), P(t)) в явном виде.

Для решения задачи в предложенной постановке предложен метод анализа иерархий, основанный на методе многокритериальной оценки.

В соответствии с предложенным методом, составлена иерархия процесса выбора параметра (par i, i=l,2,...,N) для изменения состояния системы S(T) (рис. 3).

Уровень 1 Цель

Уровень 2 Критерии выбора

Уровень 3 Альтернативы. Возможные варианты изменения параметров

Выбор параметра для изменения состояния

pari par 2 ... par i par N

Рис. 3 Иерархия выбора параметра.

Предложен метод оценки значимости элементов иерархии, основанный на использовании ограничений для процесса регулирования и величин «значимых изменений» для оцениваемых элементов иерархии. Имея нормализованные оценки критериев в виде безразмерных величин, можно заполнить матрицы попарных сравнений для уровней критериев и альтернатив.

После заполнения матриц сравнений для критериев и альтернатив, согласно методу анализа иерархий, вычисляются главные собственные вектора полученных матриц. Далее вектор, полученный для матрицы сравнений критериев, умножается на матрицу, полученную из векторов, полученных при расчете матриц для сравнений альтернатив. Полученный в результате вектор покажет нормализованный «вес» каждой альтернативы для текущего момента

13

времени Т, наибольшее значение в котором будет соответствовать оптимальному решению для выбора варианта регулирования. Подобная операция расчета должна проводиться каждый раз, когда в соответствии с (7) функция и(1:) = 1, до тех пор, пока значение состояния Т) не достигнет требуемого значения.

Разработан алгоритм решения поставленной задачи, в соответствии с которым составлена функциональная блок-схема работы полученной системы управления процессом регулирования (рис. 4).

Получение текущих параметров технологического процесса

Значения полученных данных соответствует заданным значениям

Алгоритм расчета иерархии: Заполнение матриц сравнений, вычисление вектора принятия решения для выбора параметра для системы регулирования.

Применение полученного варианта изменения параметра

Рис. 4 Функциональная блок-схема системы управления регулированием.

Модуль 3

В третьей главе рассмотрены особенности программного обеспечения для контроллеров, в соответствии с которыми предложена блочная структура автоматизированной системы оптимального управления процессом

14

регулирования (СОУПР). На основании блок-схемы системы управления процессом регулирования, а также анализа работы программного обеспечения контроллеров, составлена функциональная блок-схема СОУПР (рис. 5).

ходные данные: олучение входных анных с шины шшых контроллера.

сть отклонения от аданных значений?

ервая итерация ОУПР?

асчета динамических лементов иерархии: асчет значимости ритериев и

ьтернатив.

ычисление вектора ринятия решения для ыбора параметра для зменения.

ыбор параметра для зменения.

ередача выбранного араметра в систему егулипокания.

Начало

а>

Модуль 1

да

©

да

Модуль 4

Модуль 5

г

Модуль 6

Проверка на

«раскачивание»

параметров

Есть

«раскачивание» параметров?

Сообщение о неэффективности процесса регулирования.

^ Да

Модуль 3

1 •

Конец

Рис. 5 Функциональная блок-схема СОУПР.

Разработано программное обеспечение для СОУПР, включающее 7 блоков: - блок начальных данных;

- блок для получения и сравнения входных данных;

- блок для оценки и заполнения матрицы критериев;

- блок для оценки и заполнения матрицы альтернатив;

- блок для расчета собственного вектора матрицы сравнения;

- блок для расчета матриц сравнений и определения оптимального параметра для регулирования;

- блок формирования и передачи выходных данных.

Программа, состоящая из перечисленных блоков, позволяет полностью просчитать алгоритм СОУПР (рис. 5).

Произведено исследование эффективности разработанного метода на испытательном стенде с применением алгоритма выбора решения для процесса регулирования к математическим моделям технологических процессов.

Для модели трубопровода с внешним обогревом составлена иерархия системы управления процессом регулирования значения расхода жидкости (рис. 6). Уровень 1

Цель регулирования Уровень 2 Критерии. Условия влияющие на величину изменения расхода. Уровень 3 Альтернативы. Возможные варианты изменения параметров

Рис. 6 Иерархия системы управления процессом регулирования величины

расхода жидкости.

Поддержание заданного расхода О

Изменение Изменение Изменение Изменение

давления в давления 8 температур температур

сторону сторону ы в сторону ы в сторону

увеличения уменьшения увеличения уменьшения

РГ Т Г Т ■]•

Определены значения ограничений и величин «значимых изменений». В соответствии с методом анализа иерархий составлены матрицы сравнений для уровней критериев и альтернатив. В результате проведенных исследований получены положительные результаты работы СОУПР. В табл. 1 приведены результаты эксперимента

Таблица 1

Управление процессом регулирования расхода

Этап Давление жидкости, Р Регулятор обогрева, п Расход, Вид регулирования

0. 4 12 123.22 Внесение неисправности

1. 4 12 61.03 РТ

2. 5 12 76.29 Р?

3. 6 12 91.55 РТ

4. 7 12 106.81 РТ

5. 8 12 122.03 Регулирование закончено

В таблице 1 показаны значения регулируемых параметров давления и температуры, значение контролируемого параметра расхода и действия, производимые на основании работы СОУПР. Как видно из таблицы, были произведены четыре итерации выбора параметра для изменения. В результате значение расхода вернулось к заданному значению в пределах погрешности.

Проведение исследований на блочной модели дозирования компонентов показало следующие результаты (табл. 2).

В результате произведенного регулирования на основании результатов работы СОУПР, уровень в баке вернулся к заданному значению в пределах погрешности. Определение параметра для регулирования производилось с учетом всех требований и ограничений к процессу регулирования.

Результаты работы СОУПР показали эффективность ее работы для выбора варианта изменения параметра технологического процесса.

Таблица 2

Управление процессом регулирования уровня в смесительном баке

Расход основной массы (расчетное), см3/сек Значение регулятора основной массы Расход Добавки (расчетное), см3/сек Значение регулятора добавки н, уровень в баке (реальное), см Регулирование

75 4 25 6 50 Внесение неисправности

75 4 25 6 40 шТ

83 5 25 6 43 т|

91 6 25 6 45 т|

99 7 25 6 47 <П

99 7 29 7 48 «11

99 7 31 8 49 Регулирование закончено

В четвертой главе произведено обоснование и разработка структуры СОУПР для технологического процесса дозирования компонентов.

На основании приведенных данных об АСУТП дозирования компонентов составлена иерархия выбора оптимально параметра для процесса регулирования (см. рис. 7).

При необходимости проведения выбора параметра для регулирования уровня в смесительном баке сначала выбирается компонент, значение расхода которого требуется изменить. Определяется система подачи компонента (шоколадной массы или дробленого ореха), в которой будет производиться изменение значения параметра. Далее в выбранной системе подачи компонента определяется параметр для изменения его значения. Для системы подачи шоколадной массы это значение давления подающего насоса или температуры в системе обогрева трубопровода подачи компонента. Для системы подачи дробленого ореха это значения скорости работы подающего транспортера или скорости вращения подающего шнека.

В соответствии с функциональной блок-схемой СОУПР (рис.5) и иерархией выбора оптимально параметра для процесса регулирования (рис.7),

ровень 1

ель регулирования

ровень 2 ритерии.

ребования влияющие а процесс регулирования.

ровень 3 льтернативы. озможные варианты

ровень 4

ель регулирования

ровень 5 ритерии

ровень 6 ьтернативы. озможные параметры изменения

Изменение Изменение

расхода расхода

шоколадной дробленого

массы ореха

Рис. 7. Иерархия выбора параметра для регулирования.

разработан алгоритм СУОПР для данного оборудования.

На основании полученного алгоритма разработано программное обеспечение для внедрения СОУПР в рабочую программу контроллера БГМАПС 87/300, управляющего исследуемым технологическим процессом дозирования компонентов. Применив данные алгоритмы для разработки программы применительно к исследуемому оборудованию для дозирования компонентов, получим программу, состоящую из 21 блока. Из которых 14 блоков составляют реализацию алгоритмов расчета иерархий для процессов

выбора системы подачи компонента, выбора параметра для систем подачи шоколадной массы и дробленого ореха. Один блок используется для хранения текущих технологических данных. Оставшиеся шесть блоков используются для ввода и обработки данных от контрольно-измерительных приборов и передачи результатов работы СУОПР в систему регулирования, реализованную в данной АСУТП.

Совместно с техническим и технологическим персоналом, обслуживающим данную технологическую линию, были определены значения ограничений для процесса регулирования и величины «значимых изменений» для параметров технологического процесса используемых в СОУПР.

Проведено исследование эффективности разработанной системы СОУПР на технологическом оборудовании для дозирования компонентов рецептурной смеси.

В результате работы системы оптимального управления процессом регулирования были получены данные, которые представлены на графиках см. рис. 9-11.

Рис. 9 Изменение уровня в баке в процессе работы СОУПР.

На графике (рис. 9) изображен процесс изменения уровня в смесительном баке в зависимости от изменения параметров определенных СОУПР. По вертикали показана величина уровня массы в смесительном баке. По горизонтали - итерации процесса работы СОУПР, при которых производилось

фиксирование данных. Как видно из графика, работа системы инициировалась при снижении уровня в баке ниже заданного (50 см) на величину большую 5 см (значимое изменение). Первоначальное продолжение снижения уровня происходит в связи с задержкой работы СОУПР, которая позволяет отследить результат произведенного системой регулирования изменения выбранного СОУПР параметра. Затем наблюдается процесс замедления снижения уровня, после чего происходит корректировка уровня, результатом которого является достижение заданного значения уровня в смесительном баке.

В зависимости от измененного расхода компонента (шоколадной массы или дробленого ореха) меняется наклон кривой изменения уровня, что соответствует величине измененного значения расхода компонента. На графике (см. рис. 10) изображен процесс изменения расходов компонентов. Из графика видно, расход какого компонента был изменен при каждой итерации работы СОУПР процесса изображенного на рис. 9.

90 80 70

^ 60 | 50

2 40 §. 30 20 10 0

[- "<«■-'••' V * ■ . . »

:■:>..- ■' С"

......... - V

: .

а------у...,. ..... ""г— Г.

___-»--

^ : ' ■■ 1——и

1 2 3 4 5 6 7 итерации

- шоколад

- орех

Рис. 10 Изменение расхода в процессе работы СУОПР.

Первоначально в течение трех последовательных итераций производилось увеличение расхода компонента дробленого ореха. Это приводило к замедлению скорости снижения уровня в баке. Далее в течение двух последовательных итераций, произошло увеличения расхода шоколадной массы, что привело не только в компенсации уровня, но и некоторого

превышения его заданного значения. Данное превышение было скомпенсировано уменьшением значения расхода дробленого ореха.

Таким образом, было достигнуто требуемое значение уровня в смесительном баке. Лабораторные анализы показали, что готовый продукт соответствует рецептурным требованиям.

На графике рис. 11 показан процесс невозможности осуществления регулирования. При первых трех итерациях удается снизить скорость увеличения уровня в смесительном баке за счет снижения величин расходов компонентов. Однако после четвертой итерации установлен рост скорости увеличения значения уровня в баке, что показано на графике (рис.11).

Рис. 11 Невозможность осуществления процесса регулирования.

Системой был выдан сигнал о неэффективности процесса регулирования. Впоследствии была установлена причина увеличения уровня в баке -запрессовывание готовой массой части отливочных дюз, что сделало невозможным отливку шоколада в полном объеме.

Анализируя полученные данные, можно сделать вывод о том, что использование автоматизированной системы управления для оптимизации процесса регулирования позволило избежать производства бракованной продукции, а также позволяет выявлять неисправности на раннем этапе их развития. Все это позволяет сделать заключение об эффективности работы разработанного алгоритма системы управления для оптимизации процесса

регулирования, построенного на основе многокритериальной оценки, позволяющего учитывать требования, предъявляемые к процессу изменения рабочих параметров технологического процесса.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана структурно-функциональная модель для системы управления технологическим процессом дозирования компонентов.

2. Проведен анализ существующих методов управления и принятия решений в условиях недостаточной информации.

3. Поставлена задача оптимального управления процессом регулирования.

4. Предложен метод решения задачи оптимального управления процессом регулирования на основе метода анализа иерархий.

5. Разработана методика оценки критериев имеющих неявный математический вид.

6. Разработано программное обеспечение для реализации системы оптимального управления процессом регулирования.

7. Разработан алгоритм системы оптимального регулирования для системы управления дозированием компонентов рецептурной смеси.

8. Обоснована эффективность применения разработанной системы оптимального управления процессом регулирования на технологическом оборудовании.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. А.В. Баринов Применение «метода анализа иерархий» (МАИ) для контроля параметров технологических линий предприятий // Сборник докладов молодых ученых МГУПП III Юбилейная международная выставка-конференция «Высокоэффективные пищевые технологии,

методы и средства для их реализации» Часть II - М.: МГУПП, 2005 с. 140-143.

2. A.B. Баринов Регулирование процесса подачи продукта по трубопроводу // Известия вузов. Пищевая технология, №4, 2006 с. 82-86.

3. A.B. Баринов, В.И.Карпов Регулирование процесса дозирования // Известия вузов. Пищевая технология, №5,2006 с. 71-76.

4. A.B. Баринов Принятие решений при регулировании параметров технологических процессов // Сборник докладов IV международной конференции-выставки «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации». Часть III - М.: МГУПП, 2006. с. 130-137.

5. A.B. Баринов, В.И.Карпов Регулирование параметров технологических линий на основе многокритериального анализа // Пищевая промышленность, №7,2007 с. 62-63.

6. A.B. Баринов, В.И. Карпов Оптимизация регулирования параметров технологических линий на основе многокритериального анализа // Всероссийская научно-практическая конференция «Инновационные технологии обеспечения безопасности питания и окружающей среды. Сборник материалов». - Оренбург: - 2007. с. 24-27.

7. A.B. Баринов Применение многокритериального анализа в управлении технологическим оборудованием // Сборник материалов V юбилейной школы-конференции с международным участием «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации» - М.: МГУПП, 2007. с. 334-337.

Подписано в печать 31.10.08. Формат 60x90 1/\б-Печ. л. 1,2. Тираж 100 экз. Заказ 200.

125080, Москва, Волоколамское ш., 11 Издательский комплекс МГУПП

Введение.

1. Постановка задачи управления процессом регулирования параметрами технологического процесса.

1.1 Описание технологического процесса производства шоколадных плиток как объекта автоматизации. Задача исследования.

1.2 Структурный системный анализ системы управления технологическим процессом.

1.3 Анализ методов управления, связанных с задачей исследования.

1.4 Постановка задачи исследования.

1.5 Выводы по главе.

2. Математическая постановка задачи управления процессом регулирования.

2.1 Разработка математической модели процесса.

2.1.1. Модель подачи шоколадной массы в трубопроводе с внешним обогревом.

2.1.2 Блочная модель системы дозирования компонентов.

2.2 Ограничения в управлении процессом регулирования.

2.3 Математическая постановка задачи оптимального управления процессом регулирования.

2.4 Разработка метода решения задачи оптимального управления процессом регулирования.

2.5 Разработка алгоритма решения задачи.

2.6 Выводы по главе.

3. Разработка системы оптимального управления процессом регулирования.

3.1 Структура системы оптимального управления процессом регулирования.

3.2 Разработка программного обеспечения для СОУПР.

3.3 Исследование эффективности разработанного метода с использованием разработанных моделей.

3.3.1 Модель трубопровода с внешним обогревом.

3.3.2 Блочная модель системы дозирования компонентов.

3.4 Выводы по главе.

4. Экспериментальное исследование эффективности системы оптимального управления процессом регулирования.

4.1 Анализ системы управления технологическим процессом дозирования компонентов.

4.2 Комплект программ системы оптимального управления процессом регулирования.

4.3 Исследование эффективности решения задачи оптимального управления процессом регулирования.

4.4 Выводы по главе.

Растущий спрос на продукцию кондитерской промышленности обуславливает тенденцию активного развития и модернизации технологических линий данной отрасли. В настоящее время технологический процесс на большинстве предприятий этой отрасли полностью или частично автоматизирован на основе применения автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП).

Развитие микроэлектроники, в конце прошлого века, дало сильный толчок развитию промышленной автоматизации. Появились контрольно-измерительные приборы не только высокой точности, но и широкого спектра применения. Это касается и широкого спектра температур и давлений. Также появились программируемые логические контроллеры (ПЛК) обладающие высокой производительностью и надежностью.

Все это позволило реализовывать полностью автоматизированные системы управления в различных отраслях производства, в том числе и в кондитерской промышленности.

Переход к рыночным отношениям поначалу вызвал ряд сложностей, связанных не только с чисто экономическими показателями, но и касающихся качества производимой продукции. Продукция, поставляемая на российский рынок западными производителями, отличается очень высоким уровнем качества и хорошим внешним оформлением, упаковкой, что, несомненно, привлекло покупателей. Постепенно качество отечественной продукции кондитерского производства выросло, и интерес к ней со стороны российского покупателя начал расти. В настоящее время продукция российских производителей, например ОАО «Кондитерский концерн Бабаевский» поставляется на зарубежные рынки.

Для стабилизации и дальнейшего роста производства необходимо, так же как и на зарубежных производствах, поддерживать постоянный уровень показателей качества готовой продукции, что обеспечивается контролем на определенных этапах производства. Внедрение учета сырья, материальных и технических средств является одним из факторов стабильной работы предприятия.

Автоматизированные системы управления технологическим процессом позволяют решить вопрос контроля технологических параметров и обеспечить требуемые режимы расхода сырья и энергетических ресурсов. Алгоритмы работы подобных систем позволяют избежать аварийных ситуаций, которые закладываются в АСУТП при создании (или модернизации) оборудования. Регулирование параметров производится по строгим алгоритмам в соответствии с технологическим процессом, который проектируется в соответствии с требованиями к современному производству.

Постепенный износ оборудования или нестабильное качество сырья приводит к незапланированному изменению параметров технологического процесса. Данные изменения часто носят незначительный характер, поскольку связаны с выработкой отдельных элементов агрегатов или образованием люфтов и зазоров. АСУТП не может отследить подобные изменения, поскольку они не носят характер изменения программируемых параметров. Ввиду последнего коррекцию к ходу технологического процесса необходимо будет вносить обслуживающему персоналу.

Однако изменения, вносимые персоналом, должны соответствовать не только технологическим и техническим требованиям работы оборудования. Действия по изменению параметров должны соответствовать современным требованиям работы производства, а именно, учитывать ряд факторов, таких как экономические, энергетические, расход сырья и т.д. Учет данных факторов необходим для того, чтобы работа линии продолжала соответствовать стандартам качества.

Реализация процесса регулирования параметров с учетом таких условий, как экономичность, надежность или эффективность, не применялся в АСУТП для решения производственных задач управления. Это связано с тем, что для учета данных условий требуется постоянный контроль большого количества статистических данных и громоздких расчетов, что в свою очередь требует наличия мощной вычислительной техники, намного превосходящей характеристики ПЛК. Как следствие, отмечается недостаток информации для представления указанных условий в явном виде.

Сложившаяся ситуация порождает научную проблему автоматизации управления процессом регулирования параметров технологического процесса с учетом условий, имеющих неявный вид.

Одной из основных особенностей кондитерского производства является его многовариантность, что создает условия для поиска оптимальных решений при рассмотрении различных производственных ситуаций. Это особенно важно при принятии решения для изменения параметров технологического процесса, так как позволяет из множества возможных вариантов выбрать оптимальный вариант изменения значений технологических параметров.

Все вышесказанное обуславливает актуальность темы данной диссертационной работы.

Целью данной работы является повышение эффективности работы системы управления технологическим процессом в условиях необходимости регулирования параметров технологического процесса.

Достижение поставленной цели автор работы видит в постановке задачи оптимального управления процессом регулирования параметров технологического процесса и поиске ее решения, разработке на основе решения поставленной задачи специального комплекса алгоритмов, реализация которых в составе АСУТП приведет к повышению эффективности работы как системы, так и технологической линии в целом.

Исходя из поставленной цели, можно сформулировать задачи, которые необходимо решить для ее достижения:

1. проанализировать структуру системы управления технологическим процессом;

2. провести анализ существующих методов управления регулированием и принятия решений в условиях недостаточной информации;

3. сформулировать математическую постановку задачи оптимального управления процессом регулирования;

4. разработать метод решения задачи оптимального управления процессом регулирования на основе метода анализа иерархий;

5. разработать методику оценки ограничений, имеющих неявный математический вид;

6. разработать систему оптимального управления процессом регулирования;

7. обосновать эффективность применения разработанной системы управления на технологическом оборудовании предприятия кондитерской промышленности.

Объектом исследования в данной работе является технологический процесс дозирования компонентов в смесительный бак и приготовления готовой массы для отливки шоколадных плиток, являющийся частью технологической линии производства шоколадных плиток с добавками на кондитерском предприятии ОАО «Кондитерский концерн Бабаевский».

Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений.

В первой главе анализируются системы управления технологическими линиями и оборудованием для дозирования компонентов. Описывается структура системы управления. Проведен структурно-функциональный анализ объекта исследования и функций управления. Анализируются работы, посвященные проблеме принятия решения в системах управления. Описывается задача исследования и формулируется постановка задачи исследования.

Во второй главе предложены математические модели составных элементов кондитерского производства. Сформулированы исходные данные и разработана математическая постановка задачи оптимального управления процессом регулированием. Предложен метод для решения поставленной задачи, а также разработана методика оценки для ограничений процесса регулирования.

В третьей главе произведено обоснование и разработка структуры автоматизированной системы оптимального управления процессом регулирования (СОУПР). Разработано программное обеспечение для СОУПР. Произведено исследование эффективности разработанного метода на моделях составных элементов производства с использование испытательного стенда.

В четвертой главе произведено обоснование и разработка структуры СОУПР для технологического процесса дозирования компонентов. Разработан алгоритм системы оптимального управления процессом регулирования используемого в АСУТП дозирования компонентов. Разработано программное обеспечение для внедрения СОУПР в рабочую программу контроллера. Проведено исследование эффективности разработанной системы СОУПР на технологическом оборудовании для дозирования компонентов рецептурной смеси.

В приложениях приводятся схематичные изображения рассматриваемых моделей, алгоритм программирования расчета собственных векторов матриц на языке STEP7 в представлении SCL, электрическая схема испытательного стенда, программные блоки, используемые при реализации системы управления для оптимизации процесса регулирования, прилагается документальное подтверждение полезности выполненной работы.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• разработана структурно-функциональная модель системы управления процессом подачи и дозирования компонентов рецептурной смеси;

• произведен анализ и формализованное описание функций управления;

• разработана математическая постановка задачи оптимального управления процессом регулирования параметров технологического процесса;

• предложен метод решения задачи оптимального управления процессом регулирования параметров технологического процесса на основе метода анализа иерархий;

• разработана методика обработки экспертных оценок ограничений для процесса регулирования;

• проведена экспериментальная проверка эффективности предложенного метода.

Практическую ценность имеет разработанный пакет программного обеспечения для оптимального управления процессом регулирования параметров технологического процесса в составе следующих блоков:

• блок входных данных;

• блок анализа и сравнения входных данных;

• блок расчета иерархии принятия решения;

• блок информационного обеспечения.

Система оптимального управления процессом регулирования сдана в промышленную эксплуатацию на ОАО «Кондитерский концерн Бабаевский» в рамках подсистемы «Оптимизация управления технологическим оборудованием с использованием многокритериального анализа» системы управления технологическим процессом дозирования компонентов. Внедрение данной подсистемы на оборудовании для дозирования компонентов линии по производству шоколадных плиток с добавками позволило автоматизировать процесс принятия решения при изменении параметров работы оборудования в случае отклонения его работы от заданной программы. Это позволяет дополнительно контролировать режимы работы узлов оборудования и отслеживать соотношение дозируемых компонентов, что увеличивает срок службы деталей, не допускает перерасхода сырья, и снизило производство бракованной продукции.

4.4 Выводы по главе.

Четвертая глава настоящей диссертационной работы посвящена анализу практических результатов внедрения и эксплуатации разработанной системы оптимального управления процессом регулирования.

Начало главы посвящено рассмотрению функциональной и информационной структуры СОУПР в составе всей системы регулирования технологического процесса дозирования компонентов.

Составлена структура СОУПР, включающая иерархию процесса выбора параметра для изменения его значения. В программное обеспечение для работы СОУПР добавлены блоки в соответствии с полученной структурой.

Внедрение данной системы требует квалифицированного подхода как со стороны инженеров АСУТП, производящих модернизацию программного обеспечения системы управления технологическим процессом, так и специалистов - технологов и наладчиков линии, поскольку от их знаний и квалификации зависит правильность определения исходных данных для работы СОУПР. Корректная оценка критериев обеспечит корректную и адекватную работу полученной системы.

Разработанная система оптимального управления процессом регулирования была внедрена в промышленную эксплуатацию на линии по производству шоколадных плиток с добавками на ОАО «Кондитерский Концерн Бабаевский».

Несмотря на отсутствие человеко-машинного интерфейса, автоматизированная работа СОУПР показала надежность системы, а отсутствие интерфейса исключает доступ неквалифицированного персонала к настройкам системы.

В процессе эксплуатации системой оптимального регулирования были произведены корректировки параметров дозирования компонентов. Анализ данных полученных при работе системы регулирования позволил сделать вывод об эффективности работы СОУПР. Кроме того, система оптимального управления процессом регулирования дает возможность определять наличие неисправности, что в ряде случаевх позволяет избежать серьезных аварий и простоя оборудования.

108

Заключение

Результаты проведенного научного исследования в области принятия решения для проведения процесса регулирования параметров технологического процесса свидетельствуют о достижении поставленной цели работы, а именно о повышении эффективности работы системы управления технологическим процессом в условиях необходимости изменения параметров непрерывного технологического процесса.

Основными результатами данной работы являются:

1. Разработана структурно-функциональная модель для системы управления технологическим процессом дозирования компонентов.

2. Проведен анализ существующих методов управления и принятия решений в условиях недостаточной информации.

3. Поставлена задача оптимального управления процессом регулирования.

4. Предложен метод решения задачи оптимального управления процессом регулирования на основе метода анализа иерархий.

5. Разработана методика оценки критериев, имеющих неявный математический вид.

6. Разработано программное обеспечение для реализации системы оптимального управления процессом регулирования.

7. Разработан алгоритм системы оптимального регулирования для системы управления дозированием компонентов рецептурной смеси.

8. Обоснована эффективность применения разработанной системы оптимального управления процессом регулирования на технологическом оборудовании.

Полученные результаты позволяют предположить эффективность разработанного метода для создания гибких систем управления для современных технологических линий. Методика оценки критериев в условиях недостаточной информации дает возможность использовать его в составе АСУТП построенных на программируемых контроллерах.

В ходе проведения научных исследований было опубликовано семь печатных работ, в которых отражено основное содержание настоящей диссертационной работы:

1. A.B. Баринов Применение «метода анализа иерархий» (МАИ) для контроля параметров технологических линий предприятий. // Сборник докладов молодых ученых МГУ 1111 III Юбилейная международная выставка-конференция «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации» Часть II - М.: МГУ1111, 2005 с. 140-143.

2. A.B. Баринов Регулирование процесса подачи продукта по трубопроводу // Известия вузов. Пищевая технология, №4, 2006 с. 82-86.

3. A.B. Баринов, В.И.Карпов Регулирование процесса дозирования // Известия вузов. Пищевая технология, №5, 2006 с. 71-76.

4. A.B. Баринов Принятие решений при регулировании параметров технологических процессов // Сборник докладов IV международной конференции-выставки «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации». Часть III - М.: МГУПП, 2006. с. 130-137.

5. A.B. Баринов, В.И.Карпов Регулирование параметров технологических линий на основе многокритериального анализа // Пищевая промышленность, №7, 2007 с. 62-63.

6. A.B. Баринов, В.И. Карпов Оптимизация регулирования параметров технологических линий на основе многокритериального анализа // Всероссийская научно-практическая конференция «Инновационные технологии обеспечения безопасности питания и окружающей среды. Сборник материалов». - Оренбург: - 2007. с. 24-27.

7. A.B. Баринов Применение многокритериального анализа в управлении технологическим оборудованием // Сборник материалов V юбилейной школы-конференции с международным участием «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации» - М.: МГУПП, 2007. с.334-337.

1. Автоматизация производственных процессов и АСУТП в пищевой промышленности. Под общей ред. Широкова JI.A М.: Агропромиздат, 1986

2. Арсеньев Ю.Н. , Шелобаев С.И., Давыдова Т.Ю. Информационные Системы и технологии М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2006, 416 с.

3. Атанс М, Фалб П. Оптимальное управление М.: машиностроение, 1968, 764 с.

4. Афанасьев В.Н. Динамические системы управления с неполной информацией. Алгоритмическое конструирование М.: КомКнига, 2007, 192 с.

5. Афанасьев В.Н., Колмановский В.Б., Нососв В.Р. Математическая теория конструирования систем управления М.: Высшая школа, 1989, 483 с.

6. Бабичев А.П., Бабушкина H.A., Братковский A.A. и др. Физические величины: Справочник / Под ред. Григорьева И.С., Мейлихова Е.З. М.: Энергоатомиздат, 1991, 987 с.

7. Батков A.M. Методы оптимизации в статистических задачах управления М.: Машиностроение, 1974, 530 с.

8. Белецкий Я., Энциклопедия языка Си // Пер. с польского Плитмана А.Д., Рачкова М.Ю., Стрельцова A.B. -М.: Мир, 1992, 687 с.

9. Бешелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Математико-статистические методы экспертных оценок, Москва, «Статистика», 1974., 348 с.

10. Ю.Благовещенская М.М. Автоматизация процесса приготовления шоколадных масс. М.: Пищевая промышленность, 1983, 87 с.

11. П.Богуславский А.Б., Лохин В.М., Макаров И.М, Манько C.B., Использование технологии экспертных систем для планирования целесообразных перемещений и управления движением интеллектуальных роботов // Изв. РАН Теория и системы управления 1996 - №4

12. Болтянский В.Г. Оптимальное управление дискретными системами — М.: Наука, 1973, 146 с.

13. З.Болтянский В.Г. Математические методы оптимального управления — М.: Наука, 1969, 364 с.

14. Борцов Ю.А. Математическое модели автоматических систем Л. : Изд-во ЛЭТИ, 1981,383 с.

15. Вальков В.Н., Вершин В.Е. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. М.: Политехника, 1991, 260 с.

16. Виноградов C.B., Луконин В.П., Смирнов И.В. Система диагностики и визуализации пресса. — Химическая и пищевая промышленность: современные задачи техники, технологии, автоматизации, экономики — НН.: Труды НГТУ, 2004, 60-65 с.

17. Виноградов C.B., Луконин В.П., Смирнов И.В. Управление процессами непрерывного дозирования. Химическая и пищевая промышленность: современные задачи техники, технологии, автоматизации, экономики — НН.: Труды НГТУ, 2004, 54-56 с.

18. Волкова В.Н., Денисов A.A. Теория систем М.: Высшая школа, 2006, 511 с.

19. Воронов A.A. Основы теории автоматического управления М.: Энергия 1966

20. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. Часть II. Специальные вопросы и приложения -М.: Наука, 1966,578 с.

21. Гэри М., Джонсон Д. Вычислительные машины и труднорешаемые задачи -М.: Мир, 1982, 132 с.

22. Девид Г. Метод парных сравнений / Пер. с англ. под ред. Ю.Адлера — М.: Статистика, 1978, 90 с.

23. Деменков Н.П. Язык нечеткого управления, //www.asucontrol.ru

24. Драгилев А.И., Маршалкин Г.А. Основы кондитерского производства. М.: ДеЛипринт, 2005, 151 с.

25. Драгилев А.И., Сезанаев Я.М. Технологическое оборудование предприятий кондитерского производства. М.: Колос, 2000, 336 с.

26. Душин С.Е., Зотов Н.С., Имаев Д.Х. Теория автоматического управления. -М.: Высшая школа, 2005, 540 с.

27. Дэвид А. Марка, Клемент JI. МакГоуэн Методология структурного анализа и проектирования SADT. -М.-.1993, 385 с.

28. Егоров A.A. Искусственный интеллект в промышленных АСУ и контроллерах. // www.asucontrol.ru

29. Егоров И.Н., Кретин Г.В., Матусов И.Б. Многокритериальная оптимизация сложных технических систем от проектирования до управления// Проблемы машиностроения и надежности машин. 1998 -№ 2 - С. 16-29

30. Емельянов C.B., Ларичев О.И. Многокритериальные методы принятия решений. -М.: Знание, 1985, 183 с.

31. Иванов В.А., Фалдин Н.В. Теория оптимальных систем автоматического управления М.: Наука, 1981, 227 с.

32. Игнатьев В.А., Матусов И.Б., Статников Р.Б. Многокритериальная оптимизация параметров робота // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2000 - №5 - С. 84-93

33. Изерман Р. Цифровые системы управления М.: Мир, 1984, 97 с.

34. Калянов Т.Н. CASE: структурный системный анализ (автоматизация и применение). М.: ЛОРИ. 1996, 230 с.

35. Калянов Г.Н. Консалтинг при автоматизации предприятий: подходы, методы, средства. М.: 1996, 352 с.

36. Квакернаак X., Сиван Р. Линейные оптимальные системы управления М.: Мир, 1977,416 с.

37. Кокашинский Г.Р. Оборудование для формования шоколадных масс. М.: Агропромиздат, 1985, 78 с.

38. Корн Г., Корн Т., Справочник по математике М.: Наука 1977, 616 с.

39. Красовский A.A., Поспелов Г.С. Основы автоматики и технической кибернетики-М.: Госэнергоиздат, 1962, 192 с.

40. Красовский A.A., Бурков В.Н., Шендрик B.C. Универсальные алгоритмы оптимального управления непрерывными процессами — М.: Наука, 1977, 272 с.

41. Кузнецова Л.С., Сиданова М.Ю. Технология приготовления мучных кондитерских изделий. -М: Мастерство, 2001, 164 с.

42. Кручина E.H. Шоколад. M.: Издательство Жигульского, 2002, 56 с.

43. Куржанский А.Б. Управление и наблюдение в условиях неопределенности М.: Наука, 1973, 139 с.

44. Кузовков Н.Т. Динамика систем автоматического управления М. Машиностроение, 1968, 328 с.

45. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М.Теоретическая физика. Том VI. Гидродинамика -М.: ФизМатЛит, 2003, 694 с.

46. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М.Теоретическая физика. Том II. Термодинамика — М.: ФизМатЛит, 2003, 736 с.

47. Ларичев О.И. Теория и методы принятия решений. М.: Университетская книга, Логос, 2006, 244 с.

48. Литвак Б.Г. Экспертная информация: Методы получения и анализа М.: Радио и связь, 1982, 184 с.

49. Лурье Б.Я., Энрайт П.Дж. Классические методы автоматического управления./ под редакцией Ланнэ A.A. — СПб.: БХВ-Петербург, 2004, 426 с.

50. Маклаков C.B., Bpwin и Erwin. CASE-средства разработки информационных систем. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 1999, 348 с.

51. Макаров И.М., Лохин В.М., Манько C.B., Романов М.П. Методические основы аналитического конструирования регуляторов нечеткого управления. Новые методы управления сложными системами. — М.: Наука, 2004.

52. Макаров И.М., Лохин В.М., Манько C.B., Романов М.П., Евстигнеев Д.В. От программируемых автоматов к робототехническим системам с интеллектуальным человеко-машинным интерфейсом. Новые методы управления сложными системами. - М.: Наука, 2004.

53. Макаров И.М., Лохин В.М. Интеллектуальные системы автоматического управления-М.: Физматлит, 2001, 556 с.

54. Маршалкин Г.А. Производство кондитерских изделий М.: Колос, 1994, 247с.

55. Маршалкин Г.А. Технологическое оборудование кондитерских фабрик, 3-е издание, переработанное и дополненное М.: Легкая промышленность, 1984, 448 с.

56. Марка Д.А., МакГоуэн К. Методология структурного анализа и проектирования, пер. с англ. М.:1993, 240 е.,

57. Математическое моделирование / Под ред. Дж. Эндрюса и Р. Мак-Лоуна М.: Мир, 1979, 565 с.

58. Месарович М., Мако Д., Такахара И. Теория иерархичечких многоуровневых систем / Пер. с англ. под ред. И.Ф. Шахнова М.: Мир, 1973, 203 с.

59. Мончарж Э.М., Осипов В.Н. Контроль работы самонастраивающихся систем управления. Химическая и пищевая промышленность: современные задачи техники, технологии, автоматизации, экономики НН.: Труды НГТУ, 2004

60. Мотышина М.С. Исследование систем управления: Учебное пособие — СПб.: Изд-во Михайлова В.А., 2006, 220 с.

61. Нильсон Н., Искусственный интеллект. Методы поиска решений // пер. с англ., "МИР", -М.: 1973, 270 с.

62. Ногин В.Д. Принятие решений в многокритериальной среде — М.: Физмаггиз, 2002, 176 с.

63. Панфилов В.А., Скобельская З.Г., Туманов А.Е. Оценка качества технологии плиточного шоколада, выпуск 2 М.: АгроНИИТЭИПП, 1992, 89 с.

64. Панфилов В.А., Ураков O.A. Технологические линии пищевых производств: создание технологического потока. М.: Пищевая промышленность, 1996

65. Пантелеев A.B., Бортаковский A.C. Теория управления в примерах и задачах. -М.:Высшая школа, 2003, 583 с.

66. Пантелеев A.B., Бортаковский A.C., Летова Т.А. Оптимальное управление в примерах и задачах М.: Изд-во МАИ, 1996, 213 с.

67. Пантелеев A.B., Летова Т.А. Методы оптимизации в примерах и задачах М.: Высшая школа, 2002, 305 с.

68. Первознанский A.A. Математические модели в управлении производством. Главная редакция физико-математической литературы издательства «Наука», М., 1975,616 стр.

69. Подиновский В.В. Методы многокритериальной оптимизации М.: ВИА им. Ф.Э. Джержинского, 1971, 215 с.

70. Подиновский В.В., Гаврилов В.М. Оптимизация по последовательно применяемым критериям М.: Сов. радио, 1975, 189 с.

71. Понтрягин JI.C. Обыкновенные дифференциальные уравнения М.: Наука, 1965, 576 с.

72. Поспелов Д.А. Ситуационное управление: теория и практика М.: Наука, 1986, 208 с.

73. Программирование контроллеров S7300/400. Системный курс ST-7PR01. Siemens AG2003, 162 с.

74. Программирование контроллеров S7300/400. Системный курс ST-7PR02. Siemens AG2003, 214 с.

75. Растригин JI.A. Системы экстремального управления М.: Наука 1974, 238 с.

76. Рецептуры на шоколад, шоколадные изделия и порошок какао. М.: Пищевая промышленность, 1968, 208 с.

77. Рецептуры на шоколад и какао порошок, Госагропром СССР, Отдел пищевой промышленности, Всесоюзный научно-исследовательский институт кондитерской промышленности, М.: типография ВНИИПМ, Б. Полянка, 43, 1986 г.-179 с.

78. Саати Т. JI. Принятие решений. Метод анализа иерархий. Перевод с англ. — М.: Радио и связь, 1993, 320 с.

79. Саати Т.Л., Керне К.П. Аналитическое планирование. Организация систем. Перевод с англ. М.: Радио и связь, 1991, 294 с.

80. Семенов В.В., Пантелеев A.B., Руденко Е.А., Бортаковский A.C. Методы описания, анализа и синтеза нелинейных систем управления М.: Изд-во МАИ, 1993,326 с.

81. Сейдж Э.П., Уайт Ч.С. Оптимальное управление системами М.: Радио и связь, 1982,385 с.

82. Системный анализ в экономике и организации производства: Учебник для ВУЗов / Под ред. Валуева С.А., Волковой В.Н. -JL: Политехника, 1991, 620 с

83. Системный анализ и принятие решений: Словарь-справочник / Под. ред. Волковой В.Н. и Козлова В.Н. М.: Высшая школа, 2004, 580 с.

84. Соболь И.М., Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. М.: Дрофа, 2006, 175 с.

85. Солодовникова В.В. Основы автоматического регулирования М.: Машгиз, 1954,570 с.

86. Соломенцева Ю.М. Теория автоматического управления М.: Высшая школа, 1999,512 с.

87. Тертычный В.Ю. Оценивание параметров управляемых динамических систем в условиях параметрического неизвестного дрейфа // Известия АН СССР. Техническая кибернетика. 1988 №1, с. 93-100

88. Технологические инструкции по производству конфет, ириса, шоколад и какао порошка. М.: ВНИИ Кондитерской промышленности, 1992, 78 с.

89. Фатеев A.B. Основы линейной теории автоматического регулирования М.: Госэнергоиздат, 1954, 422 с.

90. Федоренко Р.П. Приближенное решение задач оптимального управления М.: Наука, 1978, 278 с.

91. Цирлин A.M., Балакирев B.C., Дудников Е.Г. Вариационные методы оптимизации управляемых объектов М.: Энергия, 1976, 384 с.

92. Чаки Ф. Современная теория управления М.: Мир, 1975, 432 с.

93. Черноусько Ф.Л., Колмановский В.Б. Оптимальное управление при случайных возмущениях М.: Наука, 1978, 289 с.

94. Шенкер Д. Автоматизированные системы подготовки программ для контроллеров производственных процессов.//Электроника №9(перевод с англ.) с 13 14, 1988, 436 с.

95. Эйкхофф П. Основы идентификации систем управления. Оценивание параметров и состояния М.: Мир, 1975, 683 с.

96. Lawrence С. Computers run the factory// Electronics Week 1985 March25, p 5560, 1985.

97. Saaty T.L. The analytic hierarchy process: what it is and how it is used? // Mathematical Modelling. 1987. - Vol. 9, № 3 - 5.

98. Saaty T.L. Concept, theory and techniques: rank generation, preservation and reversal in the analytic hierarchy prosess //Decision Sciences 1987 - Vol.18 - p. 157-177

99. Jensen R.E. An alternative scaling method for priorities in hiererchical structures // Mathematical Psychilogy 1984, September - Vol. 28, №3 p. 317-332

100. Dorf R.C., Bishop R.H. Modern Control Systems Addison-Wesley, Menlo Park, CA, 1997, 240 p.

101. Dubois D., Prade H. Fuzzy sets and systems: theory and application NY, Academic Press, 1980, 393 p.

102. Модель перекачивания жидкости по трубопроводу с подогревом.

103. Ь1 расстояние от начала трубопровода до повреждения ; Ь2 - расстояние от повреждения до конца трубопровода; Я - радиус трубопровода;

104. Рж, Тж входное давление и температура жидкости соответственно; Тв - темепратура воды в системе обогрева; <3 (1) - расход жидкости.

105. Схема установки для дозирования двух компонентов.

106. Трубопровод подачи основной массы (111. Требуемый уровень (4)

107. Дозирующее устройство подачи добавки(21

108. Алгоритм программирования расчета собственных векторов матриц наязыке STEP7 в представлении SCL.

109. JJ^fi опйсйнйс дшннлс ^ ^ ^ J j

110. FUNCTION FC7: VOID VARINPUT

111. Vv : ARRAY О.ЗД.З. OF REAL ;1. ENDVAR1. VARTEMPij,k : INT;1. Sym,g,gsr,n,d : REAL;

112. Kvadr : ARRAY О.ЗД.З. OF REAL ;

113. Strok : ARRAY 0.3. OF REAL ;

114. SobVekl : ARRAY 0.3. OF REAL ;

115. Vvl : ARRAY О.ЗД.З. OF REAL ;

116. SobVek : ARRAY 0.3. OF REAL;1. ENDVAR

117. Вычисление собственного вектора с точностью 0.001*****// BEGIN n := 0.0; d:= 0.001;

118. FOR i := 0 TO 3 BY 1 DO FOR j := 0 TO 3 BY 1 DO

119. Vvlij.:=Vv[i,j]; ENDFOR; ENDFOR; WHILE n=0 DO gsr := 0;1. Sym := 0;

120. FOR i:= 0 TO 3 BY 1 DO FOR j := 0 TO 3 BY 1 DO

121. KvadriJ. := 0; ENDFOR; Strok1. := 0; ENDFOR;

122. FOR i:= 0 TO 3 BY 1 DO FOR j := 0 TO 3 BY 1 DO FOR к := 0 TO 3 BY 1 DO

123. Kvadri,j. := Kvadr[i,j]+Vvl[i,k]*Vvl[k,j]; ENDFOR; ENDJFOR; ENDFOR;

124. FOR i:= 0 TO 3 BY 1 DO FOR j := 0 TO 3 BY 1 DO Sym := Sym+Kvadrij.; Strokfi] := Strok1.+Kvadr[iJ]; ENDFOR; ENDFOR;

125. FOR i:= 0 TO 3 BY 1 DO SobVekfi. :=Strok1./Sym; g := SobVeki]-SobVekl [i]; IF g>d THENgsr := 1; ENDIF; END FOR; IF gsr=l THEN

126. FOR i := 0 TO 3 BY 1 DO SobVekl 1. := SobVeki.;1. FOR j := 0 TO 3 BY 1 DO

127. Vvlij. :=Kvadr[ij]; ENDFOR; ENDFOR; ELSEn := 1; ENDIF; ENDWHILE;*Передача полученных значений* ******//1. DB7.znachl := SobVek0.;1. DB7.znach2 := SobVekl.;1. DB7.znach3 := SobVek2.;1. DB7.znach4 := SobVek3.;1. END FUNCTION

128. Электрическая схема испытательного стенда.1. Принятые обозначения:1. Ь -220 В1. N -~0В1. К.1 контактное реле

129. БП блок питания -220 В/=24В1. М1 мотор1. КПП кнопка пуск

130. Б1 цифровой вход модуля контроллера А1 - аналоговый вход модуля контроллера БО - цифровой выход модуля контроллера24 В1. Датчик давления1. А1 3041. Датчик температуры1. А1 308r