автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Оптимальное управление параметрами непрерывно действующего объекта на основе реализации эффективных алгоритмов моделирования

Л \ ¿а АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН Х ЮШЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "КИБЕРНЕТИКА"

г*

На правах рукописи

БУЛИШЕВ Умирзак Шайдуллаевич

УДК 62-503.55.519.281.2

ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПАРАМЕТРАМИ НЕПРЕРЫВНО ДЕЙСТВУЮЩЕГО ОБЪЕКТА НА ОСНОВЕ РЕАЛИЗАЦИИ ЭФФЕКТИВНЫХ АЛГОРИТМОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ

Специальность 05.13.01 - Управление с технических

системах

АВТОРЕФЕРАТ

диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Ташкент - 1996

- г -

Работа выполнена в Ташкентском ордена Дружбы народов Государственном Техническом Университете им. Абу Райхона Беру-ни.

Официальные оппоненты: доктор технических наук.

профессор ТУРСУНОВ Б.М.

доктор технических наук, профессор ИГАМБЕРДИЕВ Х.З.

доктор технических наук, профессор РАДЖАБОВ Б.Ш.

Ведущее предприятие - Ташкентский химико-технологический Институт

Защита состоится 1997 года в. Ж .час.

на заседании специализированного совета Д.015.12.01 в НПО "Кибернетика" АН Республики Узбекистан по адресу: 700143, Ташкент. 143, ул.Ф. Ходжаева, 34.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института кибернетики НПО "Кибернетика" АН Республики Узбекистан.

Автореферат разослан "

_199_?г.

• Уч'.-.ный секретарь специализированного совета доктор технических наук, профессор

ИСМАИЛОВ М. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. В соответствии с экономической программой всемерного улучшения благосостояния общества особый интерес приобретает выпуск товаров народного потребления, в том числе фарфоро-фаянсовых изделий и продукции производства строительных материалов, расширение ассортимента и объема выпуска, а также улучшение качества, необходимого для удовлетворения потребностей народа.

Президентом и правительством Республики Узбекистан приняты постановления, предусматривающие количественное и качественное развитие как в целом по стране, так и в соответствующих регионах фарфоро-фаянсовой отрасли и промышленности строительных материалов. Народнохозяйственные задачи в этом направлении могут быть решены на базе внедрения новых научно-технических достижений, современных математических методов и ЭВМ.

Совершенствование производственных процессов, лучшее«.' использование материальных ресурсов, увеличение выпуска про- -дукции. улучшение ее качества и повышение эффективности всего производства требуют разработки и внедрения комплекса новых эффективных инструментальных средств управления техническими системами на основе методов математического моделирования.

В фарфоро-фаянсовой отрасли и в промышленности строительных материалов научно-технические исследования в этом направлении еще отстают от таковых в других отраслях, например, в производстве абразивов и стекольной промышленности. Предприятия фарфоро-фаянсовой отрасли и промышленности строительных материалов оснащены, лишь контрольно-измерительными приборами, которые дают исходную информацию о состоянии исследуемого процесса, но не могут изменять его в требуемом направлении.

Качественно новое, эффективное ведение сложных процессов фарфоро-фаянсового производства и производства строительных материалов, в том числе обжига, немыслимо без применения специальных научно-технических разработок. Они связаны с глубокими исследованиями методов и алгоритмов моделирования, а также способов и процедур идентификации, " управления и оптимизации параметров объекта по реальным критериям оценки. '

Целью исследования являются создание концептуальных принципов, развитие теоретических основ и обоснование методологии, методов и моделей оптимального управления непрерывно-действующими техническими системами (НДТС) на примере технологических объектов управления (ТОУ). - процессов политого обжига фарфоро-фаянсовых изделии и строительных материалов, а также разра-

ботка эффективных вычислительных алгоритмов и комплексов программ. обеспечивающих уменьшение относительных производственных потерь от брака и снижения сортности изделий. .При этом путем теоретического обобщения и исследования ряда прикладных проблем достигается решение важной народнохозяйственной задачи в области совершенствования управления сложными техническими системами.

В рамках сформулированной основной цели поставлены и решены следующие малоизученные задачи исследования:

1. Обоснование методологического подхода в рамках системного анализа к построению комплекса методов и моделей оптимального управления непрерывно-действующими (НД) техническими системами на примере ТОУ и процессов политого обжига фарфоро-фаянсовых изделий и строительных материалов с целью повышения их качества последних.

■ 2. Реализация теоретико-множественного подхода к исследовании количественных и качественных показателей функциональной структуры НД ТОУ и создание на его основе статических и динамических моделей оптимального управления туннельными печами в общем цикле управления протекающими в них процессами обжига.

3. Разработка методик построения оптимальных планов нахождения параметров настроек систем автоматического регулирования с комплексным учетом управляющих параметров.

4. Разработка метода самоорганизации динамических и статических состояний функциональной системы НД ТОУ на основе предложенного обобщенного критерия оптимального управления при недостаточной оприорной информации.

5. Разработка вычислительных методов и программных средств решения задач управления на основе комплекса разработанных моделей.

Для достижения сформулированной цели и решения поставленных задач выполнено следующее:

- исследованы теоретические и прикладные вопросы управления НДТС в рамках выделенного класса объектов управления; '

- проанализированы состав и структура входных и выходных параметров, а также особенности возмущающих воздействий. ■ предопределяющих принципы функционирования НДТС и рациональные подходы к моделированию процессов и оптимальному управлению;

- предложены и исследованы критерии оптимального управления НДТС обеспечивающие уменьшения относительных потерь от брака и повышение сортности продукции;

- исследованы дш 'ические характеристики НДТС с целью нахождения условий обеспечения устойчивости режима политого о б ж га;

- разработаны методики определения оптимальных параметров настройки систем автоматического регулирования (САР), реализации рототабельного центрального композиционного планирования (РЦКП) второго порядка и проведения пассивного эксперимента;

- разработаны методы и алгоритмы модульного и иерархи--^ ческого построения адекватных моделей многоуровневых сложных НДТС;

- разработаны нелинейные и линейные многоуровневые модели, р адекватно отображающие, реальные особенности и- специфику исследуемого производства;

- разработаны методы и алгоритмы построения самоорганизующейся математической модели НДТС, основанные на использовании свойств аддитивности метода самоорганизации в условиях неполноты априорной информации;

- разработана методика применения планирования эксперимента при поиске оптимальных параметров процесса политого обжига фарфоро-фаянсовых изделий и строительных материалов;

- разработаны многопараметрические и многоуровневые моде-^ ли и алгоритмы идентификации выделенного класса объектов уп-, равления;

- разработаны алгоритмы метода.случайного поиска с нелинейной тактикой к задачам оценки параметров линейных и нелинейных моделей и алгоритмы генерации случайных чисел на сфере.

Объектом исследования является класс многоуровневых НДТС на примере туннельных печей в совокупности с протекающими в них непрерывно-дискретными технологическими процессами (НДТП) политого обжига фарфоро-фаянсовых изделий и производство строительных материалов, методы построения системы оптимального • управления на основе- разработки соответствующего комплекса статических и динамических моделей.

Методы исследования. Проведенные теоретические и прикладные исследования базируются на использовании аппапата современной теории управления, в частности, методоЕ моделирования сложных систем, теории оптимизации, методов иерархического управления, декомпозиции и агрегирования, „ а также на проведении практических экспериментальных расчетов на ЭВМ.

Новые научные результаты и основные положения, вносимые на публичную защиту:

- конструктивная методология и системное исследование НДТС на примере туннельных печей в неразрывной связи с протекающими в них технологическими процессами политого обжига Фар-форофаянсовых изделий и производства строительных материалов;

- критерии целевого управления, динамические и статические характеристики, многоуровневые корреляционные зависи-

мости, математические модели и структура системы управления НДТС на примерах исследуемого класса объектов;

- методы и алгоритмы иерархического и модульного построения моделей многоуровневых сложных НДТС;

- модели и алгоритмы анализа и оптимального управления НДТС исследуемого класса объектов.

Методологическая новизна работы связана с использованием нового формализованного подхода, позволяющего расширить класс реальных задач, обеспечить комплексность и сбалансированность решений и их интеграцию с другими задачами управления.

Достоверность сформулированных в диссертации научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается согласованностью результатов теоретических и экспериментальных исследований, выполненных с использованием современных методов и средств, а также положительными итогами внедрения.

Практическая ценность работы выражается в создании мето-доло'.ии и обосновании комплекса разработанных методов и математических моделей, эффективных алгоритмов и программных средств оптимального управления НДТС на примере туннельных печей и про- текающих в них процессов политого обжига фарфоро-фаянсовых изделий и строительных материалов, обеспечивающих относительное сокращение производственных потерь . от брака и повышение сортности продукции.

Найденные оптимальные режимы работы сложной многопараметрической НДТС позволяют снизить процент относительных потерь от брака и достичь повышения сортности выпускаемых изделий с 33% до 19%, а в некоторых случаях до 13%, что существенно отличается от обычной ситуации на реальном объекте управления.

Предложенные методы, модели и алгоритмы могут быть использованы при модификации систем управления процессами обжига и разработке соответствующих новых автоматизированных систем управления ТС.

Направление работы определено темой НИР кафедры "Высшая математика" N 1 ТП'У - "Теория вероятностей и математическая статистика". (Гос.регистрация N 01827025470) и темой кафедры "Теоретическая механика" ТАСИ "Разработка оптимальной системы управления для НДТП". (Гос регистрация N 01897204527), входящими в координационный план MB и ССО Республики Узбекистан.

Реализация результатов. Полученные результаты по разработке методологических основ супервизорного режима управления каш ни использование в практике Ташкентского, Кувасапского фарфоровых и Самаркандского, Джуминского, Ак-Дарькнского, Ишти-хонского кирпичных заводов республики. Установленная технике- экономическая эффективность внедрения результатов исследо-

вания только для одной туннельной пе':и соответствующих заводов составляет 33,243 тыс.руб. (по ценам 1990г.) в год; число туннельных печей составляет не менее трех.

Результаты работы могут быть использованы проектными, институтами, занятыми разработкой и решением задач по проектированию туннельных печей и систем их управления для фарфоро-фаянсового производства и промышленности строительных материалов. Кроме того, основные результаты, полученные в диссертации, могут быть включены в учебные программы ВТУЗов по общим и специальным курсам "Прикладная математика", "Автоматизация производственных процессов", "Адаптивные системы", "Математическое моделирование и оптимизация систем".

Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены на II, III, IV Всесоюзных научно-технических конференциях "Математическое, алгоритмическое и техническое обеспечение АСУ ТП" (Ташкент, 1983, 1985, 1988 гг.), на VIII Всесоюзной научно-технической конференции "Информационно-измерительные системы" (1987г.), на Всесоюзном совещании "Проблемы управления-89" (Москва, 1989), на международной конференции "Современные проблемы алгоритмизации" (Ташкент, 1991г.), на Международном симпозиуме (Ташкент, 1994г.), на IV Всесоюзном симпозиуме (Новосибирск. 1989г.), на II Республиканской конференции,"Методические и прикладные аспекты систем автоматизированного проектирования и управления в отраслях народного хозяйства" (Ташкент, 1985г.), на V Республиканской научно-технической конференции молодых ученых (1983г.), на научно-теоретической конференции профессорско-преподавательского состава ТГТУ (1981-1995 гг.), на постоянно действующем семинаре кафедры "Высшая математика" N 1 ТГТУ (1981-1995 гг.), па технических советах фарфорового завода г.Ташкента (1985, 1987 гг.), г.Кувасая (1986, 1988 гг.), на технических советах кирпичных заводов г.Самарканда. г.Джумн. г.Иштыхана (1986-1994 гг.). на объединенном научном семинаре отделения N 3 (Управление в технических системах), лаборатории "Моделирование сложных систем" отделе-• •ни$г 1Ь2 Института кибернетики, лаборатории "Аддитивные системы", "Автоматизация системных исследований" НИИ системных исследований НПО "Кибернетика" АН Республики Узбекистан -(1996г.), на постоянно действующем научном семинаре кафедры "МОВАС" ТашГУ (1996г.), на постоянно действующем научном семинаре при САНИИРИ (1996г.) и на объединенном научном семинаре кафедр "Информатике", "Высшая математика" и "Управление систем электросвязи" ТЗИС (1996г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 33 работы, в тем числе 2 монографии, в которых отраяеио содер-

жание выполненных исследований.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов по главам, заключения по работе, списка использованной литературы и приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследований, изложены результаты по главам. Отмечается, что в настоящее время в производстве фарфоро-фаянсовых изделий происходят глубокие качественные изменения: осуществляется механизация и автоматизация технологических процессов, обновление и расширение ассортимента, совершенствование структуры производства, освоение новых изделий.

Охарактеризованы научная новизна и определена практическая ценность результатов работы, приведены сведения об апробации работы и внедрении разработок; сформулированы основные научные положения, выносимые автором на публичную зашиту.

В первой главе на основе анализа состояния технологических и организационно-управленческих НДТС и выполненого обзора научной литературы сделан вывод о том, что в настоящее время отсутствуют работы, однозначно ориентированные на доказательство целесообразности использования того или иного метода для оптимизации НДТС и технологического процесса, которым свойственны многофакторность, большая размерность решаемых задач. высокая функциональная и параметрическая динамичность. Принимая во внимание самостоятельное значение успешного решения данной проблемы, требующей широких и всестороних исследований, в реферируемой диссертационной работе при моделировании НДТП и обосновании эффективных алгоритмов оптимального управления на стадии макропроектирования предпринята попытка широкого испоьзования различных моделей, учитывающих характер априорной неопределенности на стадии функционирования НДТП.

С учетом важности достижения высокого уровня автоматизации в фарфоро-фаянсовой отрасли и промышленности строительных ^ материалов за счет разработки и внедрения высокоэффективных '- бПстем оптимального управления и в соответствии с основной поставленной целью в работе решены соответствующие научно-технические задачи.

Во второй главе получены динамические характеристики туннельной печи для политого обжига. Выявлены управляющие, возмущающие воздействия и выходные параметры, характеризующие количество и качество выпускаемых фарфоровых изделий. Кроме того.

на основе анализа причин огневых дефектов отмечены следующие промежуточные выходные параметры, непосредственно влияющие на:

- температуру среды в печи по всем позициям:

- химический состав среды в печи - содержание 0Ав окисли- _ тельной зоне . СО - в восстановительной и О^в слабовосстансви-тельной зоне.

Специфика исследуюмого процесса такова, что наиболее характерной с точки зрения производства является оценка относительных потерь от брака в зависимости от следующих факторов: восстановительной температуры, температуры окислительной зоны, зоны охлаждения и подогрева, а также процентного содержания кислорода и окиси углерода.

Уравнения линейной связи значимых факторов полученных автором показывают, что факторы X,, Х3. Х^-в рассматриваемом слут чае проявляют себя одинаково: закономерности взаимосвязи Функции цели с ними совпадают.

В то же время, хотя влияние фактора Х7на процесс проявляется более заметно, нежели остальных, незначимых факторов Х^.Х^ ,Хв, характер их взаимосвязи с функцией цели отличается от характера влияния на него X/, Х3, 15. Относительно факторов Х2, Х^, Х$, определяющих влияние химического состава среды, можно сделать следующие заключения:

I.Содержание СО (0Й - в окислительной зоне) с избытком обеспечивает режима обжига, а избыток его не ухудшает качества. что и выражается в незначимости факторов, определяющих влияние химического состава на целевую функцию.

II. Незначимость факторов объясняется худшей точностью измерения химического состава по сравнению с измерением температуры. Значимые факторы Уч. Х3, Х^, играют определяющую роль, их необходимо учитывать при оптимизации относительного выхода 'брака изделий и при управлении процессом политого обжига.

Для получения динамических характеристик объекта использован метод скачкообразного воздействия в зоне обжига. Учитывая, что отсутствует транспортное запаздывание, передаточная функция-' объекта представлена в виде инерционного звена второго порядка.

Для поиска оптимальных параметров настроек системы автоматического регулирования был применен метод планирования эксперимента. Найденные оптимальные настройки: в масштабе модели - Тц= 30 сек.,

~ 30 в/сек., в натуральном масштабе - Ти = 300 сек., \с- 90 м/сек.

Сформулированы обобщенные критерии оптимального управления НДТП для случаев линейных управляемых динамических и ста-

тических систем. Первый из них выглядит следующим образом:

у-1 ¿И ,

3 1пп°ч

где т - число видов изделий. Су- стоимость готовых изде-■ лий, выпущенных первым, вторым и третьим сортом соответствен--но. Этот критерий обладает недостатком - низка чувствительность процесса поиска при приближении к экстремуму.

Сформулирован другой, лишенный этого недостатка, критерий оптимальности:

т 0*

' з£ 1 * 1 ]

где п,- число бракованных изделий; п2," п, - число брака по каждому сорту. Этот критерий представляет собой относительную стоимость потерь от снижения сортности и от брака. В случае выпуска всех изделий первым сортом У = 0, поскольку пе= 0; в остальных случаях У > о.

Рассмотрены также критерии оптимальности для случаев одномерных линейных управляемых динамических систем, например, функционалы с понятием нормы ошибки

% ыо) = }е1 - • и &-V

(в пространствах и

с?3(т-)) = м[I »лу

(в пространствах с вероятностной мерой).

В этой же главе1 приведена методика построения центральных композиционных рототабельных планов (РЦКП) второго порядка и проведения пассивного эксперимента для НДТП. Кроме того, предложены две теоремы, устанавливающие связь между информационными планами и дисперсиями моделей, а также оценки дисперсии параметров моделей.

ТЕОРЕМА I: Пусть Xе - исходная информационная матрица, а X ~ дополнительная матрица. Причем „

гдеполный ранг матрицы X", т.е. матрица ОС0 информационно

насыщена. л

Тогда оценка Д параметра Д, полученная методом наименьших квадратов, будет несмещенной.

ТЕОРЕМА II: Пусть, как и в теореме I, , а

Пусть далее X*- дополнительная матрица, причем

хЦ"х*=; о, г = &

Тогда оценка параметров нелинейной модели

будет несмещенной: '

Д = (ХТеХе)Хтг¥

Первая теорема позволяет предложить инструмент оценки несмещенности параметрической функции при выполнении условия ортогональности исходной матрицы плана и матрицы, расширяющей ей. Вторая теорема обобщает первую теорему и приводит к оценке параметров исходной модели при выполнении условия ортогональности подматриц исходного информационного плана, а также при условии ортогональности подматриц и матрицы, расширяющей исходную.

Таким образом, установлен критерий управления качеством модели в рассматриваемом классе.

В третьей главе рассмотрены три подхода к решению задач динамической идентификации. В байесовском подходе вывод рабочих формул для построения неизвестных сценок основан на использовании апостериорной плотности распределения фазового вектора (Хо,-»,?,) при условии, что известны результаты наблюдений , то есть */2м) . Векторы 27,2* соответствуют моментам времени -¿„.¿у,..., -йл . В подходе с использованием функции правдоподобия рассматривается апостериорная" платность распределения результатов наблюдений .г*'при фиксированием векторе т.е. . Неизвестные параметры (&<,0.р) можно трактовать как часть неизвестного вектора . Минимаксный подход к построению оценок применяется, когда априори невозможно определить статистические характеристики вектора неизвестных параметров В. Обычно известна только ограниченная область изменения Значений этого вектора, т.е. && в . В этом случае оценку Фазового вектора и вектора неизвестных параметров а. , как составляющих фазового вектора, находят для минимального значения условной плотности

распределения Р ( Я"/ 2V по отношению к неизвестному вектору параметров. Построение оценок неизвестного вектора осуществляется с помощью функционала - показателя качества оценки. В качестве последнего естественно выбирать некоторый функционал от ошибки оценки & = л - а. , равной разности между ист тинным значением и оценкой.

При первом подходе для оценки а. рассмотрены условия ми-•нимума функционала U и показано, что на любой положительно определенной матрице Q оптимальный вектор оценок равен вектору условного математического ожидания.

При втором подходе максимизируется функция правдоподобия P(st"/Q) и находится то значение л . при котором наиболее вероятно появление наблюдавшейся реализации . В оценке, полученной методом максимального правдоподобия, не используется априорная информация об оцениваемом векторе параметров л. Поэтому дисперсия оценки, полученной первым методом, должна быть меньше дисперсии оценки, полученной втором методом. Однако, это справедливо при точной информации о плотности Р(&) . Если допущена ошибка в определении этой плотности, то предыдущее утверждение, в общем случае, не справедливо. Оценки, полученные применением обоих методов при правильном выборе р(а) , являются несмещенными.

На основе вышеизложенного получены вероятностные многопараметрические модели идентификаций НДТП. Решение поставленной задачи осложняется недостаточной априорной информацией о ходе НДТП, обусловленной стохастическим характером изменения параметров.

При пользовании методами случайного поиска для идентификации параметров процесса обжига фарфоровых изделий возникает необходимость в генерации последовательности псевдослучайных чисел с различными законами распределения. Известно, что если имеется последовательность случайных чисел (ПСЧ), равномерно распределенных в интервале (0;1). то с ей помощью может быть получпка последовательность случайных величин с произвольным законе распределения.

В алгоритме обучающейся модели необходимо определить функции качества которая характеризует степень со-

ответствия выходов объектов Y° и модели Ул. В схеме обучающейся кудели следует выбирать коэффициенты модели л таким образом, чтобы величинабпринимала минимальное значение.' Следовательно. задача построения модели объекта сводится к оптимизационной решением которой является оптимальный вектор параметров . ,,-í Ц (в.) /тчп =Р " .

Для идентификации параметров процесс обжига фарфоровых изделий сначала рассматривалась модель _

^ ± а^у + а0 , .

где — / — а. ,

% = Щ . - *'</я.л. * ■ ■

11 -^г; ~ параметры нормирования переменных ^ и 3'¿

= »ал (г^), (¿-СО

Функцию качества задаем в виде

О га) = 2 ( 2 ■

где и ^ - нормированные данные на входе и выходе объекта соответственно; &-= ( а„ в,) - вектор неизвестных парамет-

ров модели.

Для минимизации многопараметрической функции с требуемыми ограничениями, связанными с НДТГС. применяется алгоритм случайного поиска с нелинейной тактикой с адаптацией длины рабочего шага (СПНТА).

Наряду с линейной моделью, нами были проведены анализ математических моделей технологического процесса различной структуры. Параметрическая идентификация рассматривалась для следующих нелинейных случаев: параболическая модель, линейно-логарифмическая модель и гиперболическая модель. Б соответствии с алгоритмом случайного поиска получены результаты расчета на ЭВМ, при следующих начальных значениях: рабочего шага 1° •= 0,01, приближения искомых параметров л? = 0,5 (1= 1,8), точностга расчетов <§ = 10 .

В четвертой главе реализован модульный принцип, б соответствии с которым предусматривается разработка не одной, а семейства взаимосвязанных и взаимодействующих между собой моделей. -^Технологический процесс политого обжига фарфоровых изделий в туннельных почах представляет собой сложную техническую систему, описать которую единой математической моделью не представляется возможным. Поэтому, модульный принцип применяется как эффективное и действенное средство упрощения построения модели и как средство достижения цели по оптимальному управлению данным классом технических с1-;тем.

Одним из основных преимуществ данного принципа применительно к исследуемой технической системе является то. что при

модульном описании не требуется полного пересмотра модели, а затрагиваются лишь отдельные модули.

Таким образом, применение модульного принципа к формализации сложной системы позволяет:

- разрешить проблему больших объемов информации за счет рационального распределения этой информации между отдельными блоками модели;

- "развязать" изучение отдельных подсистем между собой, поскольку каждый из модулей может быть исследован в квазиавтономном режиме.

На этапе обработки результатов экспериментов применена последовательная процедура улучшения математической модели процесса, начинающегося от простых линейных уравнений с использованием новых членов, оценка которых производилась по степени их влияния на целевую функцию. Линейное уравнение вида

Y = - 0.14716 + 0,000051 Х,+ 0.006735 XÄ+ + 0,000305 Х3+ 0,010825 Х,+ 0.-000009 Xf-- 0.011145 Хв+ 0,000051 X, . позволяет получить оптимальные параметры в тех зонах, где проводился пассивный эксперимент.

Однако это вовсе не исключает версию о том, что оптимальные температуры-могут иметь место и в других зонах исследуемого непрерывного процесса. .Поэтому, естественно, представляет интерес, исходя - из'функционирования реального процесса, получить адекватные математические модели исследуемого процесса, зависящие от функции качества для соответствующих зон.

С этой целью нами применен модульный принцип получения линейных-и нелинейных моделей непрерывно функционирующих объектов. Вначале закон изменения температуры окислительной, восстановительной и слабовосстановительной среды принимается в виде

_ J*1 ЛL * ^L ' (1 = 1.4)

где X,. Xz. Х5. Х„ - соответственно. _позиции в подготовительной зоне (X,). в зоне обжига (XÄ, Х3) и в зоне охлаждения

В общем случае рассматриваемый непрерывный процесс имеет нелинейный характер, поэтому:

г^ь^&цЩ • (1 = 1-4)

На рис.1 и 2 приведены теоретические и экспериментальные значения температуры в соответствующих позициях.

Линейные и нелинейные модели относительных потерь от бра-

I - Температурный режим

Рис. I. УтДрлУч'Уд - .расчетные кривые для линейной ........— " 1 " 3 ' н модели.

.3..-. Химический состав среди.

2 4 6 8 10 12 14 16 1820 22 24 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50

Подготовительная зона

Зона обжига

Зона охлаждения

Рис.2.

I - Температурный режим

У1,У2Д3,У4-.расчетные кривые для нелинейной модели

3 - Химический "составсреди ".......

ка в зависимости от позиций имеют вид

Y = - 0,0197275 + 0,003689 Х,+ 0,'006735_Х,+

| + 0,009806 Х3+ 0,010825 Х,+ 0.00342 Х^.-

: - 0.011145 Xt- 0,004029 X,

I •

i Y = - 0,46 + 0,003763 X,- 0.000011 ХА+ 0,00674 ХА-| - 0.22144_Х3+ 0.000872 Х*+ 0.01083 Х,+

; + 0,0047 Х£- 0,01197 Xl - 0,011145 Х6-

j - 0,00661 Ху+ 0,000021 X*.

¡где Xt-(l = 1,3,5,7) - соответствующие позиции процесса политого обжига, = 2,4,6) - параметры, указанные во второй гла-:ве. Оценка адекватности модели исследуемой сложной системы выполнена единственно возможным способом - путем анализа модели непрерывного процесса.

В иерархическом описании системы модель представляет . собой функционал W, выраженный через подсистемы ближайшего ниж-

'него уровня (X/, Х2.....Хд), играющие роль агрегированных

переменных:

В свою очередь, функционалы, могут быть выражены через функционалы моделей соответствующего нижележащего уровня и так ; далее.

■ Если оценка точности моделей нижнего уровня известна, то ;можно построить и общую оценку точности модели системы. При ;этом, можно принять в качестве оценки максимальную погрешность, возможную для моделей подсистем. Однако, полученный при ¡этом "гарантированный" результат может быть излишне несси-

■ мистичным. Поэтому правильнее оценивать точность модели сисге-' мы с учетом роли каждой из подсистем.

Пусть У/и , Хге, Х2и. ■ ■ - точные (идеальные) значения '<й/йКциона#ов для модели системы в целом и моделей подсистемы, а »" , я*/ - ^л . ■■■ , % к. - отклонения от этих значен;»!, т.е. погрешности моделей.

В общем случае, при многократных независимых исследованиях модели система, с учётом 'того, что каждое исследование независимо от других, а также исходя из предположении о нормальном распределении X* с нулевым математическим ожиданием для достаточно больших п имеет место следующее:

W

Л- - <?..

Соотвествующие оценки агрегированных переменных

'(*)- % (Ш■

Нами получено аналитическое решение задач оптимального управления НДТП с соответствующими законами изменения Т (1) и рассмотрены оптимальные режимы работы сложной технической системы в условиях "неуправляемого" процесса. При решении оптимизационной задачи был использован алгоритм СПНТА.

Определены результаты для процесса политого обжига фарфоровых изделий в туннельных печах, а затем -_на основе формул расчета для_' линейной модели и нелинейной

^¿-0.1 ■^■i!>¿&í + (1 = 2п+1) получены оптимальные па-

раметры в соответствующих позициях. Последние для линейных моделей имеют значения

Х*= 618.05; Х*= 1311,21;

Х7= 511,46;

Х*= 8,9126; Х*= 2,0211;

Х*= 8,00;

Х*= 1315,'89; Х*= 627,07;

Х*= 991,22;

Х*= 4.8201; г

У* 0, 1347.

Х*= 6,00;

а для нелинейных моделей -

Х*= 3,00; Х*= 1243,0; Х^= 1060,01; У"= 0,1835. Здесь:

X* (Т/) - оптимальная температура окислительной среды '(в'С); Х-(5^) - оптимальное содержание 0 в окислительной среде , (в %):

Х3(Т£) - оптимальная температура в восстановительной среды . (в° С);

Х*(С0) -оптимальное содержание СО в восстановительной # среде (в %);

Ху(Т5) - оптимальная температура слабовосстановительной среды (в РС);

Х*(С0) - оптимальное содержание СО в слабовосстановительной

среде (в 55); *

•Х!(Т,) - оптимальная температура в зоне резкиго охлаждения (всС).

В пятой главе рассматривается оценка метода самоорганизации для построения модели в условиях неполноты информации и

*>

исследовано'различие между этим методом и методом планирования экспериментов.

Активным методом самоорганизации модели на первом и всех последующих уровнях селекции по крите- i минимума несмещенности произведен отбор и построена модель непрерывно действующего сложного технического объекта.

Показано, что оценка двух последовательно организуемых моделей, для которых величина несмещенности не превышает заданную величину, зависит от качества исходной информации.

Метод самоорганизации воспроизводит схему массовой селекции. Присутствуют генераторы усложняющихся из ряда в ряд комбинаций и пороговые самоотборы лучших из них. Полное описание объекта

ц? = t (я?, , хг , я*)

где 1 - число аргументов, заменяющихся несколькими рядами частных описаний. На первом ряде селекции имеем тренды

На втором -

Используются полиномы не выше Еторой степени относительно двух аргументов

Они являются частным случаем степенного полинома Комогорова-Габо-ра при п> = 2

У - й< - * I % Ц tüi

Далее рассматривается аддитивный метод самоорганизации . (AMC) и ее практическая реализация.

Полиномы, описывающие изучаемый процесс, можно рассматри- . вать как сумму линейной и нелинейной композиций, а задача моделирования состоит в выделении линейной части и оценке предсказания процесса описываемого нелинейной композицией.

Впедзн'ие новых искусственных переменных порождено последовательным усложнением моделей, однако, надо заметить, что

как' базисная часть модели (в реальных переменных), так и каждая построенная новая часть модели (в искусственных переменных) могут быть рассмотрены самостоятельно. При оптимизации каждой из этих моделей используются оценки несмещенности, которые обладают свойством аддитивности. Справедливо утверждение: оценка несмещенности суммы линейных моделей (в искусственных переменных) равна сумме оценок несмещенности каждой из этих моделей.

Это утверждение позволяет рассматривать на каждом уровне усложнения исходной модели лишь линейные модели (в новых искусственных переменных). Вычислительный процесс осуществляется по замкнутым процедурам, достаточно простым, но обоснованным - как с точки зрения теории, так и с точки зрения практики - реализации. Вид .операции с линейными операторами в значительной мере является более простым, чем операции с любами более сложными операторами.

Кроме того, установлена определенная связь AMC с теорией планированного эксперимента. Сделан статистический анализ сходимости результатов, полученных методами плакированного эксперимента и AMC.

Полагая, что погрешности расчетных величин распределены по нормальному закону, можно оценить доверительные интервалы

для oi и ß с заданной вероятностью (надежностью доверительного интервала при числе степеней свободы (N - 2)).

Если выбрать число ¿f из таблицы распределения Стьюден-та, то решение уравнения

дает нам и <Кг .

Далее _____-------, •

в £+/ / a'(s*>'-

Л* fl» — У^й

Очевидно, что доверительны;"! интервал соответствует • задаваемой надежности.

Для табличных значений и для Р=0,99; 0,95; 0,9 были проведены расчеты на ЭВМ, из них следует, что надежность практически не влияет на значения коэффициентов согласования а и 4. ( они соответственно расны 0,1763 и 1.28).

Таким образом, появляется возможность уточнять результа-

- 21 -v

ты, полученные методом самоорганизации: из результатов_реали-зации планирования экспериментов получают значения от которых путем пересчета по формуле

- _ JkdL

с. а,

переходят к истинным значениям (в нашем случае =7.21,

%ист- 5,672)!

В условиях неполноты информации при построении модели НДТП с целью уменьшения относительных потерь брака выпускаемой продукции был применен метод AMC. Для достижения наилучшей обусловленности матриц эксперименты проводились методом ЦКРП.

На первом этапе линейная модель.имеет вид

^ = 1,471 - 0, 4614-2/ + 0,06952*- 0,5224-*,- 0, 063^, со среднеквадратичной ошибкой S2 = 0,2621. i

Для построения модели на втором этапе мы исполь?|ем квадраты переменных.

Модель второго этапа имеет вид

^ = 0,02236 - 0,0617.г* + 0, 014 - 0,0002 ;

8А= 0,2418.

Для построения модели на третьем этапе мы используем парные комбинации переменных

Модель третьего этапа имеет вид

«

= 0,00558 + 0,0213^у+ 0,0085^- 0,005^^;

О, 195.

Таким образом, полная модель обьекта, полученная нами, имеет вид

3 = 1,549 - 0, 4614 - 0, 063 Л - 0.0617^ + 0,014^/-

- 0,0002 Шу + 0,0213^^, + 0,0085^.- 0,005^^+

+ 0, 0696 Яг - 0, 5224 £3 .

В шестой главе д.ля управления непрерывно действующим техническим объектом - обоснован метов оптимизации - случйнчй поиск с нелинейной тактчкой и адаптации длины рабочего а (СГ1НТА).

Задачу шогопараистрической оптииизашь«. прол<

б с,'ол'.г!с;це?.. виде:

Ii-

- 22 -лип =£> я* (А)

где - -Ж- (х!,хл>'"-> %«) -вектор оптимизируемых параметров; х?} -решение задачи (А); 5 -множество допустимых решений.

Поисковые методы решения задачи (А) связывают между собой следующие решения (приближения):

где Л2?- приращение на (К+1) шаге поисков, выбор которого

м* с

зависит от ситуации в точке л ,т.е.

А я.**1 = и? Г-^О

здесь -алгоритм поиска.

В качестве алгоритма использован алгоритм СПНТА.

Рекуррентная формула для выбора имеет вид:

а! при А аК<ОЛх.е

-¿д;'- при ¿¿г*-?

где (X &Л -длина рабочего шага; % - случайный вектор, равномерно распределенный на поверхности ¡г - мерной единичной сферы, который генерируется датчиком случайных чисел.

Эти алгоритмы эффективно работают в условиях заданых ограничений на оптимизируемые параметры и в ситуациях со значительной нелинейностью минимизируемой функции.

В предложенном алгоритме адаптации величина рабочего шага осуществляется с помощью следующего алгоритма:

при Ьа^ОЛхеЗ.

при

где -параметры алгоритма адаптации длин рабочего шага;

I

Предложенный алгоритм был использован для минимизации тестовых функций Розенброка, а также для оценки требуемой точности оптимйзуруемой Функции. Конкретная реализация алгоритма осуществлена на функции, включающей семь параметров:

где на переменные наложены следующие ограничения:

<ZL ^ £• i ¿Г ( L= Г?)

которые варьировались на следующих уровнях:

#»=(917: 8; 1105; 4; 1325; 1.5: 934) 3ÎL =(947; 12; 1135; 6; 134С; 3; 947)

Область изменения в параметре X определяется как множество _ _

S = { 01 : ¿2?. £ Л s } , (1-S, ?)

Ограничения типа S на входные параметры X объекта управления получены на основе экспертных.оценок, т.е. на реальных данных HДТП.

Для реального процесса становится следующая задача: необходим снизить относительные потери брака фарфоровых изделий. Имеем следующую оптимизационную задачу

^(Х) •—> tnîn ^

где -

вектор оптимальных значении

входных параметров.

Функция качества задавалась в виде одной из структур модели. Априори известны значения параметров для каждой структуры модели. Значения параметров модели определены на этапе параметрической идентификации.

Получены результаты численного моделирования задачи оптимизации процесса политого обжига фарфоровых изделий, при этом зсе входные параметры^1=1,7) предполагались управляемыми.

Известно, что при политом обжиге фарфороеорозчх изделий в большинстве случаев можно управлять температурой (Т ) туннельной печи, при этом остальные параметры (С, СО %) только контролируются.

Поэтому практический интерес представляет случай, когда возможно управление только температурой печи, т.е. четырьмя выходными параметрами: (X/ .^температура в туннельной

печи в 12,23.26 и конечной позициях). Выполнено численное моделирование на ЭВМ. Результаты машинных экспериментов свидетельствуют о том, что при поддержании входных параметров X ¿-, X,, Х_з, Ху. в пределах их оптимальных значений достигается прогнозируемое значение выходного параметра.

Полученные результаты не противоречат литературным данным и результатам экспериментальных исследований. Полученные нами качественные и количественные результаты свидетельствует о том, что алгоритм СПИТА может быть эффективно использован для оптимизации рассматриваемого класса объектов.

Кроме того, исследовна функциональная схема системы управления НДТС и проанализирована технико-экономическая эффективность реализации алгоритма управления в реальных условиях.

Основная задача супервизорного управления сводится к автоматическому поддержанию оптимального режима технического объекта вблизи рабочей точки. Эта особенность - одно из главных преимуществ системы.

Опишем в кратце работу управляющего вычислительного комплекса (УВК). Измеряемые термопарами величины преобразуются в соответствующие электрические сигналы, которые затем поступают на входы нормирующих преобразователей. Преобразованные кодовые величины передаются в запоминыющие устройства УВК.

УВК на основе выборочной информации относительно параметров температуры среды вдоль туннельной печи Тс (1=1.4), содержание кислорода 0 , окиси углерода СО и относительных потерь от брака реализует математическую модель в виде

Проверенная на адекватность математичесская модель НДТП используется для. оптимизации. Результаты оптимизации сопоставляются с .реальными показателями качества */сг. Если %ст , то УВК принимает решение об изменении хода технологического процесса. В противном случае режим остается иеизмзннкм.

Результаты оптимизации передаются на дисплей. Усиленные после цифро-аналогового преобразования ШАП) сигналы поступают на исполнительные механизмы.

Пополнительный орган регулируя подачу природного газа к горелкам, подчеркивает заданную температуру.

Как показывает апробация описанной системы оптимэльчето управления в условиях туннельных печей на Ташкентском, Ку-

васайском 'фарфоровых, а также на Самаркандском, Джуминском, Иштыханском кирпичных заводах, предложенная система позволяет осуществлять оперативный контроль и. управление качеством выпускаемой продукции.

В соответствии с разработанной методикой была рассчитана годовая экономическая эффективность внедрения системы оптимального управления. Реализация результатов исследований в НДТП выпуска фарфоровых и изделий строительных материалов на заводах позволила получить оптимальные режимы процесса, по температуре, процентному содержанию кислорода и окиси углерода в окислительной, восстановительной, нейтральной зонах и в зоне охлаждения, что позволило снизить потери от брака с 33 до 19%, а в некоторых случаях до 13%. Это дало заводам возможность увеличить объем производстваа и повысить качество изделий в условиях широкого ассортимента выпускаемой продукции.

Экономический эффект от внедрения разработок диссертации составил 33.243 тыс.руб. (по ценам 1990 г.) в год для одной туннельной печи. Следует отметить, что на каждом из исследованных 5 заводов функционирует по 3 печи.

В Заключении приводятся общие выводы по результатам исследований, выполненых в реферируемой диссертационной работе.

В приложении к диссертации приведены исходные данные, описано применение комплекса моделей НДТП при разработке оптимальной системы управления, а также помещены акты внедрения результатов в производство ( на фарфровых и кирпичных заводах Республики Узбекистан).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО РАБОТЕ

В диссертационной работе на основе проведенных автором научных исследований разработаны теоретические положения в области построения математических моделей и методов моделирования НДТС, совокупность которых имеет важное значение в развитии перспективного направления - синтеза chqtsm оптимального управления фарфоро-фаянсовой отрасли и в промышленности строительных материалов. Решенные на основе разработки новых научно-технических- концепций научные практические проблемы имеют ршюе народнохозяйственное значение как методологическая, теоретическая и практическая основа создания катсматич-этхго и программно-алгоритмического обеспечения АСУ 'III фэрфоро-фаянсо-рои промышленности строительных материалов.

£ля ггагния поставленной проблемы проведен ч'мглеко игетаК'Епн'п: на методологическом, теоретическом i: прк.г'янси

уровнях.

Изложенная в работе методология, направленная на разработку оптимальной системы НДТП, является инструментарием, обеспечивающим исключение неоправданных капитальных затрат на реализацию и внедрение больших объемов поисковых и вычислительных работ.

На основе рассмотрения НДТС как отдельного класса сложных технических систем сформулированы теоретические основы решения проблемы разработки оптимальной системы управления для НДТП. При этом получены следующие научные и прикладные результаты:

1. Разработаны методологические основы создания оптимальных систем управления НДТС. Выявлены основные концептуальные принципы их синтеза в" условиях априорной неопределенности и многокритериальное™ оценок.

В качестве методологической основы исследований положен комплексный подход к созданию практически реализуемых математических моделей с соответсвующим алгоритмическим, программным и информационным обеспечением.

2. На основе проведенного анализа литературных источников и исследования НДТС (в частности, политого обжига фарфоровых изделий в туннельных печах) выявлены входные и выходные параметры и возмущаюшие воздействия, которые использованы при раз-роботке комплекса алгоритмов и имитационных, динамических и математических моделей системы.

3. На основе предложенного подхода разработана методика определения оптимальных параметров настроек САР, основанная на методах планирования экспериментов. В методическую основу разработки положены результаты теоретических и прикладных исследований по изучению динамических характеристик НДТС.

4. Обоснован теоретико-множественный и системотехнический подходы к исследованию структуры НДТС по качественным показателям выпускаемых изделий. •

5. Реализован комплексный подход по определению значимости управляемых параметров, основанный на исследовании корреляционной зависимости параметров НДТС по различным предота-воениям уровней связи факторов.

.6. Впервые предложены и исследованы критерии оптимального управлеяи" НДТС с учетом их специфики.

7. Разработана методика построения ЦКРП второго порядка и проведения пассивного эксперимента для НДТС. Доказано, что в условиях неполной информации целесообзрано использование в качестве исходной информационной выборки результатов экспериментов, полученных при реализации ЦКРП, что позволяет проводить эксперименты качественно и в минимальном количестве.

8. Методом случайного поиска и аддитивным способом самоорганизации получены параметры линейных и нелинейных математических моделей многопараметрического НДТС и выполнена их сравнительная оценка.

9. На основе иерархического принципа реализована концеп-,ция построения-математических моделей, основанных на модульном -подходе к построению и теоретическому изучению линейных и нелинейных динамических моделей. Предложен критерий оценки адекватности модели сложной иерархической технической системы.

10. Теоретически обоснован и практически реализован метод построения алгоритма поискаапри решении задач оптимизации. Методом случайного поиска с нелинейной тактикой с адаптацией длины рабочего шага получены оптимальные параметры настроек системы упарвления НДТС.

11. Разработана функциональная схема системы управления НДТС, реализующий супервизорный режим управления и позволяющей улучшить качество продукции, подвергаемой политому обжигу в туннельных печах.

Осуществлен выбор эффективных вариантов систем оптимального управления НДТС и выполнен расчет технико-экономической * эффективности от внедрения разработанной методики, нашедшей свое практическое применение.

12. Экспериментальная проверка разработанных моделей и алгоритмов проведена в реальных условиях производства. Подтвержденная технико-экономическая эффективность от внедрения разработок диссертационного исследования только для одной промышленной туннельной печи составляет 33.243 тыс. руб. ( в ценах 1990 г.) в год для Кувасайского, Ташкентского фарфоровых и Самаркандского, Джуминского, Иштыханского кирпичных заводов; число таких туннельных печей составляет 3 на каждом из 5 исследованных заводов.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих научных журналах и сборниках:

1. Абуталиев Э.Б., Булишев У.Ш. Модели и алгоритмы идентификации в системах управления непрерывно действующими объектами. Ташкент: ФАН 1990,- 72 с. (монография) - (Соискателю принадлежат материалы гл. 1,2,3,).

2. Абуталиев Э.Б., Булишев У.Ш.. Латипова Н.Х., Сафаров Р. О свойстве аддитивности метода самоорганизации.// ДАН УзССР, 1989, N 1. - С.7-9 (соискателем разработан алгоритм аддитивного метода самоорганизации).

3. Булишев У.Ш. Построение линейных и нелинейных моделей непрерывно действующего технологического процесса на основе модульного принципа декомпозиции. ДАН РУз 1996, N 1-2, с.9-12.

4. Булишев У.Ш., Абуталиев Э.Б. Оптимальное управление дискретно-непрерывной технической системой на базе алгоритма аддитивного метода самооганизации. ДАН РУЗ, 1996 N 4, с.14-16. (Соискателем разработан алгоритм оптимального управления).

5. Абуталиев Э.Б., Булишев У.Ш.. Сафаров Р.. Латипова Н.Х. Об оценке связи информационной базы и качества модели непрерывно действующих обьектов. // Известия АН УзССР, серия техн. наук, 1990. N 6. - С.14-18 (соискателю принадлежит разработка критерия оценки связи и информационной базы).

6. Булишев У. Ш. Определение оптимальных параметров управления непрерывно действующими техническими' системами методом случайного поиска. // В журн."Проблемы информатики и энергетики". Т.: ФАН, .1995, N 3-4. стр. 35-38.

7. Булишев У. Ш. Разработка обобщенных критериев оптимальности управления непрерывно дейсвующими техническими системами. // В журн. '"Проблемы информатики и энергетики". Т.: ФАН. 1995, N 5-6, с.76-78

8. Булишев У.Ш. Исследование корреляционных зависимостей параметров непрерывно дейсвующего тех. процесса по различном представлениям уровней связи факторов.. В журн. "Проблемы информатики и энергетики" Т. ФАН, 1996 N 1-2. стр. 78-80.

9. Булишев У.Ш., Абуталиев Э.Б. Идентификация параметров технологического процесса на базе аддитивной самоорганизации данных при неполной информации. В' журн. "Поиск". Серия естест.наук. Алма-Ата, 1995 N 4 стр. 24-28. (соискателю принадлежит идентификация параметров технологического процесса).

10. Булишев У.Ш. Оценка адекватности модели многоиерархической технической системы По данным ' по адекватности подсистем. // В журн. "Вестник ТГТУ". 1995, N 1-2. стр. 41-44.

11. Булишев У.Ш. Применение управляющего вычислительного комплекса в технологическом процессе политого обжига. // Вопросы кибернетики. -Т.: РИСО АН УзССР, 1986, N 131. - С.95-99.

12. Булишев У.Ш. Уточненный критерий оптимальности для процесса обжига фарфоровых изделий. - кн.: Теоретические и прикладные исследования по математике и механике. Сб. научн. трудов 'ГашГШ. -Т.: 1984. - С. 131-134.

13. Булишев У.Ш.. Латипова Н.Х. Идентификация параметров математических моделей.// В кн.: Методы моделирования и решения задач аэрогидромеханики. Сб. научн. трудов. Т.: 1987. -С.61-65. (соискателю принадлежит разработка математической модели). '

14. Булишев У.Ш., Латипова Н.Х. О возможности связи алгоритма самоорганизации с методами планирования эксперимента.//В кн.: Дифференциальные уравнения и прикладные вопросы математи-

ferai. Сб. на"учн. трудов ТашПИ. Т. : 1990. - С. 34-36 (соискателю принадлежит разработка формулы оценки достоверности).

15. Булишев У.Ш. Критерий оптимальности линейных управля- . емых непрерывно дейсвующих динамических систем. //В кн.: Дифференциальные уравнения и прикладные вопросы математики. Сб. научн. трудов ТГТУ. Т.: 1992. - С.47-51.

16. Булишев У.Ш. К разработке методики построения ротота-бельных планов в условиях неполной информации.// В кн.: "Совершенствование технических систем и технологий". Научно-технический сборник. Севастопольское отделение. "Alllance Francalse". Севастополь, 1996. с. 9-14.

17. Булишев У.Ш. Аналитическое решение задач оптимального управления, построенных на основе морфологического принципа декомпозиции.// В кн. "Развитие и проблемы науки". Сб. научн. трудов ТГТУ. -Т.: 1995. стр 141-144.

Тезисы и депонированные работы

18. АбутаЛиев Э.Б., Булишев У.Ш. Математические модели, * оптимальное управление технологическими процессами политого обжига,и их реализация в управляющем вычислительном комплексе.

- Ташкент. 1995./ Деп. в УзНИИНТИ N 290. - 23 с. (сформулированы необходимое и достаточное условие сходимости для алгоритма СПНТА)

19. Абуталиев Э.Б., Булишев У.Ш. Исследование оптимальных параметров управления технологическим процессом и реализация на реальном обьекте на базе современной вычислительной техни- • ки. /Деп. в УзНИИНТИ N 361-Уз от 02.10.85. Ташкент, 1985, 36 с.

( соискателем разработаны алгоритмы моделирования и управления).

20. Абуталиев Э.Б., Булишев У.Ш., Латипова Н.Х. Критерии оптимальности при разработке оптимальной системы управления для непрерывно действующих обьектов и ее динамические характеристики. /Деп. в УзНИИНТИ N 367-Уз от 5.06.87. г. Ташкент, 1987, 46 с. (соискателем разработан критерий оптимальности).

21. Булишев У.Ш., Абуталиев Э.Б.. Латипова H. X.. Темиров Ж.К. К оценке и анализу математической модели относительных потерь брака и технологических параметров политого обжига. / Деп. в УзНИИНТИ N 868-Уз от 17.11.88. г. Ташкент. 1988. -8 с. (соискателем осуществлена разработка оценки ММ).

22. Абуталиев Э.Б.. Булишев У.Ш., Темиров Ж.К. Иерархи-, ческий подход к построению математических моделей нерперывно действующих объектов. /Деп. в УзНИИНТИ N 926-Уз от 26.01.Г'9г., Ташкент, 1989,-13 с. (соискателем построена ММ объекта).

23. Абуталиев Э.Б., Булишев У.Ш.', Темиров К. К. Состояние вопроса и основные принципы разработки управления для непрерывно действующих объектов. /Деп. в УзНИИНТИ N 1033-Уз от 13.06.89г., Ташкент, 1989,-50 с. (Соискателем разработана классификация основных принципов построения систем управления) .

24. Абуталиев Э.Б., Булишев У.Ш.. Темиров К.К., Латипова Н.Х. Исследование оптимальной системы управления непрерывно действующими объектами. /Деп. в УзНИИНТИ N 1137-Уз от 6.12.89г., Ташкент, 1989,-13 п. л. (монография), (соискателю принадлежат материалы гл.1, 2,3 и 6).

25. Булишев У. Ш. Автореф. дисс____ канд. техн. наук. -Т.,

1986. -20 с.

26. Абуталиев Э.Б., ^.Булишев У. Ш., Латипова Н.Х., Сафаров Р. Модели и алгоритмы идентификации сложных систем на основе аддитивного метода , самоорганизации. //IV Всесоюз.межву-зоьск.конф.: Тез. докл. -М., 1985.-с. 47-48.

27. Абуталиев Э.Б., Булишев У.Ш., Латипова Н.Х. ИИС для управляющего вычислительного комплекса процесса политого обжига фарфоровых изделий.//VIII Всесоюз. научно-техн. конф. "ИИС-87":Тез. докл., часть I. -Т., 1Э87.-с.97-98 (соискателем осуществлена разработка ИИС).

28. Булишев У.Ш., Латипова Н.Х. Алгоритмическое и программное обеспечение подсистемы управления непрерывно действующих динамических объектов.//V Республ.научно-теоретич.конф.молодых ученых и специалистов: Тез.докл., часть III. -Т., 1988.-с.72-73 (соискателю принадлежит схема параметризации).

29. Абуталиев Э.Б., Булишев У.Ш., Темиров К.К. Оптимальное управление технологическим процессом политого обжига в туннельных печах.//XI Всесоюз.совещ."Проблемы управле-ния-89":Тез.докл. -Т.. 1989 (соискателем обоснована методика реализации алгоритма управления).

30. Булишев У.Ш. Аддитивный метод самоорганизации к его программная реализация.//IV Всесоюз.симпозиум по вычисл.томографии: Теи.докл., часть I. -Новосибирск, 1989.

31. Булишев У.Ш. Оценка адекватности модели сложных НДС поданным об адекватности систем.//Научно-техн.конф.ТашГТУ: Тез.докл., часть I. -Т., 1994.-С.62-63.

32. Абуталиев Э.Б., Темиров Ж. К., Булишев У.Ш. Оптимизационные модели и ■ методы расчета параметров обжига изделий в туннельной печи. //Между.чародн. симпозиум: Тез. докл. -Т., 1994, 3 0-12 окт. с.164-165 (соискателем осуществлена разработка алгоритма идентификации). .

33. Абуталиев Э.Б., Бучишев У.Ш., Темиров К.К. Новые ре-

зультаты'по теоретическим и прикладным исследованиям сложных кибернетических систем.//Международн. конф. "Современные проблемы алгоритмизации": Тез. докл. -Т.. 1991.-С.112-113 (соискателю принадлежит получение динамических моделей).

Булишев У.Ш.

УЗЛУКСИЗ ИШЛОВЧИ ОБЪЕКТЛАР ПАРАМЕТРЛАРИНИ САМАРАДОР

МОДЕЛЛАШТИРИШ АЛГОРИТМЛАРИ ЕРДАМИДА ОПТИМАЛ БОЩАРИШ

АННОТАЦИЯ

Ушбу диссертация илмий-техникавий муаммо булган дискрет -узлуксиз ишловчи объектлар параметрларини моделлаштириш ва са-марадор алгоритмлар ердамида оптимал бош^ариш масалаларига ба-гишланган. Олинган ечимлар илмий ва амалий практик нуцтаи на-заридан долзарб булиб, уларни самарадорлиги янги илмий техни-кавий . концепцияларни яратиш хамда дискрет узлуксиз ишловчи объектларга цулланилйши билан мустахкамланади. ,,

Самарадорли оптимал бошцариш тизимларини яратиш чинни, фаянс ва ^урилиш материалларини ишлаб чицариш сифатини ошириш ва цуйилган мансад асосида диссертацияда цуйидаги асосий маса-лалар ечилган: ' • .

- туннель печлар мисолида узлуксиз ишловчи техник тизим-нинг (УИТТ) технологик жараен билан ягона бирликда цурилган бошцарувини назарий ва амалий нуцтаи назардан текшириш;

- асосий кириш ва чирш параметрларни ^амда ' атрофли таъсирларни ани^лаш ва уларни туннель печлар ишлаш тизими бош-царувини моделлаытиришда ишлатиш;

. - туннель печларнинг ишлаш жарабнларини статик ва динамик< тизимлар сифатида цурилган холда умумлаштирилган оптимал меьерни яратиш;

- УИТТни ростлашга мухтож булган участкаларининг динамик характеристикаларини ани^лаш;

- УИТТлар учун иккинчи тартибли рототабель марказлашган композицион " режалаштириш ва суст тажрибот утказиш услубиятини яратиш;

- УИТТлар учун ишлаб чицариш жарабнларининг хар хил хусусиятларини ^исобга олган ^олда адаптив математик моделла-рини яратиш;

- тасодифий излаш ва уз-узини ташкил рлишнинг аддитив услуби ердамида УИТТ чизикли ва ночизикли моделларни яратиш. Купиерархияли техник тизим модели адекватлигини туб тизимлар адекватликлари асосида ба^оловчи меъбрни ^исоблаш усубларини яратиш;

, - УИТТларни оптимал бошцариш учун статистик ва динамик масалаларни аналитик ва сонли ечимларини топиш;

- комплекс анализ ва яратилган математик, идентификацион.

динамик моделлар асосида (булар бошхарув структурасини ва махсулот сифатини яхшилашга ^аратилган) УИТТлар учун оптймал бошкариш тизимларини ташкил килишда ягона йуналиы яратилган.

Бундан таш^ари ушбу диссертацияда УИТТларни математик мо-... деллаштириш, ^исоблаш методларини яратиш ва оптимизациялаш, параметрлар орасидаги корреляцион борлакишлар факторларини хар хил узгариши ну^таи назаридан урганиш ва ^исоблаш машиналарида ишловчи самарадор алгоритмларни яратиш масалалари бевосита иш-лаб чи^ариш билан биргаликда олиб борилади.

■ Диссертацияда олинган асосий натижалар ^увасой,' Тошкент чинни ва Самарканд, 0^-даре, Жума, Иштихон ришт заводларида цулланилган. Натижада >$ар бир завод учун йилига 144,725 минг Сум (1990 йил нархи з^исобида) самарадорлик олинган.

BULISHEV U.Sn.

■ OPTIMAL OPERATION OF PARAMETERS REGULAR ACTING OBJECT ON

THE BASIS REALIZATION EFFECTIVE ALGORITMS MODELLING

SUMMARY

On the basis of examination uninterruptedly acting technical systems (U.A.T.S.), as a class of complicated technical' systems, . theoretical base of settling problems according to working out of optimum systems of controling for the uninterruptedly acting technological process (U.A.T.P.) were formed and got the follolng scientific and applied Results:

j - The methodology of creation' of optimum system of Controling (U.A.T.S.) and the main regularity of their formation was revealed In the conditions of uncertainty and repeatedly crlterl- on estimation.

! - On the base of the carried out ahalysis of literature sour- ces and Investigation (U.A.T.S.) entrance and exit parafne'tSfs'iand add! tional influences were exposed which are used In working cut algorythmlc complexes and mathematic, dynamic models of systems, adequately assuring the decision of raised problems.

- On the basis of conceptual method of approach the method of definition of optimum tunes (CAR - the system of automatic regulation) wa;.: worked out, which was based on the methods of plalnnlng experiments.

- Theoretlcc-repeatedly and systemotecimical method of approach was worked out to the investigation of a stucture of

(U.A.T.S.) showing quantitative lndeces producing materials and the functional structure of U.A.T.P. too.

- The composite method of approach to the definition of the significance of controling parameters is offered which is based on the investigation of correlative dependence of parameters U.A.T.S according to the different levels of presentations of the connection of factors.

The criterion of optimum control U.A.T.S. is offered and Investigated for the first time for the dynamic and statistical systems on the different theoretical basis taking Into consldera- tion the specific character of the given investigating T.P.

- The method of construction of central compositional rotable planning (C.C.R.P.) of the second order and carrying cut of the passive experiment for the (U.A.T.S.) was worked out.

It is proved, that in the conditions of incomplete lnformatl- on it is advisible to' use the results of experiments as a initial information selection, which was got . U.A.T.S., which allows to carry out experiments qualitative and on the level of optimum plan.

- Parameters of linear and nonlinear mathematic models U.A.T.S. was got by the method of accidental search and by the additive method of selforganisatlon and the comparative estimation was given to the investigated mathematic models.

- Different conceptions of the hierarchical principles qi" the construction of the mathematic models were examined and on the basis of the module principle linear and dynamic models were built and learned theoretically. The criterion estimation of the adequate model of the complicated manyhierarchlcal technical system was given from the adequate of undersystems.

- The method and election of the algorythm search was based on theoretically and practically for decision of problems of optimum. The optimum parameters of mamadlng U.A.T.S. were got by the method of accidental search with the nonlinear tactics.■ *

- The functional scheme of U.A.T.S. was worked out on the base of the superdevicing condition of managing in order to make better quality of conditions.

- The choice of effective versions of technico-economic effectiveness is done from the introduction of the worked out methodics which found the practical usage.

- Experimental check of the worked out models and algorithms was carried out in real conditions of the

- 35 -*

production.

- Established technlco-economic effectiveness

Introducing results of the investigation only for one tunnel stove of Inves- tlgated plants make up 33,243 thousand roubles • (the price of 1990) a year.

nojmiicaHO B ne^taTi 10.12.96 r. GaK. 86 nei.n. 2,25 Tnpas 80 OTnevoTsno e TimorpBiiin KnSepneTiiKti