Оптимизация систем управления промышленными энергетическими объектами в условиях неопределенности исходной информации

Основные результаты работы сводятся к следующему.

1. Сформулировано понятие меры неопределенности исходной информациипоказано, что количественная характеристика неопределенности зависит от критерия эффективности и структуры синтезируемой системы управления, а также от функциональных пространств, в которых задана исходная информация.

2. Сформулировано понятие полноты и непротиворечивости математического описания исходной информации. Показано, что непроти-воречащим экспериментальным данным математическим описанием свойств объекта управления и вероятностных характеристик СП является описание их в виде множеств (функциональных пространств), которые, в свою очередь, определяются аналитическим выражением аппроксимирующей модели и мерой неопределенности.

3. Введено понятие надежности результата решения задачи синтеза, позволяющее проводить анализ работоспособности синтезируемой системы на множествах математических моделей вероятностных характеристик СП и динамических операторов объекта управления.

4. Сформулированы основные положения предлагаемого подхода к решению задачи оптимизации в условиях неопределенности, а также основные взаимосвязанные этапы решения задачи.

5. Обосновано правило оптимального выбора функциональных пространств для представления результатов идентификации, сформулированы критерии точности аппроксимации, однозначно связанные с критерием эффективности синтезируемой системы.

6. Предложен метод получения информации о множестве динамических операторов объекта, непротиворечащих экспериментальным данным, на основе одной реализации отклика объекта на пробное воздействие.

7. Предложен метод идентификации нелинейного нестационарного объекта управления, основанный на специальном (связанном с конечной целью исследования) выборе метрики для оценки уклонения элементов множества от аппроксимирующей модели.

8. Для дисперсионного критерия эффективности синтезируемой системы указан метод построения множества значений критерия эффективности на множествах непротиворечивых моделей динамики объекта и корреляционных функций СП. Дается определение центра и размера множества значений критерия качества синтезируемой системы. Показано, что с уменьшением неопределенности исходной информации, уменьшается и размер множества значений критерия качества системы.

9. Получено и проанализировано решение ряда важных для практики автоматического управления задач, характеризующихся различным способом задания исходной информации.

10. Сформулировано понятие устойчивости замкнутой системы управления на множестве динамических операторов объекта управления. Доказана устойчивость синтезированных алгоритмов оптимального непрерывного управления на множестве непротиворечащих экспериментальным данным моделей динамики объекта.

11. Предложен достаточный критерий устойчивости замкнутой системы с нелинейным нестационарным оператором.

12. Для случая достоверной, однозначно определенной исходной информации предложены методы:

— оптимального непрерывного оценивания по дискретным наблюдениям;

— оптимального синтеза одномерных дискретно-непрерывных систем управления по разомкнутой и замкнутой схемам.

13. Предложен метод и решена задача синтеза оптимального дискретного алгоритма управления при неопределенной дискретной информации о динамике непрерывного объекта управления и вероятностных характеристиках случайных возмущений.

14. На базе разработанных методов решена задача оптимальной коррекции состава шихты при производстве стекла СЛ 97−1 на Саранском ПО «Светотехника» и синтезирована система программного управления производством материала УПВ I на Московском электродном заводе ПО «Союзуглерод» .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

1. Понтрягин Л. С. и др. Математическая теория оптимальных процессов. М., «Наука», 1976. — 392 с.

2. Беллман Р. Динамическое программирование. М., «Иностранная литература», I960. — 400 с.

3. Летов A.M. Аналитическое конструирование регуляторов. -Автоматика и телемеханика, I-III, т. 21, I960, № 4,5,6- 1У, т.22, 1961, В 4- У, т. 23, 1962, В II.

4. Колмогоров А. Н. Интерполирование и экстраполирование стационарных случайных последовательностей. «Известия АН СССР. Сер. математическая», т. 5, 1941, I. с. 3−14.

5. Калман Р. Е., Бьюси Р. С. Новые результаты в линейной фильтрации и теории предсказания, (перев. с англ.), Техническая механика 83, сер ДД. 1961. 123.

6. Липцер Р. Ш., Ширяев А. Н. Статистика случайных процессов.-М., «Наука», 1974. 696 с.

7. Цыпкин Я. З. Адаптация и обучение в автоматических системах. М., «Наука», 1968.

8. Райбман Н. С., Чаде ев В. М. Адаптивные модели в системах управления. М., «Советское радио», 1966.

9. Бесекерский В. А. Проблемы развития систем автоматического управления. Приборостроение, В II, 1982.

10. Волгин В. В. Спектральные характеристики внешних воздействий и эффективность динамических систем управления, Тр/МЭИ, 1982, вып. 594, с. 34−39.

11. Валдма М. Х. Об оптимизации режима энергетической системы в условиях неполной информации. Тр./Таллинский политехнический институт «Методы управления режимами энергетических систем», 1978, с. 37−53.

12. Заде JI.А. Основы нового подхода к анализу сложных систем и процессов принятия решений. Б кн. Математика сегодня, М., «Энергия», 1974, с. 5−49.

13. Заде Л. А. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию решений. М., «Наука», 1976, 165 с.

14. Орловский С. А. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации. М., 1981, «Наука» , — 208с.

15. Красовский Н. Н., Субботин А. И. Позиционные дифференциальные игры. М., «Наука» , — 456с., 1974.

16. Черноусько Ф. А., Меликян А. А. Игровые задачи управления и поиска. М., «Наука», 1978. — 270с.

17. Куржанский А. Б. Управление и наблюдение в условиях неопределенности. М., «Наука», 1977, — 392с.

18. Аоки М. Оптимизация стохастических систем. М., «Наука», 1974, — 424с.

19. Острем К.

Введение

в стохастическую теорию управления.- М., «Мир», 1973, 324с.

20. Колосов Г. Е. Приближенный синтез некоторых стохастических систем управления со случайными параметрами. Автоматика и телемеханика, В 6, 1982.

21. Бирюков В. Ф., Пилишкин В. Н. Принцип минимальной сложности в задаче построения регуляторов в условиях неопределенности.- Приборостроение, 7, 1982.

22. Нестеров В. И. Параметрическая идентификация в задаче оценивания функции распределения выходной переменной объекта.

23. Т|)./Моск. энерг. ин-т, 1982, вып. 594. с. 70−76.

24. Фетисов В. Н., Штейнберг Ш. Е. Построение алгоритмов управления технологическими процессами при неточных результатах идентификации. Вопросы промышленной кибернетики. Труды ЦНИЖА, «ЭнерШ'Ш», JS 35, 1973, с. 64−67.

25. Грекова И. Методологические особенности прикладной математики на современном этапе развития. Вопросы философии, 6, 1976.

26. Виленкин С. Я. Статистические методы исследования стационарных процессов и систем регулирования. М., «Советское радио», 1967.

27. Волгин В. В., Каримов Р. Н. Оценка корреляционных функций в промышленных системах управления. М., «Энергия», 1979, — 80с.

28. Солодовников В. В., Усков А. С. Статистический анализ объектов регулирования. «Машгиз», I960.

29. Балакирев B.C., Дудников Е. Г., Цирлин A.M. Экспериментальное определение динамических характеристик промышленных объектов управления. М., «Энергия», 1976.

30. Чхартишвили Г. С. Метод идентификации динамических объектов с помощью сигналов специального вида. Изв.вузов. Сер. Приборостроение, № 12, 1972, с. 43−51.

31. Фельдбаум А. А. Теория дуального управления. Автоматика и телемеханика, I960, 21, Ш 9, с. 1240−1249, № II с.1453−1464- 1961, 22, № I с. 3−16, В 2 с. 129−142.

32. Беллман Р. Процессы регулирования с адаптацией. М., «Наука», 1964. с. 359.

33. Де Гроот М. Оптимальные статистические решения. М., «Мир», 1974. — 491с.

34. Иваненко В. И., Лабковский В. А. К вопросу о накоплении информации в адаптивных системах управления. Адапт. системы управления, 1977, вып. 9, с. 3−13.

35. Иваненко В. И., Лабковский В. А. 0 функции неопределенности байесовских систем. Докл. АН СССР. 1979, 248, № 2, с. 307 309.

36. Иваненко В. И. Управление при стохастической неопределенности. Автоматика, № 6, 1982.

37. Круг Е. К., Дилигенский С. Н. Методика выбора законов управления и параметров настройки для типовых промышленных систем регулирования. М., 1972, — 90с.

38. Тихонов А. Н., Арсенин В. Я. Методы решения некорректных задач. М., «Наука», 1974. — 222с.

39. Морозов В. А. 0 принципе оптимальности невязки при приближенном решении уравнений с нелинейными операторами. ЖЕМ и МФ 14, 2, 1974.

40. Артеменко А. И. Устойчивое решение уравнения Винера-Хопфа в частотной области на основе принципа сложности. Приборостроение, № II, 1982.

41. ЗКелязова Б. Д. Разработка алгоритмического и программногообеспечения методов регуляризации в задачах идентификации динамических объектов управления. Диссертация на соискание ученой степениканд. техн. наук, М., МЭИ, 1984.

42. Тихонов А. Н. 0 регуляризации некорректно поставленных задач. ДАН СССР 153, I, 1963.

43. Гахов Ф, Д., Черский Ю. И. Уравнения типа свертки. М., «Наука», 1978. — 295с.

44. Ротач В. Я., Кузищин В. Ф. Итерационные алгоритмы настройки и самонастройки систем автоматического регулирования тепловых процессов. Теплоэнергетика, Ш 12, 1968.

45. Ядыкин И. Б. Адаптируемость и двухуровневые алгоритмы настройки параметров адаптивных систем управления. Автоматика и телемеханика, № 5, 1983.

46. Фомин В. Н., Фрадков А. Л., Якубович В. А. Адаптивное управление динамическими объектами. М., «Наука», 1981.

47. Красовский Н. Н. Игровые задачи о встрече движений. М., «Наука», 1970. — 420с.

48. Бесекерский В. А., Небылов А. В. Робастные системы автоматического управления. М., «Наука», 1983. — 240с.

49. Небылов А. В. Оценка максимальной ошибки системы управления по максимальным значениям входного воздействия и его производных. В кн.: Приборы и устройства электронных систем управления: Межвузовский сборник. ЛИАП, 1980, вып. 143.

50. Вощинин А. П. Выделение множества предпочтительных решений в задачах оптимизации в условиях неопределенности. Тр/МЭИ 1982, вып. 594, с. 3−9.

51. Вощинин А. П. Статистические модели и методы оптимизации в условиях неопределенности. В кн.: Вопросы кибернетики. Планирование эксперимента и оптимизация в системах управления. М.:1. АН СССР, 1981, с. 32−58.

52. Волгин В. В., Курятов В. Н. Синтез оптимальных алгоритмов управления в условиях неопределенности исходной информации: Тезисы докладов УП Всесоюзной конференции по планированию и автоматизации эксперимента в научных исследованиях. М.: МЭИ, 1983.

53. Волгин В. В., Каримов Р. Н., Корецкий А. С. Учет реальных возмущающих воздействий и выбор критериев качества при сравнительной оценке качества регулирования тепловых процессов. Теплоэнергетика, № 3, 1970, с. 25−30.

54. Техническая кибернетика, под ред. Солодовникова В, В., М., «Машиностроение», Т. З, 1970, 197с.

55. Корецкий А. С., Остер-Миллер Ю.Р., Фотеева Л. В., Коршун Г. Д. Хаберов Н.Н. Влияние точности поддержания температур пара на надежность мазутных парогенераторов. Теплоэнергетика № 5, 1975, с. 50−53.

56. Бородюк В. П. Статистические методы математического описания сложных объектов. М., изд. МЭИ, 1981.

57. Волгин В. В., Курятов В. Н. Анализ эффективности системы стабилизации степени полимеризации вискозы./ Деп. рукопись.- М.: ВИНИТИ, 1982, № I 136с.

58. Райбман Н. С., Анисимов С. А. Типовая идентификация линейных объектов. Приборы и системы управления, № 3, 1970.

59. Гельфандбейн Я. А., Колосов Л. В. Ретроспективная идентификация возмущений и помех. М. «Советское радио», 1972, 232с.

60. Волгин В. В., Саков И. А. О статистических погрешностях измерения корреляционных функций негауссовых случайных процессов.- В кн.: Методы представления и аппаратурный анализ случайных процессов и полей. Л.: ВНИИЭП, 1973, 4, с. 15−21.

61. Саков И. А. Разработка методов оценивания вероятностных характеристик для идентификации случайных процессов в объектах управления. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, — М., 1981.

62. Арсенин В. Я., Иванов В. В. 0 решении некоторых интегральных уравнений первого рода типа свертки методом регуляризации, КВМ и МФ 8, 2, 1968.

63. Арсенин В. Я., Савелова Т. И. О применении метода регуляризации к интегральным уравнениям первого рода типа свертки. ЖВМ и МФ 9,6 1969.

64. Щуп Т. Решение инженерных задач на ЭВМ. М.: «Мир», 1982, 235с.

65. Теория автоматического управления. ч.2/ Ред. Нетушил А. В. М., «Высшая школа», 1972, — 432с.

66. Воронов А. А. Основы теории автоматического управления. ч.1. М., «Энергия», 1965. — 396с.

67. Параев Ю. И.

Введение

в статистическую динамику процессов' управления и фильтрации. М., «Сов. радио», 1976. — 184с.

68. Bertram J.E., and Saracklfc P.E. On t&e sta.6i.Ccty of circuits vfcik randomly Varying parameters, XR. E Trans. Inform. Theory 5, 1959, p. 260−2,40.

69. Кац И. Я., Красовский Н. Н. Об устойчивости систем со случайными параметрами. Прикладная математика и механика, I960, т. 24, вып. 5, с. 753−774.

70. Kus&ner H.J. J/eif theorems and examples in tfie Llapw-" 0″ ^ theory of stochastic sta&lfoty. Pr-oc. Joint Auto Control Conf.,.

71. Ren, selaer Pbtytech. Inst., Troy, Л/енГ York, 1965*, p. 613-Ш.

72. Гихман И. И., Скороход А. П. Стохастические дифференциальные уравнения. Киев, «Наукова думка», 1982. — 611с.

73. Кушнер Г. ЛЖ. Стохастическая устойчивость и управление. -М., «Мир», 1969. 200с.

74. Орлов А. И. Устойчивость в социально-экономических моделях. М., «Наука», 1979. — 296с.

75. Бурдаков Н. И. Решение задачи динамической оптимизации в АСУ Ш с использованием статистических моделей. Автореферат канд. дисс., М., МЭИ, 1976, 24 с.

76. Михайлов Ф. А., Теряев Е. Д., Булеков В. П. Динамика нестационарных дискретных систем. М., «Наука», 1980. — 304с.

77. Попов В. М. Об абсолютной устойчивости нелинейных систем автоматического регулирования. Автоматика и телемеханика, т. 22, $ 8, 1961.

78. Цыпкин Я. З. Абсолютная устойчивость положения равновесия и процессов в нелинейных импульсных автоматических системах. Автоматика и телемеханика, т. 24, № 12, 1963.

79. Борщев В. А., Клоков Ю. Л. Гиперустойчивый адаптивный экспоненциальный фильтр. В кн.: Тезисы докладов II Всесоюзной конференции по перспективам и опыту внедрения статистических методов в АСУ ТП, — М., 1984. с.86−88.

80. Молчанов А. П. Условия равномерной абсолютной устойчивости нелинейных нестационарных импульсных систем. Автоматика и телемеханика, $ 3, 1983. с. 40−49.

81. Гелиг А. Х. Метод усреднения в теории устойчивости нелинейных импульсных систем. Автоматика и телемеханика, № 5, 1983. с. 55−64.

82. Честнат Г, Майер Р. Проектирование и расчет следящих систем и систем регулирования. М. — Л.: Госэнергоиздат, 1959.-488с.

83. Ротач В. Я. Расчет динамики промышленных автоматических систем регулирования. М., «Энергия», 1972, — 440с.

84. Колмогоров А. Н. Об аналитических методах в теории вероятностей. Успехи математических наук, т.5, 1938.

85. Winer Jl/. Sxtr&poZatlori, interpolation and Sfnootirig of StcbUonary time Series.^oAa Widey, 1949, 163 p.p.

86. Ли P. Оптимальные оценки, определение характеристик и управление (перев. с англ.), «Наука», М., 1966.

87. Бокс Дж., Дженкинс Г. Анализ временных рядов. Прогноз и управление (перев. с англ.), «Наука», М., 1974. 406с.

88. Цыпкин Я. З. Теория прерывистого регулирования. Автоматика и телемеханика, 1949, т. 10, 3 3, с. 189−224.

89. Barker R,.H., Tft, e Pu, Bse Transfer Fccn-ctton, and Its Application/ to Sampling SeMJo Systems, Proceedings of IE,? (London) t ifo8. 9 В, раг-Ь IV, 1952, pp. 302.-317.

90. Цыпкин Я. З. Частотный метод анализа систем прерывистого регулирования. Автоматика и телемеханика, 1953, т.14, В I, с. II-13.

91. Цыпкин Я. З. О системах автоматизированного регулирования, содержащих цифровые вычислительные устройства. Автоматика и телемеханика, 1956, т. 17, № 8, с. 665−679.

92. Джури Э. Импульсные системы автоматического регулирования (перев. с англ.), М., «Физматгиз», 1963, — 456с.

93. Цыпкин Я. З. Теория линейных импульсных систем. М., «Физматгиз», 1963.

94. Иванов В. А., Чемоданов Б. К., Медведев B.C. Математические основы теории автоматического регулирования. М., «Высшая школа», 1971. — 808с.

95. Семенов В. Н. Аналитический метод расчета параметров настройки цифровых промышленных систем с ПИ-законом регулирования. Теплоэнергетика, № 9, 1982.

96. Пугачев B.C., Казаков И. Е., Евланов Л. Г. Основы статистической теории автоматических систем. М., «Машиностроение», 1974. — 399с.

97. Деч Г. Руководство к практическому применению преобразования Лапласа и ^ преобразования. — М.: «Наука», 1971, 288 с.

98. Волгин В. В.,. Курятов В. Н. К вопросу синтеза оптимальных дискретно-непрерывных систем управления. В кн.: Приборы и устройства систем автоматического управления. № 12. — М., НИИПрибо-ростроения, 1984.

99. Медич да. Статистические линейные оптимальные оценки и управление. М., «Энергия», 1973. — 440с.

100. Бочков А. Ф. Решение задач статической оптимизации в реальном масштабе времени при наличии контролируемых возмущений.-Дисс.на ооиок., ученой степени канд. техн. наук, М., МЭИ, 1980.

101. Якимов В. Н. Синтез и исследование оптимальных алгоритмов регулирования для промышленных систем с запаздыванием с учетом реального характера воздействий. Дисс. на соиск. уч. степени канд. техн.наук. Москва, 1974, 133с.

102. Цыпкин Я. З. Основы теории автоматических систем. М., «Наука», 1977, — 560с.

103. Ротач В. Я., Зверьков В. П., Павлов С. П. Применение пакета прикладных программ для анализа систем автоматического управления непрерывными технологическими процессами. Тр/МЭИ, 1980, вып.482, с. 12−18.

104. Шавров А. В., Солдатов. Идентификация и управление сложными энергетическими объектами: Тезисы докладов УП Всесоюзной конференции по планированию и автоматизации эксперимента в научных исследованиях. 4.2 М: -МЭИ, 1983, с.22−24.

105. Гутоп В. Г., Калинин И. Б., Кучеров О. Ф. Автоматизация основных технологических процессов в производстве стекла. Стекло, 1968, № I, с. 8−12.

106. Элышнсон JI.3. Математическая модель стекловаренной печи по параметрам регулирования. Стекло и керамика, 1969. № 3, с. 11−17.

107. ПО. Зезин М. А., Тарунин А. А. Схемы автоматического регулирования процессов варки стекла. М., ВНИИЭСМ. 1970 — 43с.

108. Рощин А. В. Исследование проблем идентификации и управления применительно к автоматизированной системе управления технологическим процессом производства листового стекла (автореферат канд. дисс.). М., МИЭМ, 1973, — 20с.

109. A. Message jrom, LiifCn,.

110. Волгин В. В., Каримов Р. Н. Некоторые свойства амплитудно-частотных характеристик линейных систем автоматического регулирования и качество регулирования при случайных воздействиях. -Изв. вузов, сер. Электромеханика. 1973, № 2, с. 197−205.

111. Шелюбский В. И. Физические методы контроля постоянства состава стекла. М., ВНИИЭСМ, 1970 63с.

112. IstmcG Gf.O. Tfte determination of composition from routine physical proper^ measurement, Q-Sass 7ecfin, o6ogy, 1963 vA, Л2, p 4s-51.119. оЦ ДО-Ь. Korvtrotia, sPoseny SzHou PizilatnCmL i/tas-t^ostmy. S&j?a/p a ber-amil, 1965? к 15? Vh ,.

113. S. 330−331, //12, s. 359 365.

114. Волгин В. В., Комиссарчик В. Ф., Юрков Л. Ф. Автоматизированная система стабилизации физических свойств стекла для изготовления экранов цветных кинескопов. Электронная промышленность, 1975, № 9, с. 52−55.

115. Разработка и практическая реализация автоматизированной системы стабилизации физических свойств стекла (внедрение в опытную эксплуатацию) в составе АСУ ТД ШЖШС. Отчет по НИР.- М., МЭИ, рук. Волгин В. В., JS гос. регистрации 79 074 263, 1980, — 123 с.

116. Волгин В. В., Соколов С. В., Рацеев А. Ф. К вопросу об оптимальной коррекции состава сырья, Труды МЭЙ, 1982, вып, 585, с. 46−50.

117. Разработка многомерной автоматизированной подсистемы стабилизации физических свойств стекла: Отчет/Моек.энерг.ин-труководитель работы В. В. Волгин. J3 ГР 81 038 460. — М. 1983. -90с.

118. Лаврентьев М. А., Шабат Б. В. Методы теории функций комплексного переменного. М., «Наука», 1073. — 736с.

119. Потапова Т. П. О субоптмиалъном управлении линейным дискретным динамическим объектом в условиях неопределенности исходной информации.- Автоматика, I, 1982.

120. Лунева Н. В. Об одной задаче робастного оценивания по коррелированным наблюдениям. Автоматика и телемеханика, J5 2,1983.

121. Фетисов В. Н. Вопросы управления промышленными объектами при наличии ошибок идентификации. Автореферат канд. дисс., М., ИПУ, 1979, 16 с.