Типы входных сигналов. Особенности регулирования объектов с переменными параметрами

При выборе типа (закона регулирования) и значений параметров настройки регуляторов для работы в САР следует исходя из требований обеспечения оптимальных условий протекания ТП в автоматизируемом объекте прежде всего сформулировать основные требования к качеству регулирования, т.е. определить основные показатели качества переходного процесса в САР, которые должен обеспечить автоматический регулятор при работе с конкретным объектом.

Термин "переходный процесс" может означать реакцию системы регулирования на любой тип входного сигнала, однако, как правило, в качестве входного сигнала принимается ступенчатое возмущение заданного значения или нагрузки. Ступенчатое возмущение в качестве входного сигнала применяется потому, что для него легче получить аналитическое выражение кривой переходного процесса, чем для какого-либо иного возмущения. Реакция системы на ступенчатое возмущение показывает, какая максимальная ошибка имеет место при данном произвольном изменении нагрузки. Ступенчатое являются, кроме того, одним из наиболее тяжелых видов возмущений. Если сравнивать несколько систем регулирования или работа системы регулирования с разными значениями параметров настройки на одном и том же объекте, то система или регулятор, которые наилучшим образом реагируют на ступенчатое изменение нагрузки, будут, как правило, наилучшим образом реагировать и на случайное изменение этого параметра (в тоже время встречаются в реальном производстве системы регулирования постоянно подверженные определенным возмущений, например коротко импульсным, волновым, для которых лучше использовать другие тестовые сигналы. Существуют специальные системы управления, анализирующие параметры возмущений и затем перестраивающие настройки регулятора). Что касается устойчивости, то не имеет значения, какая переменная изменяется и какая форма возмущения, так как замкнутая система, неустойчивая по отношению к какому-либо одному входному сигналу, будет неустойчивой по отношению к изменению любой переменной. Но это утверждение справедливо, если система достаточно линейна в исследуемом диапазоне.

Если требуется очень высокое качество работы системы, то следует определить реакцию системы на возмущающее воздействие с постоянной скоростью, на импульсное и синусоидальное воздействие или на возмущения иной формы; это исследование может оценить возможности системы регулирования. При работе системы в режиме слежения возможны типы изменения входных сигналов обычно известны, при работе же в режиме стабилизации характер флуктуаций нагрузки при проектировании систем регулирования трудно даже оценить. При отсутствии подобной информации оценка возможного поведения системы обычно базируется на реакции системы еа ступенчатое возмущение, а в некоторых случаях и на гармоническое возмущение.

29) Характеристика производственного предприятия и производственного процесса. Предприятие как объект управления. Иерархия управления производственными предприятием.

На производственном предприятии осуществляется сложный процесс превращения материалов, сырья, полуфабрикатов в готовую продукцию. Осуществление этого процесса требует выполнение ряда разнообразных функций, совокупность которых называют производственно хозяйственной деятельностью предприятия. Которую можно разбить на несколько подсистем: производство готовой продукции(основным производством предприятия); производство вспомогательного оборудования (вспомогательное производство, ремонтные подразделения, энергетическое подразделение, транспортное подразделение, инструментальное подразделение); техническая подготовка производства(конструирование, разработка технологий производства, нормирование расхода ресурсов); материально-техническое обеспечение(во-первых определение количества и размеров партий закупаемого сырья и материалов, оформление документации, во вторых складирование материалов); организационно-трудовая подготовка производства (набор и обучение кадров, нормирование и организация труда, моральное и материальное стимулирование кадров); финансово-бухгалтерская деятельность; реализация готовой продукции.

Типы производственных процессов:

‑ непрерывные;

‑ дискретные;

‑ дискретно-непрерывный.

Структуры производства:

‑ последовательные структуры;

‑ сходящиеся структуры;

‑ расходящиеся структуры;

‑ структура с реверсом (или обратной связью).

*****

Производственное предприятие как система управления состоит из управляющей и управляемых систем, связанных между собой каналами передачи информации и образующими вместе единое целое. Все информационные связи можно условно представить двумя входными и одним выходным информационными каналами. На один вход подается сигнал задания(конъюктура рынка), а на второй ‑ возмущения (изменение качества сырья, условия сбыта продукции и т.д.), отдельно можно выделить внутренние возмущения (поломка оборудования, его модернизация, нарушения технологических режимов).

Цель управления предприятию задается вышестоящей организацией, Госпланом, Советом Акционеров и т.д. с использованием основных плановых и технико-экономических показателей, таких как, объем реализации продукции и ее номенклатура, прибыль, рентабельность, степень загруженности оборудования и т.д. Для формального представления цели управления, необходимо, чтобы все целевые показатели выражались через вектор состояния. Следует отметить, что определения и формализация конкретной цели управления даже для небольшого предприятия ‑ задача весьма сложная.

Для осуществления производственных функций предприятию выделяются трудовые, финансовые и материальные ресурсы. Величина каждого ресурса ограничена. Таким образом, функции описывающее распределение ресурсов, можно рассматривать, как управляющие воздействия u(t). Компонентами вектора управления являются также производственные задания подразделениям предприятия (цехам, участкам, рабочим местам) на изготовления определенных деталей в заданные моменты времени.

В качестве компонентов вектора возмущающих воздействий выступают интенсивность отказов оборудования, величина брака, срывы поставок сырья и полуфабрикатов и т.п. Для того чтобы векторы состояния и управления были реальны на них накладывают ограничения.

Попытка описания производственного предприятия единой моделью и построить единый алгоритм управления часто оказывается несостоятельным. Модель и алгоритм не дается составить, либо они оказывается на столько сложными, что их практически использовать невозможно. Это связано с тем, что размерность векторов состояния и управления даже для небольшого предприятия измеряются тысячами или десятками тысяч переменных, число же связей между переменными на два-три порядка превышает число переменных.

Один из методов преодоления сложности решения задач большой размерности является ее декомпозиция. Декомпозицией называется разбиение исходной задачи большой размерности на совокупность взаимосвязанных задач меньшей размерности, решение которых с заданной точностью соответствует решению исходной задачи.

*****

Иерархия.

Структуры сложных систем управления, как правило, строятся с использованием иерархического и функциональных принципов выделения подсистем.

Первый (нижний) уровень иерархии состоит из множества систем управления отдельными технологическими операциями. Цель управления на этом уровне обычно является выбор и поддержание заданных режимов выполнения технологических операций. Здесь управление сводится к контролю параметров технологических режимов и к воздействию непосредственно на технологическую операцию.

Второй (следующий) уровень иерархии включает системы управления производственными участками и технологическими линиями. Основная цель управления – выбор и поддержание режимов совместного функционирования агрегатов станков и оборудования. На этом уровне производится корректировка параметров каждой операции технологического процесса в зависимости от случайного и вынужденного изменения режимов других.

Совокупность систем упрвления первого и второго уровней будет называться системой упрвления технологическими процессами (СУТП).

Третий уровень иерархии составляют системы управления цехами. Цель управления цехом – организация выпуска заданного количества изделий конкретной номенклатуры с требуемым качеством и наименьшими затратами. Для реализации такой цели в процессе управления необходимо выполнять функции организационно и экономического характера.

Объектом управления на четвертом уровне иерархии является непосредственно предприятие в целом. Цель управления – организация совместного функционирования цехов для выпуска готовой продукции при заданных технико-экономических показателях. Совокупность систем управления третьего и четвертого уровней называют системой управления предприятием (СУП).