CC BY
45
ЛИТЕРАТУРА
1. Кучуганов В.Н. Автоматический анализ машиностроительных чертежей / Иркутск: Изд. Иркут. ун-та, 1985. 112 с.
2. Кучуганов В.Н. Принципы организации баз графических знаний. / Распознавание образов и анализ изображений. Новые информационные технологии, III конф.: Н. Новгород, 1997. Ч. II. С.48-153.
3. Кучуганов В.Н. Лопаткин А.Е. Язык описания трехмерных сцен. Версия 2. - Программирование, 1996, №2. С.64-69.
4. Kuchuganov V.N. On Synthesis of Design Scenarios and Object-Oriented CAD Systems. -EWITD'94: Proc. Intern. Conf. on Information Technology in Design: M., 1994. pp. 64-71. (англ.)
5. Kuchuganov V.N. Verbalization Principles and the Synthesis of Images Three-Dimensional Scenes. - Pattern Recognition and Image Analysis, vol. 6, No 4, 1996. pp. 827-830. (англ.)
УДК 681.3
Г.Б. Захарова, И.А. Кононенко, В.Г. Титов, В.П. Чистов
КОМПЬЮТЕРНЫЙ ТРЕНАЖЕР ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ДОМЕННОЙ ПЕЧЬЮ НА ОСНОВЕ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ
Введение. При управлении сложным технологическим объектом, например, доменной печью, мастер отслеживает состояние совокупности параметров, различные сочетания которых характеризуют множество возникающих ситуаций. При этом опытный оператор руководствуется интуицией, осуществляя наработанные “правильные” стратегии, зафиксированные в технологических инструкциях. Такая инструкция содержит несколько сотен правил. Для обучения операторов этим правилам и соответственно способам поддержания объекта в нормальном режиме функционирования может быть использован компьютерный тренажер как один из наиболее эффективных и экономичных способов обучения и тестирования персонала.
Представленный здесь тренажер состоит из графического интерфейса для визуализации процесса ведения объекта и восприятия управляющих параметров и из , -управлению ходом доменной печи. При функционировании экспертной системы ( ) , , -ра оперативной информации, а при использовании ЭС в режиме тренажера значения параметров вводятся с клавиатуры компьютера. Модель самого процесса в ЭС и тренажере одна и та же.
При создании и исследовании моделей различных технических процессов технологические аспекты процесса могут быть описаны в виде аналитических зависимостей на основе физико-химических законов и фундаментальных констант. Таковы, например, система управления и контроля доменной печи "Раутаруукки" (Финляндия) [2], система технических расчётов параметров доменного процесса "GO-STOP", созданная по лицензии фирмы "Кавасаки Стил Корпорейшн" (Япо-),
"ОРАКУЛ" (Россия) и др.
В то же время, при построении автоматизированных систем управления и контроля основой для выработки стратегии управления служат накопленный опыт и технологические инструкции, которые плохо формализуются и не могут быть
описаны в виде строгих аналитических зависимостей. Современным решением данной проблемы является создание экспертной системы с базой знаний, отражающей качественные зависимости между параметрами процесса и управлением в терминах нечёткой логики. Примером подобного подхода является система оптимизации работы доменной печи "УАШО№' (Австрия) [1].
В развиваемом нами подходе процессы могут наблюдаться и управляться в терминах нечётких значений параметров ("норма", "больше" или "меньше" и пр.). В основу системы заложена логическая модель поведения объекта. Параметры, разделенные на “рули” (входные) и состояния (выходные), изменяются относительно так называемого коридора нормальных значений в терминах отклонений от него. Используется пятизначная шкала: норма (=), больше нормы (>), много больше нормы (]), меньше нормы (<), много меньше нормы ([). Зависимости между параметрами определены в виде логических таблиц.
На основании замеров параметров ЭС формирует совет, как и в какой последовательности установить “рули” для вывода объекта в норму за минимальное . -.
1. Модель объекта. Модель доменной печи строится из пяти компонент: энергетическая модель шихты; тепловая модель горна; модель каупера; модель перепадов давления; модель газораспределения.
Эти модели базируются на представлении содержимого печи (шихты) в виде столба последовательно сменяющихся сверху вниз слоев. Высота одного слоя, а следовательно и число слоев, определяется количеством материала, переплавляемого в чугун, за такт моделирования.
( ), -ется шлак и чугун. К горну подводятся смесь вдуваемого воздуха, кислорода и .
энергетическое состояние горна. Загрузка шихты осуществляется сверху через засыпной аппарат. В зависимости от системы загрузки (Кокс-Руда-Кокс-Руда, Кокс-Кокс-Руда-Руда и пр.) формируется газопроницаемость столба шихты в целом.
1.1. Энергетическая модель шихты. Энергетическая модель одного слоя определяется отклонением рудной нагрузки от нормы и суммирующейся с ней помехой на колошнике, которая может зависеть от влажности кокса, руды или других
.
; . -
следнего слоя поступает в тепловую модель горна.
1.2. Тепловая модель горна. В тепловой модели горна суммируется тепловая энергия нижнего слоя шихты с вдуваемой энергией.
Повышение температуры дутья способствует ускорению реакций горения и, , . : увеличение расхода дутья и его влажности приводят к снижению энергии горна. Увеличение температуры дутья и вдувание газовой смеси приводят к увеличению .
( ).
1.4. Модель перепада давления и скорости схода шихты. Доменная печь представляет собой противоточный реактор, в котором движение газового потока обеспечивается его избыточным давлением на входе снизу. Газовый поток пронизывает столб шихтовых материалов, находящихся в различных агрегатных состоя.
Шихта имеет слоевую структуру, где чередуются газопроницаемые (коксовые) и газонепроницаемые (рудные) слои, геометрическими характеристиками которых можно управлять.
Перепад давления определяется как произведение величины, обратной про, .
Скорость схода шихты считается пропорциональной расходу дутья и обратно пропорциональной температуре горна.
1.5. Модель газораспределения. Распределение газов в доменной печи существенно зависит от используемой системы загрузки, характера спуска и распределения материалов и пр. Распределение газовых потоков определяет значения относительных периферийных температур колошниковых газов.
Отклонение температур колошниковых газов от нормы в модели имитируется принудительно при помощи введенной помехи.
Рис.1. Модель управления
2. Модель управляющего (экспертного) блока. Модель управляющего блока (рис. 1) составлялась на основе технологической инструкции, по которой были определены правила управления тепловым состоянием печи. Приведем примеры таких правил:
1. -
ваться следующими рулями: температура (ТБ), влажность ^) дутья, расход газовой смеси (в8), рудная нагрузка (К№), начиная с еще не использованного и устанавливая их в положение, соответствующее увеличению подводимой энергии.
2. Для понижения температуры горна следует использовать те же рули, но в
.
3. Нельзя использовать более одного руля одновременно, а каждый руль может изменяться на одну позицию (от значения = к значениям > или < , от значения > к значению = и от значения < к значению =).
Система управления ходом доменной печи представлена двумя не связанными между собой подсистемами, функционирование которых опирается на правила , .
Такими подсистемами являются: управление тепловым состоянием печи ТИКЕ; управление газораспределением РК
В свою очередь управление тепловым состоянием состоит из двух взаимосвязанных подсистем управления: управление нагревом (температурой горна Т); управление перепадом давления (БР).
В соответствии с подсистемами база знаний представлена двумя продукционными таблицами ТИ-ЯЕ и РЯ. В первой из них БР, Т и расход дутья в текущий
момент RT определяют желаемые с точки зрения эксперта расход дутья R и приращение энергии, вводимой в печи DE на очередном интервале управления. Таб-
[, <, =,
>, ] , DE, <, =,
>. ,
DE >, , DE <.
Для целей построения тренажера между системой управления и моделью доменной печи включен коммутатор К, позволяющий при REG=1 вводить значения рулей с клавиатуры, а при REG=0 подключать систему управления, которая будет функционировать с того состояния, которое было достигнуто при ручном управлении с клавиатуры.
3. Сводная модель. Сводная модель доменной печи состоит из трех блоков (рис.2): тепловой модели печи (TM-DP-V), управления тепловой моделью (U-TM-REG) и модели газораспределения вместе с управлением (PROJECT).
Рис. 2. Модель объекта и системы управления
Модель скомпонована в виде логической схемы средствами конструктора экспертных систем [3], в составе которого имеется редактор формирования таблиц и табличных функций с произвольной символьной логикой, графический редактор для ввода и корректировки схем, средства компилятивного проектирования для получения композиций многополюсников, средства имитационного моделирования, а также подсистема проектирования графического дизайна тренажера с возможностью формирования автономных тренажеров.
Приведенная модель получена методом восходящего проектирования, начиная с технологических таблиц нижнего уровня с последующей их композицией по
.
средствами компиляции в системе-конструктор автоматически формируется функ,
испытания сводной модели на предмет устойчивости и полноты управления. Схемное описание раскрывается до требуемого уровня детализации, после чего строится его функциональное описание, подлежащее моделированию.
Средства моделирования предполагают задание для испытуемого объекта установок, которые характеризуют его начальное состояние. Моделирование осуществляется подачей тестового набора помех и рулей на вход исследуемой системы. При этом каждый новый набор подается после истечения макротакта моделирова-, . -кол наблюдения состояний. Протокол выдается в графической дискретной форме.
4. Г рафический интерфейс тренажера. При запуске тренажера подсистема визуального отображения модели формирует графический экран, который разбит на несколько областей (рис. 3).
ЕЭС - в начало
ГІ - ПОМОЩЬ F2 - СОВЕТ
F1G - выход
| | Прои
□ "
омеха колош. РОИК
иц. ших. PQONSH
омеха горна Р0И6
Темпер, горна Т Перепад давя. ОР
□
□
□
□
□
Расход дутья Температура дутья Влажность дутья Расход газа Рудная нагрузка
11111
IIIIIII НІШ'
ІНІ
п
1111
ппптппп ншнн
^Состояния ^Рули ^Помехи
5 6 7 S Э 10111213
0
Управл
0
Совет
а
Автомат
Рис.3. Интерфейс программы тренажер
Крайний левый столбец - «Помехи» и «Рули» - позволяет вводить значения помех и управляющих параметров. Второй столбец - «Имена» - содержит перечень имен отображаемых переменных модели. Разными цветами выделяются переменные различных типов: помехи, состояния и "рули". Дополнительно границы области состояний выделены горизонтальными линиями.
Далее следует область линейного протокола, состоящего из частей: «История [Текущее состояние[Прогноз». В последовательности столбцов "История" показаны все пройденные к данному моменту состояния и управления к ним. В столбце "Текущее состояние", выделенном вертикальными линиями, отображается текущее ,
.
В правой части экрана представлена область динамического протокола. Здесь отображается состоящая из кругов и прямоугольников графическая фигура, в которой наблюдаемым переменным отведены фиксированные области. Цвета этих областей зависят от значений соответствующих переменных. В процессе вывода
« » -нием состояния этих же переменных в линейном протоколе.
Внизу справа расположены три управляющие кнопки: У, С, А.
- , " " значения рулей в левом столбце. После исполнения первого шага модель переходит в новое, быть может ненормальное, состояние, в котором можно устанавливать рули и выполнять следующий шаг.
- , . Режим работает аналогично предыдущему, но на каждом шаге высвечивает в столбце текущего состояния в качестве подсказки “правильные” значения рулей.
-
за конечное число шагов при автоматически подобранном управлении.
ЛИТЕРАТУРА
1. Друкенманер Г., Шюрц Б., Шалер М., Бруннбауэр Г., Лазинтер Ф., Руммер Б. Система оптимизации работы доменной печи «УАШО№> - экспертная система // Черные металлы. 2000. №6.
2. Шкала П., Картинен А., Сеппянен М. Опыт эксплуатации эксперной системы в управлении доменными печами в фирме «Раутаруукки» // Сталь. 1994. № 9.
3. . ., . ., . ., . . -
//
Доклады тематического конгресса «Информационная проблематика нечетких технологий». Екатеринбург, 1996.
УДК 658.512.2
..
СОЗДАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ КАДАСТРОВОЙ
ОЦЕНКИ
, -
литической, экономической, социальной, производственной, коммунальной, экологической и других сферах, обладает стоимостью, адекватная оценка которой представляет собой одно из важнейших условий нормального функционирования и раз. -ми землями увеличивает финансовые риски инвесторов, что приводит к существенному ограничению инвестиционных процессов, к трудностям при формировании городского бюджета и бюджета внебюджетных фондов, затрудняет воспроиз-
,
использование городских земель.
Сегодня в Российской Федерации сложились обоснованные предпосылки для качественного реформирования государственной политики, связанной с вопросами налогообложения недвижимости и особенно земли, взимания арендной платы за , , участков и отдельных прав на земельные участки, так и объектов недвижимости в .
1993 ,
,
« » ,
