CC BY
46
УДК 681.3
РАСПРЕДЕЛЕННАЯ АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ МНОГОСВЯЗНОГО ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ
В.Ю. Волков, Самаха Башир Аббас
Для определения эффективных каналов управления сложного многосвязного объекта предлагается использовать распределенную автоматизированную систему поддержки проведения исследований с удаленным доступом через Интернет. Разработанная система за счет использования современных информационных технологий позволит повысить эффективность проведения научных исследований, а также степень достоверности экспертных оценок.
Ключевые слова: система управления, многосвязный объект, экспертная система, научные исследования, информационные технологии.
Практически все химико-технологические процессы являются сложными объектами управления, характерной чертой которых является наличие многочисленных внутренних связей и их взаимное влияние. На практике это приводит к тому, что типовые одноконтурные системы управления не обеспечивают должной эффективности, а построение более сложных многоконтурных систем регулирования, а также, использование более сложных законов управления затруднительно, так как не возможно построить точную адекватную модель объекта и использовать ее для расчетов праметров настройки регуляторов. При этом используется аппроксимация отдельных каналов управления апериодическими звеньями первого порядка с запаздыванием, каналы считаются независимыми, или используются специальные фильтры [1] для создания квазинезависимости этих каналов. Так как точные передаточные функции каналов управления не известны, расчет настроек регуляторов обычно проводится приближенными методами и т.п. Все это говорит о том, что управление, в целом, происходит достаточно приближенно, и как следствие - не эффективно в полной мере. Для повышения эффективности управления в этом случае мы предлагаем использовать современные интеллектуальные информационные технологии.
В работах [2-5] предприняты попытки оценить степень влияния управляющих воздействий на управляемые переменные с целью определения и построения наиболее эффективных контуров управления. Основная сложность в данном случае заключается в том, что используемые интеллектуальные технологии базируются на экспертных оценках. Для повышения качества экспертных оценок в нашем случае предлагается использовать автоматизированную систему с удаленным доступом через Интернет.
В отличие от описанной в [6] структура предлагаемой автоматизированной системы приведена на рисунке.
Эксперты удаленно, через Интернет, подключаются через специальный сайт РАСППИ и могут работать со следующими модулями: модулем
постановки задачи, в котором происходит постановка задачи исследования и формируется его цель; модулем формирования экспертных оценок, с помощью которого происходит формирование экспертных оценок степени влияния управляющих воздействий на управляемые переменные; модулем выбора эффективного интеллектуального метода оценивания степени влияния. В своей работе эксперты используют информацию, которая храниться в базах данных (БД): регламентов Химико-Технологических Процессов (ХТП), известных математических моделей объектов ХТП, справочной литературы, описаний пакетов прикладных программ моделирования (ППП). При необходимости для повышения достоверности экспертных оценок проводится дополнительное моделирование с помощью самих ППП.
INTERNET
сайт РАСППИ
модуль
постановки
задач
модуль
формирования
экспертных
оценок
модуль
выбора
эффективного
метода
Структурная схема распределенной автоматизированной системы поддержки проведения исследований (РАСППИ): Э1...Эп - эксперты, БД - базы данных
В результате обсуждения в режиме он-лайн эксперты могут выбрать наиболее эффективный метод оценки искомой степени влияния. Это, в свою очередь, позволит выбрать наиболее эффективные каналы управления сложным многосвязным объектом.
Для примера рассмотрим, как с помощью описанной распределенной АСППИ происходит исследование процесса управления концентрацией загрязняющих веществ (ЗВ) в атмосферном воздухе промышленного кластера [2]. Цель исследования - определить какое предприятие формирует наибольший вклад в суммарную концентрацию ЗВ в атмосферном воздухе. Таким образом, в нашем случае технологические процессы промышленных производств и потоки автомобильного и ж/д транспорта являются «входами», а концентрации нормируемых ЗВ в атмосфере - «выходами». Эксперты, анализируя собственный опыт и знания, могут воспользоваться результатами моделирования и расчетов, размещенных в соответствующей БД
(рис.1). В БД были помещены следующие ранее полученные результаты: из работы [3], где степень влияния «входов» на «выходы» определяется с помощью когнитивных карт, из работы [4], где степень влияния «входов» на «выходы» получены с помощью нечеткой логики, из работы [5], где степень влияния «входов» на «выходы» определены вероятностно-статистическим методом с помощью Байесовской сети доверия. Принцип работы экспертов удаленно через сайт, был предложен в работе [7]. Эксперты, обсуждая указанные выше методы, могут выбрать наиболее эффективный из них. Своеобразный виртуальный консилиум экспертов, подключенных к Интернет, повышает достоверность результатов их работы, так как повышает количество участвующих в обсуждении экспертов, при этом им совершенно не обязательно куда-то ехать, что может существенно снизить затраты на их проезд и проживание в месте обсуждения, аренду помещения, где происходит обсуждение и тому подобное.
Предложенный подход позволит реализовывать на практике системы управления сложными многосвязными объектами, управлять которыми традиционными методами не представляется возможным, так как нет возможности аналитически (функционально) связать «входы» и «выходы» таких объектов. Несомненно, связи между «входами» и «выходами» присутствуют (в рассмотренном примере - концентрация ЗВ в атмосфере сама по-себе не возникает), но особая сложность (для рассмотренного примера) заключается в том, что суммарная концентрация ЗВ в точке измерения может превышать предельно-допустимую, а «отдельные вклады» источников загрязнения -нет. Так как в этом случае нормы загрязнения отдельными предприятиями не нарушены, нет законных оснований применять к ним штрафные санкции. Однако, зная «вклад» каждого предприятия, можно попытаться пропорционально незначительно снизить «нагрузку» технологического процесса, что приведет в конечном итоге, к снижению суммарной концентрации ЗВ в атмосферном воздухе. Такой подход подробно описан в [8].
Таким образом, разработанная РАСППИ позволяет проводить научные исследования, направленные на реализацию управления сложными многосвязными объектами, управлять которыми традиционными методами не представляется возможным.
Список литературы
1. Патент РФ №2494433 на изобретение МПК51 005Б 13/00. Энергосберегающая система автоматического регулирования / Соболев А. В., Ляшенко А. И., Вент Д. П., Соболева Ю. В. Опубл. 27.09.2013 Бюл. №27.
2. Волков В.Ю. Интеллектуальная система оценки влияния промышленных предприятий на концентрацию загрязняющих веществ в атмосферном воздухе // Датчики и системы. М:, 2009. №10. С. 10-13.
3. Волков В.Ю., Батышкина В.В. Повышение точности прогноза степени загрязнения атмосферного воздуха в автоматизированной системе
экологического мониторинга. // Датчики и системы. М:, 2010. №6. С. 3439.
4. Луэ Ху Дык, Волков В.Ю. Метод определения степени влияния входных воздействий на выходные параметры многосвязного объекта управления. Известия ТулГУ. Технические Науки. Вып. 10. Тула: Изд-во ТулГУ, 2013. С. 277 - 282.
5. Волков В.Ю., Али Мансур. Проблемы применения байесовских технологий в системах экологического мониторинга предприятий химической промышленности // Известия высших учебных заведений: Химия и химическая технология. Иваново, 2009. Т. 52. №6. С. 120-123.
6. Волков В.Ю., Самаха Башир Аббас. Автоматизированная система поддержки проведения исследований распространения выбросов загрязняющих веществ в атмосфере // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 10. Тула: Изд-во ТулГУ, 2013. С. 54 - 59.
7. Волков В.Ю., Вент Д.П., Бархум Ибрахим. Интеллектуальные автоматизированные системы в экологии // Известия Тул.ГУ. Технические науки. Вып.4. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. С. 268-273.
8. Вент Д.П., Волков В.Ю., Луэ Ху Дык. О возможности использования интеллектуального регулятора в дополнительном контуре системы управления // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 2. Тула: Изд-во ТулГУ, 2013. С. 48 - 53.
Волков Владислав Юрьевич, канд. техн. наук, доц., du2a@,mail.ru. Россия, Новомосковск, НИ (ф) РХТУ им. Д.И. Менделеева,
Самаха Башир Аббас, аспирант, bachir83_hb@yahoo. com, Россия,
Новомосковск, НИ (ф) РХТУ им. Д.И. Менделеева
APPORTINED COMPUTER SUPPORT SYSTEM RESEARCH MULTI-LOOP
CONTROL’S OBJECT
V.Yu. Volkov, Samacha Bashir Abbas
To determine the effective control channel complex multi-loop object is proposed to use a computer system to support distributed research with remote access via the Internet. The developed system through the use of modern information technology will improve the efficiency of research, as well as improve the reliability of expert assessments.
Keywords: control system, multi-loop, expert system, research and information technology.
Volkov Vladislav Yurievich, candidate of technical science, docent, [email protected], Russia, Novomoskovsk, The Novomoskovsk’s Institute (subdivision) of the Mendeleyev Russian Chemical-Technological University,
Samacha Bashir Abbas, postgraduate student, bachir83 [email protected], Russia, Novomoskovsk, The Novomoskovsk’s Institute (subdivision) of the Mendeleyev Russian Chemical-Technological University
