Аналитические методы отыскания оптимального режима объекта управления

В АСУТП основным является аналитический метод отыскания оптимального режима объекта управления, когда оптимальные значения параметров ТП находятся по его адекватной математической модели.

Математическое обеспечение метода включает следующие алгоритмы:

1) Алгоритм проверки адекватности математической модели.

2) Алгоритм идентификации.

3) Алгоритм решения оптимальной задачи с использованием известных численных методов отыскания экстремума.

Первый алгоритм имеет следующую последовательность:

1- расчет значений целевой функции по математической модели процесса.

2- нахождение действительного значения целевой функции непосредственно на объекте.

3-сравнение значений расчетного и действительного, где ε-ошибка. Которой задаемся самостоятельно.

6 - блок коррекции (адаптации) параметров мат. модели.

4 - нахождение оптимальных значений (управляющих воздействий, при которых целевая функция принимает экстремальное значение).

5 - выдача оптимального управляющего воздействия: а) в камеру задания регулятором локальных систем, если АСУТП работает в комбинированном режиме б) непосредственно на ИМ, если имеет место ПЦУ.

Выдача оптимального управляющего воздействия:

1.в камеры задания регуляторам локальных систем – если АСУТП работает в комбинированном режиме:

2. прямо на исполнительный органы – если имеет место ПЦУ

мат.модель

адекватна?

Адаптивное управление. Алгоритмы адаптивного управления

Адаптивным управлением называется оптимальное управление процессами при наличии изменений процесса, т.е оптимальное управление менее хорошо определенными процессами.

Способы оптимального управления, базирующиеся на допущении о том, что модель физического процесса полностью определена и не может изменяться – нереальны.

Некоторые реальные ситуации, к которым применимы

-изменения коэффециентов моделей физического процесса,

-изменения в структкуре моделей физичесого процесса, обусловленные ограничениями;

-изменения в окружающей среде;

-погрешности в измерениях.

Изменения коэффициентов моделей физического процесса происходят вследствие того, что их величины, обычно являющиеся некоторыми средними, могут отклоняться от своих действительных мгновенных значений. Например, мгновенные свойства материалов могут отличаться от их средних значений, принятых в качестве коэффициентов при решении задачи линейного программирования.

Неполноценность моделей физического процесса может быть обусловлена неустраненными ошибками при использовании регрессивных способов определения коэффициентов на основании экспериментальных данных, а также физическим износом агрегатов и оборудования.

Структура модели физического процесса может изменяться за счет ввода ограничений на переменные управления и переменные состояния. Как только переменная управления превзойдет заданное ограничение, она становится постоянной, равной заданному пределу, и исключается из целевой функции и из модели физического процесса.

Ограничения, наложенные на переменные управления и переменные состояния, изменяют число независимых переменных управления.

Изменения в окружающей среде связано с наличием неуправляемых переменных, действующих на процесс как на возмущения ( такие как температура воздуха, влажность, температура охлаждающей воды и.т.д.)

Применения аналоговых резистивно-емкостных фильтров являются одним из наиболее эффективных методов снижения уровня шума. Другие способы используют цифровую фильтрацию путем усреднения некоторого числа последовательных измерений одного и того же сигнала и цифровое сглаживание этих последовательных измерений.

Необходимость в адаптации (оперативной коррекции) математической модели возникает после того, как несоответствие между прогнозируемыми и экспериментальными значениями станет больше определенной, наперед заданной величины.

В процессе функционирования объекта его переменные X и Y вводятся в идентификатор, осуществляющий по эти данным построение мат. модели. Построение мат модели заключается в выборе структуры функции F и определении коэффициентов а выражения , где -вектор коэффициентов мат модели. Структура функции F выбирается на основе предварительного изучения процесса, а вектор коэффициентов а определяется по данным эксплуатации объекта на некотором отрезке от 0 до Т.

Проблема идентификации построения мат моделей является одной из центральных задач в современной теории управления. Интенсивно развивающиеся и вновь создаваемые технологические процессы и аппараты, сведения о которых часто незначительны, требуют быстрого математического описания и использования получения моделей для рационального управления этими процессами.

АСУТП являются многофункциональными системами, выполняющими помимо функций контроля - разнообразные функции управления ТП, включая и адаптивное оптимальное управление. Причинами нестабильности математической модели могут быть:

1) Изменение характеристик ОУ вследствие его нестационарности, например, из-за снижения активности катализатора в реакторе.

2) Действие на объект неконтролируемых входных величин, которые и учтены в мат. модели.

3) Погрешность измерения и расчета текущих значений входных и выходных величин объекта, а также различные помехи.

И так, решение задачи идентификации по данным х и y представляет собой первый режим работы СУ, именуемый режимом обучения, который продолжается до тех пор, пока ошибка предсказания выходной величины по модели не станет меньше наперед заданной величины.

После выполнения этого условия система перейдет ко второму режиму, когда будут параллельно процессы уточнения и управления. Основным в рассматриваемой схеме является блок адаптации, осуществляющий построение математической модели и ее уточнение в процессе функционирования объекта.