Целью работы является разработка и реализация алгоритма автоматизированного управления производственными процессами на основе непрерывно-детерминированного подхода. Учебная программа, созданная на основе разработанного алгоритма, позволит моделировать АСУ производственными процессами на базе аналитических схем и может быть использована в процессе изучения курса «Моделирование систем управления», «Системы автоматизированного проектирования» и др.

В связи с усовершенствованием и модификацией вычислительной техники и ее использованием в учебном процессе возникла необходимость в разработке нового программного обеспечения, позволяющих студенту самостоятельно моделировать систему управления промышленным предприятием.

1. Все виды моделирования можно классифицировать по различным признакам. Одним из классификационных признаков является форма представления объекта. По форме представления объекта различают несколько видов моделирования. В результате проведенного анализа для реализации алгоритма было выбрано имитационное моделирование, при котором реализующая модель – алгоритм – воспроизводит процесс функционирования во времени, причем имитируются элементарные явления.

Описывать процессы в объекте можно с помощью различных математических схем. При построении математических моделей процесса функционирования систем можно выделить следующие подходы:

1. непрерывно-детерминированный (используют аналитические схемы)

2. дискретно-детерминированный (конечные автоматы)

3. дискретно-стохастический (вероятностные автоматы)

4. непрерывно-стохастический (системы массового обслуживания)

5. обобщенный или универсальный (агрегативные системы)

При непрерывно-детерминированном подходе в качестве модели используются обыкновенные дифференциальные уравнения, дифференциальные уравнения в частных производных, интегродифференциальные уравнения и т.д. В этих моделях в качестве независимой переменной, от которой зависит искомая функция, рассматривают время.

Дифференциальные модели являются математической основой методов системной динамики.

2. Традиционная схема имитационного моделирования может быть представлена в виде сравнительно независимых групп блоков. Блоки 1—3 соответствуют этапу формирования математической модели и перевода ее в моделирующую программу. Блок 4 «от­ветственен» за проведение имитации. В блоке 6 производится обработка результатов моделирования. В блоках 4—7 реализуется план имитационного эксперимента. Результаты имитационных экспериментов могут влиять на вид модели лишь после завершения серии прогонов ее на ЭВМ. Например, если в процессе экспери­мента выяснится, что выходные результаты слабо зависят от того или иного параметра, то это может послужить причиной упроще­ния модели, состоящего в исключении данного параметра и соот­ветствующем уменьшении размерности.

---

Одним из недостатков схем имитационного моделирования является «несистемность» схемы (на рис. 1). В частности, та информация о системе, которая получается на этапах создания модели (блоки 1, 2), часто не используется при обработке результатов и планирования экспериментов (блоки 5, 6), если модель рассматривается как «черный ящик».

Если же моделирование рассматривать как единый процесс по­строения и исследования модели, имеющий соответствующую программную поддержку, то это приведет к изменению схемы (рис. 1). Теперь во главу угла ставится понятие математической модели, результаты исследования которой исполь­зуются как на этапе построения машинной модели для упрощения и повышения эффективности и скорости работы моделирующего алгоритма, так и на этапе проведения вычислительных экспериментов в целях повышения достоверности и точности результатов моделирования. На предлагаемой схеме моделирования (рис. 2) основная цепочка (реальная система — математическая схема — моделирующий алгоритм — машинная модель — имитация — об­работка результатов) осталась той же, что и раньше.

Проведенные исследования позволили остановить выбор на использовании технологических схем системного моделирования.

3. Для разработки алгоритма автоматизированного управления производственным процессом необходимо провести анализ языков моделирования. Языки моделирования упрощают построение программ-имитаторов и проведение имитационных экспериментов за счет частичной или полной автоматизации переходов от одного уровня представления модели к другому.

Принято выделять три класса моделируемых объектов: ди­скретные, непрерывные, дискретно-непрерывные (комбинирован­ные). Соответственно различают три класса языков моделирования. Для дифференциальных моделей непрерывно-детерминированных схем используются языки дифференциальных уравнений.

Для реализации алгоритма моделирования автоматизированного управления производственным процессом необходимо проанализировать языки программирования. На основе проведенной классификации был выбран язык Паскаль, являющийся одним из наиболее часто используемых языков программирования. Этому способствовали следующие причины:

1. Благодаря своей компактности, удачному первоначальному описанию Паскаль оказался достаточно легким для изучения.

2. Язык программирования Паскаль отражает фундаментальные и наиболее важные концепции (идеи) алгоритмов в легко воспринимаемой форме, что представляет программисту средства, помогающие проектировать программы.

3. Язык Паскаль позволяет четко реализовать идеи структурного программирования и структурной организации данных.

4. Применение языка Паскаль значительно подняло “планку“ надежности разрабатываемых программ за счет требований Паскаля к описанию используемых в программе переменных, проверки согласованности программы при компиляции без ее выполнения.

5. Использование в Паскале простых и гибких структур управления: ветвлений, циклов.

---

На основе языка Паскаль фирма Inprise Corporation создала и выпустила программу Delphi 5.0, которая предназначена для визуального программирования, когда разработчик видит большую часть результатов непосредственно на экране монитора уже в процессе своей работы по созданию программы. Визуальное программирование позволяет быстрее создать интерфейс программы, сделать его более качественным за счет наилучшего расположения на экране монитора, избежать многих ошибок уже на этапе проектирования.

4. В качестве производственного процесса, реализованного на основе непрерывно-детерминированного подхода рассмотрим химико-технологическую систему. Иерархию использования метода математического моделирования для решения задач проектирования и эксплуатации химико-технологических систем можно представить в виде (рис.). Одним из этапов проектирования и эксплуатации химико-технологических систем является разработка математической модели, функциональная форма записи которой может быть представлена в виде нелинейных преобразований.

В ходе дальнейшей работы над ДП предполагается составить алгоритм автоматизированного управления производственным процессом и реализовать его с помощью алгоритмического языка, а также разработать техническое описание программного продукта, провести технико-экономическое обоснование и разработать рекомендации по охране труда оператора ЭВМ.

---

Смотрите также файлы

• заявка.doc

• отзыв.doc

• spora.doc

• referat.doc

• тз.doc