авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |

«Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет Управление в сложных системах ...»

-- [ Страница 3 ] --

Результаты анализа данных входного контроля могут интересо вать самые разные службы – маркетинга в разрезе анализа постав щиков, главного технолога в разрезе качества полученного мате риала и так далее. Настройка форм ввода информации и вывода разного рода отчетов осуществляется каждой службой, допущенной к этой информации, в соответствии с требованиями к отчетным до кументам (рис. 8).

В результате проведенной работы разработана функциональная модель производства отливок, позволяющая проводить входной кон троль на каждом технологическом этапе.

ISBN 5-86911-268-0. УПРАВЛЕНИЕ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ. Уфа, 2009 Рис. 8 Рабочая среда программы Разработана информационная модель хранилища данных о ка честве, получен SQL – файл для построения базы данных изготов ления отливок. Разработан модуль информационной системы управления качеством на предприятии литейного производства, ко торый позволяет отслеживать все технологические параметры, свя занные с изготовлением отливки.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Верников, Г.Н. Основы методологии IDEF1X / Г.Н. Вер ников [Электронный ресурс] (http://www.itrealty.ru/analit/idef1x.html).

2. ГОСТ Р ИСО 9000-2001 Система менеджмента качества. Ос новные положения и словарь. М. : Изд-во стандартов, 2001. 26 с.

3. ГОСТ Р ИСО 9001-2001 Система менеджмента качества. Тре бования. М. : Изд-во стандартов, 2001. 21 с.

4. ГОСТ Р ИСО 9004-2001 Система менеджмента качества. Реко мендации по улучшению деятельности. М. : Изд-во стандартов, 2001.

35 с.

5. Окрепилов, В.В. Управление качеством : учеб. для вузов / В.В. Окрепилов. М. : Экономика, 1998. 452 с.

6. Рекомендации Р 1.1.26-2002. Система менеджмента качества.

Методология функционального моделирования. Основные положе ния и порядок проведения работ. М. : Госстандарт РФ, 2002. 41 с.

Е.Е. Кузнецова, О.Д. Лянцев Разработка дискретной нелинейной модели… АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ… УДК 519.8:665. РАЗРАБОТКА ДИСКРЕТНОЙ НЕЛИНЕЙНОЙ МОДЕЛИ НЕФТЕПЕРЕКАЧИВАЮЩЕГО АГРЕГАТА Е.Е. КУЗНЕЦОВА, О.Д. ЛЯНЦЕВ* *Уфимский государственный авиационный технический университет Аннотация: Рассмотрены особенности разработки цифровой модели промышленного агрегата для перекачки нефтесодержащих жидкостей.

Изложены различные подходы к дискретному моделированию нели нейных процессов на статических и переходных режимах. Приведены результаты математического моделирования для всех режимов экс плуатации.

Ключевые слова: нелинейные модели ;

математическое и цифровое моделирование.

В настоящее время предприятиями нефтедобычи проводится большой объем работ по автоматизации различных объектов нефте промыслового оборудования на базе использования цифровой вычис лительной техники. В связи с этим, возникает задача разработки цифровых систем автоматического управления для этих объектов.

Поэтому, представляет определенный интерес разработка моделей объектов управления, в первую очередь нелинейных, для моделиро вания систем управления на цифровых вычислительных машинах.

Сложность этой задачи объясняется, во-первых, нелинейным харак тером непрерывных дифференциальных и алгебраических уравне ний, описывающие их динамические и статические характеристики и, во-вторых, неоднозначным характером их временной дискретиза ции. Процесс получения разностных уравнений из их непрерывных аналогов имеет множество вариантов, имеющих порой существенные различия, как по точности, так и по устойчивости численных реше ний.

В работе изучается применение метода моделирования нелиней ных систем, основанного на преобразовании нелинейного дифферен циального уравнения в кусочно-линейное дифференциальное урав нение с постоянным коэффициентом, являющимся якобианом нели нейной системы. В качестве примера рассматриваются модели цен ISBN 5-86911-268-0. УПРАВЛЕНИЕ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ. Уфа, 2009 тробежного насоса (ЦН) и приводного двигателя, которые использу ются для перекачки нефти и других промысловых жидкостей. Ста вится задача получить разностные уравнения для численного интег рирования нелинейных дифференциальных уравнений, не зависи мые от величины шага интегрирования, что позволит использовать их для синтеза нелинейной цифровой системы управления, вклю чающей регулятор запуска ЦН и регулятор статического режима.

1. ПРОЦЕДУРА ДИСКРЕТИЗАЦИИ НЕЛИНЕЙНОГО ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО УРАВНЕНИЯ Основные теоретические положения Выбор метода численного решения нелинейных дифференциальных уравнений должен основываться на том, что численное интегрирование легче применить для цифрового моделирования непрерывных процессов по сравнению с использованием разностных уравнений. Такой подход легче осмыслить и он более полезен для инженеров с небольшим опытом.

Для решения поставленной задачи целесообразно использовать метод, основанный на преобразовании нелинейного дифференциального уравнения в кусочно-линейное дифференциальное уравнение с коэффициентом, являющимся якобианом нелинейной системы и конечное значение которого соответствует конечному значению нелинейной системы [1].

Коэффициент этого линейного уравнения сохраняется постоянным на шаге интегрирования.

Решение кусочно-линейного уравнения происходит в три этапа.

Пусть исходный нелинейный процесс описывается уравнением:

& X = f ( X, t). (1) Первый этап. Дифференцирование уравнения (1), чтобы определить якобиан нелинейного поцесса.

& && X X + f ( X, t ) = JX + f ( X, t ).

& & X= (2) X t t Второй этап. Подстановка исходного дифференциального уравнения в уравнение (2), что гарантирует равенство конечнего значения кусочно-линейного уравнения конечному значению нелинейного уравнения.

Е.Е. Кузнецова, О.Д. Лянцев Разработка дискретной нелинейной модели… f ( X,t) && X = Jf ( X, t ) +. (3) t Третий этап. Двойное численное интегрирование уравнения (3).

X = X + X & & && (4) X = X + X & (5) Рассчитанный якобиан J фиксируется на один шаг интегрирования. Классический подход заключается в однократном интегрировании уравнения (1). Важной особенностью двухкратного интегрирования является то, что шаг интегрирования может быть сделан большим, чем суммарная длительность двух шагов в случае классического подхода.

Непрерывная математическая модель объекта управления Математическая модель объекта управления состоит из модели центробежного насоса (ЦН) и модели приводного электродвигателя.

Модель ЦН представлена следующими нелинейными соотноше ниями:

dq = h(q ) (q 2 + Pext ), (6) T dt h(q ) = {h0 (h0 )q 2 } (q )a ( ), (7) k (q) = kq 0,7, (8) a ( ) = 0,22 + 0,78. (9) Модель асинхронного электродвигателя переменного тока пред ставлена нелинейным дифференциальным уравнением:

d =W 3. (10) Td dt Здесь Р – относительный напор насоса, q – относительный расход насоса, h(q) – относительная напорно-расходная характеристика на соса, k– номинальный кпд насоса, W – относительная мощность, по требляемая электродвигателем, – относительная частота вращения приводного двигателя, T – постоянная времени насоса, Td – постоян ная времени двигателя.

ISBN 5-86911-268-0. УПРАВЛЕНИЕ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ. Уфа, 2009 Дискретная математическая модель объекта управления Применение изложенного метода для получения дискретной не линейной модели объекта управления дает следующие результаты.

1. Дифференцирование уравнений (6) и (10) для определения якобианов. Для модели центробежного насоса справедливы следую щие соотношения:

q = T h(q ) T q 2 T Pext, (11) &1 1 && 1 & q = T h(q) T qq, (12) 2& где h(q ) = ka( )[0,7 h0 q 0,3 2,7(h0 1 )q1,7 ]q + & & (13) k, + ka ( )[h0 q 0,7 (h0 1 )q 2,7 ] & k a ( ) = 0,78.

& & Отсюда q = T a ( ) [0,7 h0 q 0,3 2,7(h0 1 )q1,7 ]q && k & k T qq + T a ( ) [h0 q 0,7 (h0 1 )q 2,7 ] (14) 2&.

k& k И, окончательно, J1 = T a ( )[0,7 h0 q 0,3 2,7(h0 k )q1,7 ] T q, (15) 1 k q = J1q + T [h0 q 0,7 (h0 1 )q 2,7 ] a ( ).

&& &k & k В нелинейном дифференциальном уравнении (10), описываю щим динамические характеристики приводного двигателя, целесооб разно сделать замену переменных, чтобы исключить зависимость решения от величины начального значения :

z= (16) Тогда уравнение (10) запишется в виде:

z = T1d w 2Td2 z1,5 (17) & && = T1d w 3Td2 z 0,5 z (18) & z Е.Е. Кузнецова, О.Д. Лянцев Разработка дискретной нелинейной модели… Отсюда получается искомый якобиан:

&& = J 2 z + T1d w (19) & z J 2 = 3Td2 z 0,5 (20) 2. Полученные якобианы фиксируются, и выполняется двойное интегрирование q = q + q, (21) & & && z = z + &&, (22) &&z q = q + q, (23) & z = z + z, (24) & = 2z, (25) где – длительность шага интегрирования.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ Экспериментальное исследование полученных дискретных не линейных моделей центробежного насоса и приводного двигателя проводилось путем имитационного моделирования параллельно в двух вычислительных средах – Fortran PowerStation 4.0 и Matlab 6. для повышения надежности получаемых результатов. Параметры T и Td принимались равными 0,6 с и 1,0 с соответственно. Исследова ния проводились на режиме запуска и на стационарных режимах.

Исследования включали получение переходных процессов, вы званных скачкообразным изменением задающего воздействия W и кпд k при различных значениях параметра интегрирования (в диапазоне от 0,001 с до 0,025 с) и сравнение их с аналогичными про цессами в непрерывной модели. На рис. 1 проведены переходные процессы по относительному расходу перекачиваемой жидкости q и по относительной скорости вращения вала приводного двигателя, вызванные ступенчатым изменением подводимой мощности W при значении параметра интегрирования =0,001.

Представленные переходные процессы в полученной дискрет ной модели объекта управления полностью совпадают с аналогич ными переходными процессами в исходной непрерывной модели объ екта управления и не зависят от величины параметра в исследуе мом диапазоне.

ISBN 5-86911-268-0. УПРАВЛЕНИЕ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ. Уфа, 2009 Рис.1. Переходные процессы по и q при = 0,001 с Исследования показали, что аналогичный вывод можно сде лать и в отношении всех других параметров, входящих в модели цен тробежного насоса и приводного двигателя при различных значениях параметра.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ На базе метода двойного интегрирования разработана дис кретная нелинейная модель объекта управления, состоящего из цен тробежного насоса и приводного двигателя.

Проведено экспериментальное исследование разработанной дискретной модели путем имитационного моделирования парал лельно в двух вычислительных средах – Fortran PowerStation 4.0 и Matlab 6.5 для обеспечения достоверности получаемых результатов.

В ходе экспериментального исследования установлено, что ди намические характеристики дискретной модели идентичны динами ческим характеристикам исходной непрерывной модели и не зависят от величины шага интегрирования в диапазоне от 0,001 с до 0,025 с.

Таким образом, получена дискретная модель объекта управле ния, состоящего из центробежного насоса и приводного двигателя, на основе которой можно выполнять прямой синтез цифровых нелиней ных систем автоматического управления различного класса.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Смит, Дж. М. Математическое и цифровое моделирование для инженеров и исследователей / Дж. М. Смит. М. : Машинострое ние, 1980. 271 с.

Т.К. Гиндуллина, М.С. Демченко, И.Ф. Иванова Реинжиниринг процесса… АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ… УДК 681.3, 681.518, 628.512. РЕИНЖИНИРИНГ ПРОЦЕССА УЧЕТА ДВИЖЕНИЯ МАТЕРИАЛЬНЫХ ЕДИНИЦ ЛИТЕЙНОГО ЦЕХА ПРИ ВНЕДРЕНИИ ERP-СИСТЕМЫ Т.К. ГИНДУЛЛИНА, М.С. ДЕМЧЕНКО, С.И. МИНАЕВА* *Уфимский государственный авиационный технический университет Аннотация: В статье рассмотрены возможности автоматизации под системы литейного производства и внесены предложения по реинжи нирингу процесса учета с целью реализации механизма прослежи ваемости.

Ключевые слова: автоматизация в литейном производстве ;

ERP-системы ;

прослеживаемость ;

система стандартов качества ;

партионный учет ВВЕДЕНИЕ В России одной из основных заготовительных баз машинострои тельного комплекса является литейное производство. Общее количе ство предприятий, входящих в машиностроительный комплекс, со ставляет в настоящее время приблизительно 7500 единиц. Количе ство действующих литейных заводов и цехов, в том числе выпус кающих литейные материалы и оборудование, составляет около 1650 единиц, загрузка которых в среднем достигает лишь около процентов. Сохранившаяся суммарная мощность литейных произ водств составляет 13,5 млн. тонн в год [3]. Литейное производство обеспечивает получение сложных по форме литых заготовок с внут ренними полостями, что не всегда возможно и целесообразно вы полнить методами сварки и ковки. Поэтому литейное производство и в дальнейшем сохранит свое лидирующее положение среди загото вительных производств.

Любое предприятие сталкивается с проблемами, связанными с недостатком информации о том, что происходит с продуктом во время процесса производства. Эти проблемы напрямую влияют на себестоимость готовой продукции и на эффективность предприятия в целом. Международные стандарты качества (ИСО 9000) предлагают ISBN 5-86911-268-0. УПРАВЛЕНИЕ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ. Уфа, 2009 устранение подобных проблем путем внедрения механизма техноло гической прослеживаемости продукции.[5] Прослеживаемость - способность проследить предысторию, применение или местонахождение того, что рассматривается (п.

3.5.4 ИСО 9000:2000).

Но прослеживаемость невозможна без идентификации, кото рая однозначно позволяет определить, что именно данная единица (партия, тарное место и т. д.) соответствует конкретному сопроводи тельному документу.

Идентификация – процедура, предполагающая маркировку и этикетирование сырья, материалов, комплектующих изделий, а также документации на них.

Также мы используется такое понятие как идентификацион ный признак – отличительный признак продукции. В процедуре идентификации и прослеживаемости могут использоваться:

• штрих-кодирование продукции;

• электронный учет изготовления продукции с регистрацией всех параметров производства [4].

Учитывая особенности литейного производства, электронный учет как механизм реализации прослеживаемости более предпочти телен.

Внедрение электронного учета партий должно осуществляться в контексте интегрированной автоматизации бизнес-процессов пред приятия. Системы, позволяющие охватить все бизнес-процессы еди ным контуром управления – ERP-системы. Таким образом, элек тронный партионный учет должен стать подсистемой внедряемой ИСУП.

Автоматизация процессов управления невозможна без проведе ния предварительного реинжиниринга бизнес-процессов. Под биз нес-реинжинирингом понимается широкий подход, подразумеваю щий осуществление изменений на предприятии, предназначенных для повышения эффективности производства и скорости реакции предприятия на изменения рынка [1]. Проведение реинжиниринга процессов является первым и обязательным этапом перед внедрени ем автоматизированной системы управления. Данный подход спра ведлив и для литейного производства, автоматизация которого ак туальна с точки зрения стратегии развития машиностроительного предприятия. В случае внедрения системы электронного партионно го учета реинжиниринг предполагает разработку системы техноло гической прослеживаемости продукции.

Т.К. Гиндуллина, М.С. Демченко, И.Ф. Иванова Реинжиниринг процесса… Целью данной работы является обследование предметной области (системы учета, применяемой в литейных цехах в настоящий момент), выявление узких мест существующей системы учета, проведение реинжиниринга процессов управления с целью подготовки к последующей их автоматизации на базе ERP BAAN V.

Исходные данные получены в результате изучения процедуры учета в цехах литейного производства ОАО УМПО.

1. ERP-СИСТЕМЫ В ЛИТЕЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ Стандартная функциональность ERP систем предлагает реше ния отдельно для дискретного производства и отдельно для непре рывного производства, вычёркивая тем самым из контура управле ния литейное производство. Существующая статистика внедрения ERP систем на машиностроительные предприятия (ОАО «Балаши хинский литейно-механический завод», ОАО КАМАЗ, ОАО УМПО) демонстрирует невозможность адекватного отображения протекаю щих производственных процессов в литейном производстве, т.е. со ответствия данных физического потока информационному. Возни кают расхождения в данных, представленных в различных доку ментах, нарушается информационная целостность сведений, ото бражающих различные параметры литейного производства. Процес сы литейного производства протекают в информационной системе как бы вне остальных производственных процессов предприятия, однако, несомненно, являются их важной частью. Таким образом, первичной проблемой является отсутствие автоматизированной сис темы управления литейного комплекса в рамках автоматизирован ной системы управлением всего предприятия.

Логичным решением данной проблемы, является доработка ERP систем с учётом особенностей дискретно-непрерывных производств на базе моделей дискретного производства [2].

ERP BAAN V отличают высокая степень адаптивности и мас штабируемости, поэтому для автоматизации машиностроительного предприятия была выбрана данная ERP-система.

Цели создания информационной системы управления литейным производством:

• автоматизации управления литейным производством в рам ках автоматизации всего предприятия и создание замкнутого конту ра управления производством с целью повышения эффективности использования BAAN V;

ISBN 5-86911-268-0. УПРАВЛЕНИЕ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ. Уфа, 2009 • автоматизация процессов получения компонентов для изго товления сплавов по варианту автоматизации, проведенному к на стоящему времени в механосборочных цехах ОАО «УМПО»;

• автоматизация процесса учета использования компонентов для изготовления сплавов на базе ERP-BAAN V;

• доступ руководителей и специалистов предприятия к необ ходимой достоверной информации в режиме реального времени.

Существует процесс, требующий детального рассмотрения при разработке системы обеспечения прослеживаемости изготовления деталей: учет материалов, брака и возвратных отходов.

Этот процесс требуют реинжиниринга при автоматизации ли тейного комплекса.

2. ВЕДЕНИЕ ПАРТИОННОГО УЧЕТА 2.1. Движение материальных единиц в литейном цехе Условием начала выполнения данного бизнес-процесса является поступление материалов на шихтовой двор (в цеховую кладовую) вместе с сопроводительным нарядом на материал. Условие завер шение выполнения бизнес-процесса - передача готовых отливок в технологически смежный цех (механосборочный) вместе с приемо сдаточной накладной.

Бизнес-процесс включает функции: учет материалов;

учет спла вов;

учет отливок.

Для функции «учет материалов» первоначальной информацией является информация о поступлении материалов с центрального склада на шихтовой двор. Эти данные фиксируются в сопроводи тельном наряде на материал. Информация о хранимых материалах заносится в журнал произвольной формы (журнал хранения мате риалов). Эти операции проводятся кладовщиком. При выдаче мате риалов на производственный участок техник по планированию за носит информацию о выданных материалах в журнал выдачи мате риалов.

Для функции «учет сплавов» основной информацией является журнал записи плавок по печам и шихтовые листы, оформляемый вручную.

Для функции «учет отливок» входной информацией является план выпуска литых заготовок и журнал записи плавок по печам.

Сопроводительные карты оформляются вручную как документ пере дачи отливок между участками литейного цеха. Готовые отливки проходят контроль и подлежат передаче вместе с приемо-сдаточной Т.К. Гиндуллина, М.С. Демченко, И.Ф. Иванова Реинжиниринг процесса… накладной в смежный цех. Контроль проводит контролер БТК (бюро технического контроля). Бракованные отливки могут быть оприхо дованы на шихтовом дворе с соответствующим сопроводительным документом (приемо-сдаточной накладной на бракованные отлив ки). Для отливок, не подлежащих оприходованию, бухгалтерией и ПДБ производится окончательное списание. В обоих случаях созда ется акт на брак. Неизрасходованный сплав учитывается в качестве возврата.

В настоящее время данный учет ведется без учета номеров партий, так как не разработана методология ведения партионного учета в литейном производстве. Это не позволяет в полной мере обеспечить прослеживаемость при движения материальных единиц по технологическому циклу, что является недостатком в организа ции хозяйственной деятельности производственных подразделений в целом. Например, в настоящее время нет способа определить, из материала какой партии какого поставщика изготовлена конкрет ная деталь. Это снижает эффективность мер по обеспечению качест ва продукции при поступлении низкокачественного материала.

Прослеживаемость партии деталей и сборочных единиц (ДСЕ) внут ри технологического цикла предприятия позволила бы определить цех-виновник и причины в случае брака.

2.2 ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО РЕИНЖИНИРИНГУ 2.2.1. Организация учета в партионной форме В рамках создания информационно-управляющей системы управления качеством в цехах литейного производства на базе BAAN-ERP предполагается разработка схемы идентификации и прослеживаемости и сеансов работы системы, адаптированных к особенностям литейного производства.

Схема идентификации и прослеживаемости – графическое изображение последовательности передачи идентификационных признаков учетных единиц.[4] Но сначала необходимо определить идентификационные признаки учетных единиц и выбрать/разработать сопроводительные документы к ним.

В процессе плавки в качестве материала может использоваться не только свежий металл, но и возвратный сплав или даже забрако ванные БТК отливки.

ISBN 5-86911-268-0. УПРАВЛЕНИЕ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ. Уфа, 2009 Таблица Идентификационные признаки и сопроводительные документы учетных единиц подсистемы литейного производства Учетная Идентификационный Документ единица признак Свежий Номер партии материала Сопроводительный наряд на материал металл Сплав Номер плавки & Вес Сопроводительная карта Отлитая Номер партии отливок & Сопроводительная карта деталь Количество Возврат Номер плавки & Вес Не документируется отдельным документом, указывается в СК сплава, для которого используется Брак Номер партии отливок & Приемо-сдаточная накладная бракованных Количество отливок Номер партии материала указывается в сертификате качества, вместе с которым материал поступает от поставщика.

Номер плавки предлагается формировать как число из 8 симво лов, 3 из которых отводятся под нумерацию механизма изготовления сплава (печи), 5 – для указания номера плавки на данном механиз ме.

Номер партии отливок – номер сопроводительной карты пар тии отливок. Данное значение можно формировать в виде 10 симво лов: первые 8 равны номеру плавки, остальные 2 – индивидуальные номер партии отлитых деталей из материала (сплава) данной плав ки. Предлагается следующая схема идентификации и прослеживае мости (рис. 1).

Сопроводительная Сопроводительная Сопроводительный карта партии сплава карта партии отливок наряд на материал Номер партии Номер плавки отливок Номер партии Номер партии материала материала Номер плавки Номер плавки Номер партии отливок Свежий металл ПСН бракованных отливок Возврат Брак Номер партии отливок Рис. 1. Схема идентификации и прослеживаемости учета материалов, сплавов и отливок Т.К. Гиндуллина, М.С. Демченко, И.Ф. Иванова Реинжиниринг процесса… Документ «Сопроводительный наряд на материал» имеет стандартную форму и не подлежит изменению.

Сопроводительная карта партии сплава должна содержать следующие атрибуты:

1.Номер документа = номер партии сплава.

2.Материалы:

Номер партии материала.

Количество свежего металла (кг).

Номер плавки Объем возврата (кг).

Номер партии отливок Количество 3. Информация о технологических операциях.

Сопроводительная карта партии отливок должна иметь атрибуты:

1. Номер документа = номер партии отливок.

2.Материалы:

2.1 Номер плавки 3. Общий вес партии 4. Количество деталей в партии 5. Информация о технологических операциях Перечисленные атрибуты сопроводительных документов пре образуются в поля сеансов ИСУП BAAN, реализующих партионный учет материальных единиц в электронном виде.

Для отображения структуры и содержания информации, необ ходимой для ведения учета в партионной форме, воспользуемся ме тодом информационного моделирования.

2.2.2 Информационная модель подсистемы партионного учета движения материальных единиц в литейном цехе Основные сущности информационной модели – «Изделие» и «Сопроводительный документ для изделия». С точки зрения учета материальных единиц в литейном цехе различают разные виды из делий: материал, сплав, отливка. В связи с партионной формой движения учета выделяются сущности «Партия сплава», «Партии отливок», «Партия материала». Идентификация этих сущностей ве дется по номеру партии. Сплав состоит из нескольких компонентов.

Сущность «Компонент сплава» хранит информацию о материальных единицах, использованных для изготовления конкретной партии сплава. Компонентами могут являться изделия различных видов из рассмотренных: свежий материал, возвратный сплав, бракованные ISBN 5-86911-268-0. УПРАВЛЕНИЕ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ. Уфа, 2009 отливки, годные для переплавки. Это отображается связью типа «1:М» между сущностями «Компонент сплава» и «Изделие». Расход сплава на отливки отображается сущностью «Талон расхода». Талон расхода – это документ, являющийся приложением к сопроводи тельной карте на сплав.

Каждое изделие имеет собственный сопроводительный доку мент. Поэтому, аналогично классификации изделий, существует классификация сопроводительных документов. Различные виды до кументов: «Сопроводительный наряд» (сопровождает партию мате риала), «Сопроводительная карта» (оформляет процесс изготовления сплавов и отливок), «Приемо-сдаточная накладная» (сопровождает партии готовых отливок при межцеховом перемещении и бракован ные отливки при передаче на склад для дальнейшего использова ния при плавке). Сущность «Приемо-сдаточная накладная» имеет реквизит «Признак перемещения», который определяет характер перемещаемых изделий (брак или годная партия). На информаци онной модели отображены также сущности:

• «Цех» – отображает структурные подразделения литейного производства.

• «Сотрудник» – хранит информацию и сотрудниках, работающих в подразделениях.

• «Технологическая операция» – отображает технологические операции, необходимые для изготовления изделия.

• «Поставщик» – отображает информацию о поставщиках партий материалов.

Информационная модель подсистемы партионного учета пред ставлена на рис. 2.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Партионный учет, внедряемый в литейном производстве, должен охватить все материальные единицы, движущиеся по технологическому циклу: сплавы, отливки. Без этого партионный учет материалов при изготовлении сплава не имеет смысла. При обнаружении брака на стадии отливок, возможно, будет по номеру партии отливок «обратиться» к номеру партии сплава, из которых данные отливки изготовлены, и получить информация о партиях материалов, используемых при изготовлении сплава. Таким образом будет обеспечиваться технологическая прослеживаемость партии изделий.

Т.К. Гиндуллина, М.С. Демченко, И.Ф. Иванова Реинжиниринг процесса… Сотрудник Компонент сплава Сопровождается Сопр док-т для изделия Изделие Табельный номер № партии изделия (FK) Цех № сопр док-та № партии сплава (FK) Является № партии изделия Серия паспорта № цеха № партии изделия (FK) Ставит подпись Номер паспорта Включает Номер компонента в сплаве Вид P Участок Вид документа Фамилия Количество расхода сырья Наименование Вид Дата документа Имя Подпись (FK) Отчество P Z Z Должность Поставляет Вид документа № цеха (FK) Вид Получает Z Z Состоит из Сопр наряд Приемо-сдаточная накладная № сопр док-та (FK) № сопр док-та (FK) № партии материала (FK) Z Z Z Признак перемещения Номер требования № партии отливок (FK) Партия отливок Сопроводит карта Партия сплава Цех-получатель (FK) № партии отливок (FK) 1 № сопр док-та (FK) № партии сплава (FK) Z Цех-поставщик (FK) Фиксируется в Количество в партии Количество операций Количество сдано Количество компонентов Партия материала Общий вес № операции (FK) Количество принято Объем № партии материала (FK) Дата сдачи Дата принятия Марка Профиль Поставщик Размер Код поставщика Вес Изготавливается из Осуществляет Количество в партии Наименование ГОСТ/ТУ на поставку Расходуется на ОПФ Отображается в Срок годности до Адрес Поставщик (FK) P Поставляет Талон расхода Фиксируется в № сопр док-та (FK) Технологическая операция № талона № операции № партии отливок (FK) Рабочий центр № партии сплава (FK) Дата операции Объем сплава Имеет как приложение № цеха (FK) Дата Рис. 2. Информационная модель подсистемы партионного учета Обеспечение качества изготовляемых изделий станет на уровень выше, что не замедлит отразиться на экономических показателях деятельности предприятия. Кроме этого, внедрение ERP-BAAN V даст следующие резуль таты: возможность формирования оптимального набора компонентов шихты и снижение потерь материалов;

повышение технологического качества продукции;

повышение ритмичности производства и сни жение уровня незавершенного производства и складских запасов;

обеспечение прослеживаемости движения материалов и деталей.

В дальнейшем возможна интеграция BAAN V с внедряемой на ОАО «УМПО» PDM/PLM-системой, что позволит осуществлять управление жизненным циклом (ЖЦ) изделия в масштабе CALS технологий. Суть информационной интеграции состоит в том, что все автоматизированные системы, применяемые на различных стадиях ЖЦ, оперируют не с традиционными документами и даже не с их электронными отображениями (например, отсканированными чер тежами), а с формализованными информационными моделями, опи сывающими изделие, технологии его производства и использования.

ISBN 5-86911-268-0. УПРАВЛЕНИЕ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ. Уфа, 2009 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Абдикеев, Н.М. Реинжиниринг бизнес-процессов / Н.М. Аб дикеев, Т.П. Данько, С.В. Ильдеменов, А.Д. Киселев. М. : Эксмо, 2005. 592 с.

2. Гиндуллина, Т.К. О подходе к автоматизации литейного производства на машиностроительном предприятии / Т.К. Гиндуллина, М.С. Демченко. Уфа, 2006.

3. Евсеев, В.И. Материалы 7-го съезда литейщиков России / В.И. Евсеев. Новосибирск, 2005.

4. Зеленин, В. Кто сшил костюм, или об идентификации и про слеживаемости / В. Зеленин [Электронный ресурс] (http://quality.eup.ru/MATERIALY13/i&p.htm).

5. Найшуллер, Д. Прослеживаемость и идентификация в со временном производстве: шаг за шагом / Д. Найшуллер, Д. Пухов [Электронный ресурс] (http://www.industrialauto.ru/models/myarti cles/article.php?sryid=155).

ISBN 5-86911-268-0. УПРАВЛЕНИЕ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ. Уфа, АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ… УДК 681. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ КОНТРОЛЯ ОПЕРАТОРА ДЛЯ БЕЗОШИБОЧНОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ НЕФТЕПЕРЕКАЧИВАЮЩЕЙ СТАНЦИИ В.В. ГОРЮХИН, Н.М. ДУБИНИН* *Уфимский государственный авиационный технический университет Аннотация: В статье обосновывается необходимость внедрения систе мы поддержки оператора и анализа технологических режимов на неф теперекачивающие станции. Определяется общий перечень критиче ских ситуаций. На основании выбранных критериев из общего списка выделяется список критических ситуаций (КС) доступных оператору для парирования. Разрабатывается алгоритм контроля оператора в КС. Делаются основные выводы.

Ключевые слова: контроль оператора ;

критическая и аварийная си туация ;

парирование критической ситуации.

Процесс перекачки нефти является достаточно хорошо автома тизированным. Участие оператора в технологическом процессе предполагается в качестве контроллера за режимами работы и управляющего звена в предаварийных или критических ситуациях (КС). В этих ситуациях ошибки оператора, как правило, недопусти мы, так как аварии на опасных производственных объектах приво дят к значительным экономическим, экологическим и др. потерям.

Однако не все аварии возникают мгновенно, большая их часть раз вивается постепенно и поначалу протекает в скрытой форме, то есть в виде так называемой КС. Выполняя необходимые действия по па рированию КС, оператор может не допустить перехода КС в аварий ную ситуацию (АС). Для парирования КС оператору необходимо вы полнить ряд действий предписанных инструкцией по предотвраще нию АС. Состав, порядок и время исполнения этих действий строго определены. Однако, оператор, находясь в стрессовой ситуации, за частую не способен безошибочно выполнить необходимые корректи рующие действия, что может привести к возникновению аварии.

Для предотвращения возникновения перехода КС в АС по причине ошибочных действий оператора необходимы программные и аппа В.В. Горюхин, Н.М. Дубинин Разработка алгоритмов контроля оператора… ратные средства, помогающие оператору правильно оценивать те кущую ситуацию, контролировать выполняемые действия и гибко блокировать заведомо опасные команды.

Для решения этой задачи сначала необходимо определить об щий перечень КС, а затем выбрать из них те, которые могут быть доступны для парирования оператором [1] и разработать алгоритмы контроля.

В качестве определения критического состояния объекта управления мы определили отклонение значений основных техно логических параметров от их нормативных величин. Следовательно, общий перечень КС определяется как список отклонений от допус тимых значений параметров доступных для наблюдения оператору.

Фрагмент этого списка параметров представлен в табл. 1.

Таблица Часть списка параметров предаварийных режимов Выдержка времени, Контролируемый параметр Ед. изм. Величина КС/АС сек.

1. Температура подшипника С° 70 нет КС МНА С° 75 3 АС 2. Утечка нефти через торце- мм хода 50 нет АС вое уплотнение поплавка 3. Вибрация подшипника мм/сек 6,0 нет КС МНА мм/сек 7,1 5 АС 4. Осевое смещение ротора мм ±0,5 нет КС насоса мм ±1,0 5 АС 5. Давление масла системы кгс/см2 0,25 12 АС смазки 6. Сигнал невыполнения про- дискр. сиг + 10 АС граммы пуска МНА нал 7. Сигнал неисправности це- дискр. сиг + нет КС пей управления ВВ МНА нал ……… 56. Загазованность в помеще- 10 нет КС нии КРД 10 600 АС % НКПРП 30 нет АС На основании всего списка контролируемых параметров опре деляем общий список критических ситуаций в парировании которых оператор принимает решение и выполняет корректирующие дейст вия. Этот список может быть составлен по критерию опасности си туации.

ISBN 5-86911-268-0. УПРАВЛЕНИЕ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ. Уфа, Безопасность работы НПС характеризуется числом различных КС, вероятностью их возникновения и условной вероятностью воз никновения АС при возникновении КС.

Определим вероятность работы НПС в безопасном технологи ческом режиме по формуле [2]:

N Б = 1 P(КС ) * P(АС/КС ), i = где P(КС ) – вероятность возникновения КС;

P(АС/КС) – условная ве роятность возникновения АС при возникновении КС;

N – число возможных КС.

Из формулы видно, что имеется потенциал увеличения безо пасности работы. Для этого необходимо уменьшить каждую из со ставляющих величин.

Величина P(КС ) подразумевает возникновение любой КС, в том числе вызванной ошибочными действиями самого оператора.

P(КС ) = P(КС ОУ ) + P(КС СУ ) + P(КС ОП ), где P(КС ОУ ), P(КС СУ ), P(КС ОП ) – соответственно вероятности возникнове ния КС в самом объекте, в системе управления и в результате оши бочных действий оператора.

Как показывает анализ работы оператора в КС в различных сложных технических системах, величина P(АС/КС) может не удов летворять требованиям по уровню безопасности функционирования нефтеперекачивающей станции (НПС). По причине значительного количества опасных ошибок оператора.

Помогая оператору выполнять правильные действия, коррек тируя ошибки в соответствии с текущей ситуацией и блокируя заве домо опасные действия, возможно значительное уменьшение веро ятности P(АС/КС ), и, следовательно, обеспечение заданного уровня безопасности Б.

Анализ полного списка КС показывает, что часть из них может быть парирована оператором при условии правильного выполнения требуемых действий. Список этих ситуаций представлен в табл. 2.

На основании анализа списка КС можно сделать вывод о необ ходимости создания электронной системы поддержки безошибочно сти действий оператора. С этой целью возникает необходимость в формализации действий оператора на основе регламентирующих инструкций и карты уставок технологических параметров НПС в со ответствии с нештатными ситуациями [6, 7].

В.В. Горюхин, Н.М. Дубинин Разработка алгоритмов контроля оператора… Таблица Часть списка парируемых КС Резерв Наименование Степень Прогноз № Контролируемый параметр времени КС опасности КС до АС 1. Выход за норму Температура переднего и задне- t парир t КС Останов Отсутст температуры го подшипников электродвигате агрегата вует подшипника ля и насоса 2. Утечка нефти Высота хода поплавка емкости t парир t КС Останов Отсутст через торцевое сбора торцевых утечек агрегата вует уплотнение 3. Выход за норму Горизонтальная и вертикаль Останов Отсутст виброскорости ная вибрации передних и зад- t парир t КС подшипников них подшипников электродви- агрегата вует гателя и насоса 4. Выход за норму Давление на выходе насоса от- Затопле давления на вы- качки утечек ние на- Отсутст t парир t КС вует ходе насоса от- сосного качки утечек зала 5. Выход за норму Давление на входе МНС Останов Отсутст t парир t КС давления на НПС вует входе МНС ……… 48. Пожар в поме- Сигнал пожара в помещении Отсутст- Пожар на Не щении ССВД ССВД. вует НПС требуется Формализация предполагает представление алгоритма пари рования ситуации в виде граф-схемы на основе последовательности выполняемых действий с учетом проверки логических условий и временных ограничений. Пример алгоритма действий оператора по переходу с основного магистрального насосного агрегата на резерв ный представлен на рис. 1.

Следует заметить, что в алгоритме могут быть включены усло вия, которые инициируются верхними уровнями управления (раз решения из районных диспетчерских пунктов), кроме того, в алго ритме могут быть предусмотрены процедуры по фиксации всех от ветственных действий и команд оператора с целью анализа резуль татов парирования. На основании этого алгоритма и перечня воз можных ошибок разрабатывается алгоритм контроля оператора в выбранных КС. Он включает перечень подсказок, направленных на правильное и своевременное выполнение действий, набор необхо димых согласований по реализации команд и блокировки заведомо опасных команд ухудшающих процесс парирования КС. При этом блокировки носят гибкий характер, и оператор имеет возможность выполнить команду со ссылкой на причину из перечня разблокиро вок.

ISBN 5-86911-268-0. УПРАВЛЕНИЕ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ. Уфа, Рис. 1. Алгоритм действий оператора переключения МНА на резервный В.В. Горюхин, Н.М. Дубинин Разработка алгоритмов контроля оператора… В случае блокирования неопасных действий повторным вы полнением команды оператор может реализовать эту же команду.

Рассмотренная методика контроля действий оператора в КС позволяет обеспечить требуемый уровень безопасности протекания технологического процесса путем снижения числа не парируемых из-за ошибок оператора КС. Кроме того, из-за блокировки опасных ошибок исключается часть нештатных ситуаций и в результате уменьшается величина P(КСОП ). Так же не допускаются аварийные ситуации, возникающие из-за ложных срабатываний дискретных датчиков. В этом случае их достоверность должна быть подтвержде на оператором через систему контроля.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Дубинин, Н.М. Оценка надежности работы оператора в гибкой производственной системе при многошаговом контроле его действий / Н.М. Дубинин // Расчет и управление надежностью боль ших механических систем, Свердловск, УНЦ АН СССР, 1986. с. 74– 76.

2. Акиндеев, А.Е. Инженерно-авиационная служба и экс плуатация авиационного оборудования / А.Е. Акиндеев, В.Д. Кон стантинов и др. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1970.

3. Совалов, С.А. Противоаварийное управление в энергосис темах / С.А. Совалов, В.А. Семенов. М. : Энергоатомиздат, 1988. с.

4. Владимерович, Ю.А. Общие положение и методика оценки надежности выполнения оператором действий по предотвращению или ограничений последствий аварий / Ю.А. Владимерович. С-Пб. :

ЛАЭС, 2001. 20 с.

5. Swain, A.D. Handbook of Human Reliability with Emphasis on Nuclear Power Applications / A.D. Swain, H.E. Guttman.

NUREG/CR-1278 Sandia National Laboratories, Albuquerque, USA, 1983.

6. РД 153-39.04-056-00 Правила технической эксплуатации ма гистральных нефтепроводов.

7. Карта уставок технологических защит, блокировок и сигна лизации оборудования и сооружений НПС и МН. 2007.

О.Д. Лянцев, И.А. Каримов Система управления разгоном авиационного… АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ… УДК 519.8 : [621.452 : 681.5] СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ РАЗГОНОМ АВИАЦИОННОГО ТРДД О.Д. ЛЯНЦЕВ, И.А. КАРИМОВ* *Уфимский государственный авиационный технический университет Аннотация: Предложен способ синтеза цифровой системы управле ния разгоном авиационного двухвального двигателя на основе раз ностного уравнения для ускорения частоты вращения ротора высо кого давления. Его особенностью является отсутствие использования производных выше первого порядка в динамической структуре сис темы управления. Обсуждаются результаты математического моде лирования САУ разгоном газогенератора турбореактивного двухкон турного двигателя (ТРДД).

Ключевые слова: система управления ;

газогенератор ;

турбореак тивный двухконтурный двигатель.

ВВЕДЕНИЕ В современных системах автоматического управления газотур бинными двигателями (САУ ГТД) в соответствии с техническим за данием на разработку, как правило, предусмотрен канал управле ния переменными режимами работы двигателя – запуском и прие мистостью, воздействующий на расход рабочего топлива. Синтез САУ ГТД для переменного режима состоит из двух частей: из опре деления закона (оптимального) подачи топлива, обеспечивающего наилучшую приемистость и реализации полученного закона подачи топлива с помощью САУ и топливодозирующей аппаратуры. Вы бранный закон изменения расхода топлива должен обеспечить мак симально возможный крутящий момент турбокомпрессора и учиты вать границы его устойчивой работы, а также ограничения по пере греву турбины и срыву пламени в камере сгорания. Из теории дви гателей известно, что выбранную траекторию разгона можно ап проксимировать несколькими аналитическими выражениями (ком плексами параметров), определяющими требуемый расход топлива при разгоне в зависимости от параметров рабочего процесса двига теля. Системы разгона, работающие по таким законам, позволяют ISBN 5-86911-268-0. УПРАВЛЕНИЕ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ. Уфа, 2009 более полно использовать возможности двигателя. Среди этих ком плексов особое место занимают комплексы на базе функциональных зависимостей ускорения частоты вращения ротора турбокомпрессора от различных двигательных параметров, поскольку они позволяют учитывать нестационарный характер характеристик двигателя и разгонять двигатель вдоль границы газодинамической устойчиво сти.

Предполагается, что такой закон изменения подачи топлива известен и ставится задача его реализации с помощью имеющейся топливодозирующей аппаратуры и, подлежащего определению, цифрового регулятора. Задача синтеза регулятора разгона является актуальной, поскольку всегда стремятся провести траекторию разго на как можно ближе к границе помпажа, поэтому неучтенные от клонения от расчетного закона дозирования топлива могут перевес ти двигатель в неустойчивую область работы, что допускать нельзя.

Известная же структура такого регулятора на основе изодромного звена позволяет обеспечить точность выполнения заданной траекто рии разгона не превышающей 18% – 25% из-за невозможности с вы сокой точностью вычислять производные высоких порядков. Так как современные САУ ГТД являются цифровыми, нужно использовать процедуру прямого цифрового синтеза регулятора, а не проводить его на базе аналогового прототипа, что также должно повысить точ ность регулирования. Далее рассматривается метод синтеза дис кретного регулятора разгона двигателя без использования произ водных высокого порядка.

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ Исходная математическая модель объекта управления (ТРДД) включает в себя динамическую модель газогенератора и модель то пливодозирующей аппаратуры. Модель газогенератора представля ет собой комплекс кусочно-линейных векторно-матричных уравне ний, описывающих динамику двигателя в различных рабочих точ ках – от запуска до максимального режима. Поскольку в промежут ках между узловыми точками параметры модели газогенератора рассчитываются с помощью линейной интерполяции, то модель га зогенератора можно представить в виде следующей системы нели нейных уравнений:

О.Д. Лянцев, И.А. Каримов Система управления разгоном авиационного… n1 (n2 ) & a11 (n2 ) a12 (n2 ) a13 (n2 ) n1 (n2 ) n2 (n2 ) & a21 (n2 ) a22 (n2 ) a23 (n2 ) = n2 (n2 ) ;

* (n2 ) a31 (n2 ) a32 (n2 ) a33 (n2 ) Gt (n2 ) k Tг* (n2 ) a41 (n2 ) a42 (n2 ) a43 (n2 ) n1 (n2 ) = n1 n1pr (n2 );

n2 (n2 ) = n2 n2pr (n2 );

(1) * pr * pr * ( n 2 ) = * (n2 );

Tг* (n2 ) = Tг* Tг (n2 );

k k k Gt (n2 ) = Gt Gtpr (n2 ).

Здесь n1 – частота вращения ротора низкого давления, n2 – час тота вращения ротора высокого давления, * – степень повышения k давления воздуха за компрессором, Tг – температура газов за тур * биной низкого давления, Gt – расход топлива, n1pr, n2pr, * pr, Tг* pr, Gtpr – k значения соответствующих параметров на статических режимах.

Модель топливодозирующей аппаратуры представляет собой модель насоса-дозатора, состоящего из сервомотора и дозирующей иглы со следующими передаточными функциями:

Gt ( s ) WНР ( s ) = = WСМ ( s ) W ДИ ( s ) ;

I ( s ) ( s ) k k WСМ ( s ) = = 1=11;

(2) I ( s ) s + 1 1 s + Gt ( s ) k W ДИ ( s ) = =, ( s ) 2 s + где s – оператор Лапласа;

WHP (s ) – передаточная функция насоса регулятора;

WСМ (s ) – передаточная функция сервомотора;

WДИ (s ) – передаточная функция дозирующей иглы;

Gt (s ) – изменение дози руемого расхода топлива (кг/ч);

I (s ) – изменение тока управления сервомотором (мА);

(s ) – изменение перемещения дозирующей иглы (мм).

Заданы значения параметров передаточных функций: k1 = 0, ± 0,12 – коэффициент усиления по перемещению сервомото ра (мм/мА);

1 = 10±3 – постоянная времени сервомотора (с);

k 2 = 250 +50 – коэффициент усиления по расходу топлива (кг/ч·мм);

ISBN 5-86911-268-0. УПРАВЛЕНИЕ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ. Уфа, 2009 0,1 – постоянная времени дозирующей иглы, определяющей расход топлива (с).

Модель стартера задается добавкой M СТ к параметру модели двигателя n2, величина которой рассчитывается по соотношению:

& M СТ = 31,0 (18,2 0,0014 n2 ).

Стартер отключается при частоте вращения n2 равной 49%.

СИНТЕЗ ДИСКРЕТНОГО РЕГУЛЯТОРА РАЗГОНА Для проведения синтеза цифрового канала разгона необходимо получить, на основе соотношений (1), разностное уравнение для дви гательного параметра n2. Частота выдачи управляющего воздейст & вия в цифровой САУ принята равной 40 Гц, то есть =0,025 с.

Для разработки цифрового регулятора разгона, по методике, из ложенной в [1], была получена дискретная модель двигателя, вклю чающая разностное уравнение для параметра n2, подлежащего ре & гулированию:

n1 (i + 1) d d d a11 (i ) a12 (i ) a13 (i ) n2 (i + 1) a 21 (i ) a22 (i ) a23 (i ) n1 (i ) d d d * (i + 1) = a31 (i ) a32 (i ) a33 (i ) n2 (i ) ;

d d d k d a 41 (i ) a42 (i ) a43 (i ) Gt (i ) d d Tг* (i + 1) (3) a51 (i ) a52 (i ) a53 (i ) d d d n2 (i + 1) & n1 (i ) = n1 (i ) n1pr (i );

n2 (i ) = n2 (i ) n2pr (i );

pr pr * (i ) = * (i ) * (i );

Tг* (i ) = Tг* (i ) Tг* (i );

k k k Gt (i ) = Gt (i ) Gtpr (i ).

Согласно процедуре синтеза дискретной системы управления [1], для того, чтобы получить разностное уравнение регулятора раз гона необходимо воспользоваться выражением для параметра n2 (i + 1) из (3). В результате проведенной процедуры синтеза полу & чено следующее разностное уравнение регулятора:

[n2pr (i ) n2 (i )] h & & Gt (i ) = d a53 (i ), (4) a51 (i ) [n1 (i ) n1 (i 1)] a52 (i ) [n2 (i ) n2 (i 1)] d d d a53 (i ) О.Д. Лянцев, И.А. Каримов Система управления разгоном авиационного… Lди (i ) = Lди (i 1) + Gt (i ) / k 2. (5) pr pr Уравнение (4) определяет необходимое изменение расхода топ лива Gt (i ) на i-м такте управления, чтобы ликвидировать возник шее рассогласование n2pr (i ) n2 (i ) между заданным значением уско & & рения вращения ротора высокого давления и его текущим значени ем. Уравнение (5) определяет новое положение дозирующей иглы, при котором будет обеспечиваться требуемый расход топлива. Па раметр h, включенный в состав уравнения (4), выполняет функцию настраиваемого коэффициента усиления.

Расчет текущего значения n2 (i ) целесообразно проводить мето & дом простой разности, поскольку при разгоне двигателя значение производной частоты вращения значительно превосходит значение продифференцированных шумов измерения частоты вращения ро торов двигателя.

Структурная схема регулятора разгона представлена на рис. 1.


Рис.1. Структурная схема регулятора разгона.

Параметры a51, a52, a53 в (4) являются коэффициентами нелиней d d d ной дискретной модели двигателя для параметра n2 (i + 1) и зависят & от режима работы и внешних условий. Зависимость a51, a52, a53 от d d d ISBN 5-86911-268-0. УПРАВЛЕНИЕ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ. Уфа, 2009 внешних условий выражается известными соотношениями газоди намического подобия [2]. Зависимость a51, a52, a53 от режима работы в d d d диапазоне от запуска до максимального режима была аппроксими рована следующими полиномами:

a51(i) = 4,371092784e-13 n2 (i ) + 1,094786374e-08 n22 (i ) d, 6,603054089e-05 n2(i) + 5,043828547e- a52(i) = 5,770098243e-13 n2(i) 8,213541061e-09 n22(i) + d, + 1,616381885e-04 n2(i) 1,343311925e- a53(i) = 2,006335087e-12 n2(i) 1,690253318e-07 n22(i) + d.

+ 2,761174665e-03 n2(i) 1,161564247e- РАЗРАБОТКА КАНАЛА УПРАВЛЕНИЯ СЕРВОМОТОРОМ Вследствие того, что постоянная времени сервомотора ( 1 = 10 с) в модели насоса-регулятора (2) на два порядка больше по сравнению с постоянной времени дозирующей иглы (2 = 0,1 c), необходимо ее скомпенсировать, чтобы обеспечить малое значение времени регу лирования (tp 1 с). Кроме того, значительный разброс возможных значений коэффициента передачи k1 и постоянной времени 1 дела ют необходимым обеспечить нечувствительность системы к этим факторам, например, путем создания канала управления сервомо тором насоса-регулятора.

В структуре канала управления сервомотором расхода топлива целесообразно использовать информацию о положении дозирующей иглы, так как в составе топливодозирующего агрегата имеется дат чик, измеряющий этот параметр. Использование обратной связи яв ляется обычным решением поставленной задачи.

В структуре канала управления в связи с его особенностями реализации в цифровой аппаратуре присутствует задержка 0,052 с при передаче сигнала о положении иглы по информационно измерительным каналам. Структурный и параметрический синтез проводился по процедуре, изложенной в [1], и состоял из двух эта пов. Первый этап заключался в получении дискретной модели сер вомотора при временной дискретизации равной величине 0,052 с.

Этот этап позволил определить структуру канала и его основные па раметры. На втором этапе структура и параметры регулятора были скорректированы таким образом, чтобы обеспечить требуемые запа сы устойчивости и отсутствие перерегулирования для всех возмож ных сочетаний значений параметров модели сервомотора. Для этого О.Д. Лянцев, И.А. Каримов Система управления разгоном авиационного… используются два форсирующих звена – в прямой цепи и в цепи об ратной связи. В структуру канала также включено функциональное звено, компенсирующее наличие зоны нечувствительности в модели сервомотора. Схема канала управления сервомотором представлена на рис.2.

Форсирующее звено в прямой цепи компенсирует общую инер ционность сервомотора и дозирующей иглы. Передаточная функция этого форсирующего звена:

Y ( z ) 4,762 z 4, W1 ( z ) = 1 =.

z 0, X 1 ( z) Его реализация для использования в управляющей программе:

Y1 (i ) = 0,3708 Y1 (i 1) + 4,762 X 1 (i ) 4,133 X 1 (i 1) Форсирующее звено в цепи обратной связи устраняет перерегу лирование переходного процесса при больших значениях коэффи циента передачи сервомотора и малых значениях постоянной вре мени. Его передаточная функция имеет вид Y ( z ) 1,154 z 0, W2 ( z ) = 2 =, z 0, X 2 ( z) а разностное уравнение представляется в виде:

Y2 (i ) = 0,6183 Y2 (i 1) + 1,154 X 2 (i ) 0,7722 X 2 (i 1).

МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ Синтезированная система управления разгоном исследовалась с помощью моделирования переходных процессов на цифровых моде лях системы управления. Цифровая модель содержала объект управления, описываемый уравнениями (1), разработанный канал управления сервомотором и синтезированный регулятор разгона.

На первом этапе проводились исследования разработанного ка нала управления сервомотором. Программа исследований включала изучение влияния на качество переходных процессов и запасов ус тойчивости параметров канала и временного запаздывания в ин формационно-измерительных каналах.

Основные характеристики разработанной схемы: переходные процессы монотонные без перерегулирования во всем диапазоне из менения параметров сервомотора, их длительность 0,17с – 0,6 с, за пасы устойчивости по коэффициенту усиления 10,6 дб – 16,7 дб, по фазе 68,6 гр – 80,3 гр.

ISBN 5-86911-268-0. УПРАВЛЕНИЕ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ. Уфа, 2009 Рис. 2. Структурная схема регулятора сервопривода О.Д. Лянцев, И.А. Каримов Система управления разгоном авиационного… На рис.3 представлены переходные процессы, вызванные еди ничным ступенчатым воздействием: 1 – при коэффициенте передачи передаточной функции сервомотора равном 0,44 и постоянной вре мени 7 с;

2 – при коэффициенте передачи передаточной функции сервомотора равном 0,32 и постоянной времени 10 с;

3 – при коэф фициенте передачи передаточной функции сервомотора равном 0, и постоянной времени 13 с.

Таким образом, требования технического задания к регулятору расхода топлива по динамике и запасам устойчивости выполняются.

Рис. 3. Переходные процессы в канале управления сервомотором Для дальнейшего повышения нечувствительности характери стик канала управления к изменению параметров сервомотора це лесообразно использовать алгоритм пассивной адаптации канала к изменяющимся характеристикам сервомотора.

На втором этапе исследований поводилось моделирование про цессов запуска и разгона двигателя до максимального режима для изучения влияния параметров системы на точность выполнения за данной программы регулирования.

На рис. 4 показан график изменения частоты вращения ротора высокого давления при приемистости от запуска до максимального режима при h = 0,25. На графике выделены четыре основных этапа циклограммы запуска: 1-й – от 0 с до 16 с – раскрутка стартером, ISBN 5-86911-268-0. УПРАВЛЕНИЕ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ. Уфа, 2009 2-й – от 16 с до 20 с – розжиг камеры сгорания, 3-й – с 20 с до 49 с – работа канала разгона, 4-й – с 49 с по 64 с – работа канала степени повышения давления k*.

Рис.4. Переходной процесс по n2 при запуске и разгоне двигателя Рис.5. Переходной процесс по n2 при запуске и разгоне двигателя & О.Д. Лянцев, И.А. Каримов Система управления разгоном авиационного… На рис. 5 представлен график изменения заданного значения (прерывистая линия) и текущего значения ускорения частоты вра щения ротора высокого давления. Колебательный характер процесса в конце приемистости вызван возмущениями по производной при переходе с одной кусочно-линейной модели двигателя на другую.

Расчет показывает, что погрешность регулирования ускорения частоты вращения не превышает 1%.

ВЫВОДЫ Разработана структурная схема и определены параметры циф рового регулятора ускорения частоты вращения ротора высокого давления ТРДД, в алгоритме функционирования которого отсутст вует необходимость вычисления производных выше первого порядка для обеспечения высоких динамических характеристик. Из-за осо бенностей используемой топливодозирующей аппаратуры разрабо тана и исследована структура и определены параметры канала управления сервомотором для применения в канале разгона. Иссле дованы характеристики канала регулирования ускорения частоты вращения ротора высокого давления. Показано, что погрешность ре гулирования ускорения частоты вращения не превышает 1%.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Лянцев, О.Д. Синтез нелинейных многосвязных систем управления газотурбинным двигателем методами математического программирования / О.Д. Лянцев // МЕХАТРОНИКА. 2001. № 6.

С. 16–20.

2. Любомудров, Ю.В. Применение теории подобия при про ектировании систем управления ГТД / Ю.В. Любомудров. М. : Ма шиностроение, 1971. 200 с.

ISBN 5-86911-268-0. УПРАВЛЕНИЕ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ. Уфа, 2009 АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ… УДК 519.8:665. К ВОПРОСУ ПРОГРАММНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ НЕЛИНЕЙНОЙ МОДЕЛИ НЕФТЕПЕРЕКАЧИВАЮЩЕГО АГРЕГАТА Е.Е. КУЗНЕЦОВА* *Уфимский государственный авиационный технический университет Аннотация: Проведен сравнительный анализ точности моделирова ния переходных процессов в нелинейной цифровой модели промыш ленного агрегата для перекачки нефтесодержащих жидкостей в зави симости от численного способа решения дифференциальных уравне ний. Рассматриваются два способа их решения: прямое численное ин тегрирование и использование якобиана нелинейной системы. В обо их случаях исследовалась зависимость точности моделирования пере ходных процессов от величины шага интегрирования. Приведены ре зультаты экспериментальных исследований.

Ключевые слова: нелинейные модели ;

математическое и цифровое моделирование Современное состояние предприятий нефтедобычи характеризу ется увеличением обводненности продукции и уменьшением дебитов скважин, что приводит к росту издержек добычи нефти. Одним из возможных способов снижения издержек является применение ме тодов оптимизации работы оборудования, для чего необходима раз работка и внедрение оптимальных цифровых систем автоматическо го управления нефтепромысловыми объектами. Решение этой зада чи включает разработку моделей объектов управления, в первую очередь нелинейных, для синтеза регуляторов и для моделирования систем управления на цифровых вычислительных машинах.

В работе приведены результаты исследования двух методов рас чета систем нелинейных дифференциальных уравнений, описы вающих объект управления. Первый метод основан на прямом ин тегрировании исходных дифференциальных уравнений. Второй ме тод использует якобиан нелинейной системы для получения чис ленного решения [1]. В обоих случаях исследовалась точность моде лирования динамических процессов в зависимости от величины ша га интегрирования. В качестве примера объекта управления рас Е.Е. Кузнецова К вопросу программной реализации математической… сматривается перекачивающий агрегат, который используется для перекачки нефти и других промысловых жидкостей и включающий центробежный насос (ЦН) и приводной электрический асинхронный двигатель. Математическая модель насосного агрегата, включаю щая модель насоса и модель двигателя приведена в [2].


Моделирование динамических процессов с помощью этой модели объекта управления на цифровых вычислительных машинах может осуществлятся различными способами, например, численным интегрированием исходных нелинейных уравнений, либо двойным интегрированием дифференциальных уравнений, содержащих якобианы исходных нелинейных дифференциальных уравнений, либо решением разностных уравнений.

Выбор метода численного решения нелинейных дифференциальных уравнений должен основываться на том, что численное интегрирование легче применить для цифрового моделирования непрерывных процессов по сравнению с использованием разностных уравнений [1]. Кроме того, при выборе метода, основанного на численном интегрировании необходимо учи тывать влияние шага интегрирования на точность динамических процессов.

Исследование двух моделей, одна из которых была основана на прямом интегрировании, а вторая на методе двухкратного интег рирования, включало получение переходных процессов, вызванных ступенчатым изменением мощности электрического тока при раз ных значениях параметра интегрирования (в диапазоне от 0,001 с до 0,1 с). Затем динамические процессы в каждой модели сравнива лись с аналогичными процессами в непрерывной модели, получен ными с шагом интегрирования = 0,001 с. По полученным экспери ментальным данным определялась максимальная ошибка модели рования динамических процессов.

На рис. 1 проведены графики зависимости максимальной ошибки отклонения переходных процессов по относительному рас ходу перекачиваемой жидкости q, вызванных ступенчатым измене нием подводимой мощности, в зависимости от величины параметра интегрирования (в диапазоне от 0,001 с до 0,1 с). Сплошной линией изображен график, полученный в результате исследования модели, полученной методом двухкратного интегрирования, а пунктиром изображен график, полученный на модели, основанной на одно кратном прямом интегрировании.

ISBN 5-86911-268-0. УПРАВЛЕНИЕ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ. Уфа, 2009 Рис. 1. Максимальная ошибка моделирования процессов по q, при изменении параметра (в диапазоне от 0,001 с до 0,1 с) Рис. 2. Максимальная ошибка моделирования процессов по при изменении параметра (в диапазоне от 0,001 с до 0,1 с) Е.Е. Кузнецова К вопросу программной реализации математической… Таким образом, ошибка в решении дифференциальных урав нений, описывающих расход жидкости, линейно увеличивается с ростом значения параметра интегрирования и достигает при = 0,1 с 6% при однократном классическом интегрировании и 39% при использовании якобианов.

На рис. 2 проведены зависимости максимальной ошибки от клонения переходных процессов по относительной скорости враще ния вала приводного двигателя, вызванных ступенчатым изме нением подводимой мощности W, при изменении параметра интег рирования в диапазоне от 0,001 с до 0,1 с. Полученные процессы сравнивались с аналогичными в непрерывной модели при шаге ин тегрирования = 0,001. Графики совпадают, из чего можно заклю чить, что применение разных методов решения дифференциальных уравнений не влияет на точность переходных процессов по относи тельной скорости вращения вала приводного двигателя.

Результаты исследования показали, что применение якобиа нов для численного интегрирования дифференциальных уравнений, определяющих расход жидкости, дает менее точное решение по сравнению с однократным интегрированием. Таким образом, при менение метода двойного интегрирования в данном случае нецеле сообразно.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ На основе метода двойного интегрирования и метода, исполь зующего прямое классическое интегрирование, разработаны дис кретные нелинейные модели объекта управления, состоящего из центробежного насоса и приводного двигателя.

Проведено экспериментальное исследование разработанных дискретных моделей путем имитационного моделирования парал лельно в двух вычислительных средах – Fortran PowerStation 4.0 и Matlab 6.5 для обеспечения достоверности получаемых результатов.

В ходе экспериментального исследования установлено, что ошибка расчета динамических характеристик нелинейной модели насосного агрегата линейно растет при увеличении шага интегриро вания исходных дифференциальных уравнений. При изменении шага интегрирования модель, полученная при помощи метода, ис пользующего якобиан нелинейной системы, дает более грубое реше ние по расходу жидкости, чем модель, полученная прямым интегри ISBN 5-86911-268-0. УПРАВЛЕНИЕ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ. Уфа, 2009 рованием. При расчете скорости вращения вала приводного двига теля оба метода дают одинаковую точность решения.

Таким образом, для моделирования динамических процессов в модели объекта управления, состоящего из центробежного насоса и приводного двигателя, целесообразно использовать классическое интегрирование исходных нелинейных дифференциальных уравне ний, как обеспечивающего более точный результат.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Смит, Дж. М. Математическое и цифровое моделирование для инженеров и исследователей / Дж. М. Смит. М. : Машиностроение, 1980. 271 с.

2. Кузнецова, Е.Е. Дискретная нелинейная модель нефтепере качивающего агрегата / Е.Е. Кузнецова, О.Д. Лянцев // Управление в сложных системах : межвуз. науч. сб. УГАТУ, 2008. С. 84–89.

А.А. Аюпов, Л.Е. Родионова, А.Р. Фахруллина Моделирование … УПРАВЛЕНИЕ В СОЦИАЛЬНЫХ И ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ УДК 624.001. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ А.А. АЮПОВ, Л.Е. РОДИОНОВА, А.Р. ФАХРУЛЛИНА* *Уфимский государственный авиационный технический университет Аннотация: В статье рассматривается направление деятельности предприятий с учетом условий природно-экологических факторов.

Ключевые слова: неопределенность, динамическое равновесие, производ ственная оптимизация Под неопределенностью понимаются природно-климатические и рыночные факторы, влияющие на эффективность деятельности аг рохозяйств.

Как известно, в отличие от других отраслей промышленности, производственный цикл сельхозпредприятий подчиняется климати ческим условиям и носит длительный характер. Это навязывает ряд ограничений в гибкости управления производством и оказывает су щественное влияние на финансово-экономическое положение пред приятия. Финансово-экономическое состояние характеризует плате жеспособность, устойчивость организации и основывается на анали зе имущества предприятия. Основной подход к оценке финансовой устойчивости делается на способности предприятия гарантировать свою платежеспособность независимо от случайностей рыночной или иной конъюнктуры. Платежеспособность осуществляется на основе ликвидности оборотных средств. К оборотным средствам относятся денежная наличность, готовая продукция, производственные запа сы, незавершенное производство, расходы будущих периодов и т.д.

(табл. 1).

Для сельскохозяйственных предприятий основную долю оборот ных средств составляют главным образом оборотные производствен ные фонды. Сюда входят горюче-смазочные материалы, средства, заложенные в виде посевных материалов, удобрений и т. д. Поэтому, любые неблагоприятные погодные условия могут значительно усу ISBN 5-86911-268-0. УПРАВЛЕНИЕ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ. Уфа, 2009 губить финансово-экономическое положение рассматриваемого предприятия. Если к этому добавить, что часть выращиваемой про дукции, в зависимости от специализации производства, идет на внутреннее потребление (например, откорм скота), тогда положение хозяйства может оказаться очень тяжелым. Для стабилизации фи нансового положения и снижения рисковых ситуаций необходима, как нам думается, диверсификация производства предприятия. Хо тя, следует отметить, в научных кругах широко обсуждается на правленность на узкоспециализированное развитие агрохозяйств.

Таблица Структура фондов предприятия Производственные фонды Фонды обращения Основные средства Оборотные средства Основные производственные фонды Оборотные Фонды производственные фонды обращения Готовая продукция Производственные Расходы будущих Незавершенное оборудования Прочие ОПФ производство Сооружения Денежные периодов Машины средства Здания запасы Согласно нашему видению, используя системный подход, нами построена небольшая модель, которая позволяет во взаимосвязи оп ределить и оценить различные элементы процесса сельскохозяйст венного производства. Под элементами системы понимаются при родно-климатические и производственно-экономические факторы.

Климатические условия (температура воздуха, количество выпав ших осадков, влажность воздуха) входят в систему как внешние эле менты. Изменение этих переменных влечет за собой изменение во всей системе взаимосвязанных показателей, таких как урожайность культур, продуктивность скота и т. д. (рис. 1).

Модель на рис. 1 строилась с учетом производственно экологической оптимизации, под которой понимается динамическое равновесие экологических компонент достигаемых путем сбаланси рованной эксплуатации и рационального соотношения природно хозяйственных объектов территории хозяйства.

А.А. Аюпов, Л.Е. Родионова, А.Р. Фахруллина Моделирование … Рис. 1. Модель сельскохозяйственного производства При таком подходе к организации производственной деятельно сти в нашей модели можно выделить три самостоятельные подсис темы (блока) (рис. 2).

Рис.2. Схема модели территориального развития производства Первый блок включает компоненты, которые отвечают за орга низационно-технологический потенциал и производственную мощ ность системы. Это основные производственные и оборотные фонды предприятия представленные в виде зданий, сооружений, производ ственных запасов. Второй блок является организационно экологическим и определяет надежность функционирования всей системы. Сюда входят мероприятия по поддержанию системы на уровне необходимого для воспроизводства продукции и снижения рисковых ситуаций, связанных с воздействием различных, разно ISBN 5-86911-268-0. УПРАВЛЕНИЕ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ. Уфа, 2009 родных факторов. Это могут быть мелиорация почвы, посадка и уход за лесонасаждениями, расчета оптимальной структуры сельскохо зяйственного производства и т.д. Роль третьего состоит в корректи ровке совместной деятельности технологических и экологических компонент системы и может включать в себя, например, мероприя тия по строительству орошаемых систем. В формализованном виде это можно показать так:

P (t ), (a, a,..., a n ) n 1 n k G = F N n (t k ), (b1, b2,..., bn ) min n U (t ), (d, d,..., d n ) n 1 n k где P – затраты по поддержанию производственного потенциала системы требуемые для производства продуктов (a1, a2,…, an);

N – уровень риска сбоя системы в результате изменения факторов (b1, b2,…, bn);

U – необходимые мероприятия (d1, d2,…, dn) по поддержа нию производственного потенциала системы;

tk – последний интер вал моделирования.

Максимальная эффективность системы будет находиться в об ласти минимальных эксплуатационных затрат и оптимального эко логического воздействия на окружающую среду необходимых для устойчивого развития системы. Это, в свою очередь, обеспечит ми нимальные риски и высокую надежность функционирования всей системы. И следует отметить, что в целях наглядности, на рис. представлена упрощенная модель, которая учитывает только мате риальные потоки и не показаны блоки, отвечающие за корректное поведение модели.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Леоненков, А. В. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzyTECH / А. В. Леоненков. – СПб.: БХВ-Петербург, 2003. – 736 с.

2. Прыкин, Б.В. Технико-экономический анализ производства : учеб. для вузов / Б.В. Прыкин. М. : ЮНИТИ-ДАНА, 2003. 476 с.

3. Реймерс, Н.Ф. Природопользование : Словарь-справочник / Н.Ф. Реймерс. М. : Мысль, 1990. 637 с.

ISBN 5-86911-268-0. УПРАВЛЕНИЕ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ. Уфа, 2009 УПРАВЛЕНИЕ В СОЦИАЛЬНЫХ И ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ УДК 624. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ УЧЕБНЫМ ПРОЦЕССОМ Д.В. АНТОНОВ* *Уфимский государственный авиационный технический университет Аннотация: В статье приводится описание проблемы лицензирова ния программного обеспечения, рассматриваются возможности со кращения числа закупаемых лицензий путем организации храни лища больших объемов данных.

Ключевые слова: образование ;

Web-портал ;

OLAP-технология ;

хра нилище данных ;

бизнес-процессы ;

система массового обслуживания.

В последнее время резко возрос интерес к проблемам построе ния автоматизированных систем управления учебным процессом. С одной стороны, это связано со значительным прогрессом в области вычислительной техники, программного обеспечения и систем теле коммуникаций, а с другой тем, что повышение степени автоматиза ции многих функций учебного процесса обострило проблему взаимо действия и зависимости человека от автоматизированной системы управления.

При проведении лабораторных практикумов требуется посто янная коррекция персоналом кафедры состава программного обес печения, размещенного на ЭВМ. Так при наличии 5 дисплейных классов по 10 ЭВМ в каждом, при реализации всех форм и уровней обучения студентов*, по разным специальностям, возникают про блемы по проведению занятий, то есть своевременная установка требуемого ПО. Учитывая необходимость установки лицензионных копий и формирования определенных сетевых взаимодействий этого ПО, а также необходимость устранения возникающей несовместимо сти работы различных приложений требует жесткой регламентации проведения указанных выше работ на основании имеющегося рас писания занятий.

Д.В. Антонов Разработка модели автоматизированной системы управления… Анализ данных показал необходимость построения эффектив ного человеко-машинного интерфейса.

В различных дисплейных классах, установлены, как правило, отличающиеся по конфигурации ЭВМ с различными операционны ми системами, объединенные в общую кафедральную сеть, с реали зацией Internet и Intranet технологий, постоянные проблемы созда ют вирусы, технические сбои в оборудовании, требуют соответствую щего уровня подготовки персонала и больших затрат времени на тестирование и проверку работоспособности ПО и ЭВМ.

Таким образом, для решения этих проблем необходимо:

1) Наличие необходимого актуального ПО, с соответствующей современным требованиям, системой управления его установкой;

2) Постоянное обучение персонала;

3) Постоянное совершенствование, как состава ЭВМ, так и технического оснащения и конфигурации сети.

Наиболее эффективной на сегодняшний день является органи зация АСУ учебным процессом. Система должна для проведения практикума посредством персонала согласно расписанию устанав ливать на определенные рабочие места в дисплейных классах тре буемое программное обеспечение и затем удалять его.

Учитывая, что число закупленных лицензий значительно меньше числа рабочих мест имеющихся в дисплейных классах, не обходимо устанавливать ПО только в одном дисплейном классе с учетом имеющихся технических возможностей оборудования.

Таким образом, при создании такой системы возникает про блема переноса лицензии на различные рабочие места, что требует проводить исследования для каждого программного продукта на предмет установки и использования различных системных файлов, содержащих информацию о лицензии.

При этом существует проблема анализа больших объёмов данных, имеющих сложную структуру. Помочь в решении данной проблемы могут системы поддержки принятия решений, основанные на использовании технологии хранилищ данных, которая должна способствовать решению проблемы использования массивов накоп ленной информации, улучшить аналитические и прогнозирующие показатели.

Для более быстрого и эффективного анализа информации нахо дящейся в хранилище данных наиболее целесообразно применение методов OLAP-технологии и представления данных в виде много мерного куба.

ISBN 5-86911-268-0. УПРАВЛЕНИЕ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ. Уфа, 2009 Одним из путей решения будет организация хранилища тре буемого ПО на специальном сервере Web-портала кафедры, где хра нится расписание занятий студентов по которому ПО будет автома тически устанавливаться в указанном дисплейном классе по задан ному регламенту расписания программной установки. Таким обра зом, основу установки ПО будет составлять непосредственно копиро вание директории с программой на рабочее место, с учетом того, ку да устанавливать и каким образом изменять содержимое опреде ленных системных файлов.

Для формализации модели хранилища данных введем сле дующие обозначения:

X – множество всех отношений, составляющих ХД;

R = {r1, r2,..., rm1 } – множество всех рабочих систем, где m1 – количество рабочих источников данных;

{ } E = e1, e2,..., em2 – множество всех внешних систем, где m2 – количество внешних источников данных;

b1 – количество правил, в соответствие с которыми информация из рабочих систем переносится в ХД;

b2 – количество правил, в соответствие с которыми информация из внешних систем переносится в ХД;

С учетом принятых обозначений архитектуру хранилища данных формально можно описать следующей математической мо делью [1,2]:

b1 b X = U f ( R, u ) U f ( E, u ) (1) u =1 u = Функция f ( R, u ) интерпретирует заполнение информацией хранилища X из рабочих систем. В случае возможности переноса информации имеющейся в атрибуте ci всех кортежей отношения d j рабочей системы ri, в хранилище X функция принимает значе ние 1, в случае отсутствия 0. Аналогично функция f ( E, u ) интерпре тирует заполнение информацией хранилища X из внешних систем.

В общем виде данная функция может быть представлена формулой:

1, если i = 1,..., nW di | ci' ci f (W, u ) = 0, если i = 1,..., nW ¬di | ci' ci (2) W R, E, n = b, n = b { }R rE e Д.В. Антонов Разработка модели автоматизированной системы управления… Каждая рабочая система rj характеризуется набором пар от ношений d j и их атрибутов ck. В формализованном виде это может быть представлено формулой:

br b rj = U U cik, (3) r k =1 i = где br - количество отношений в rj. Аналогично для внешних систем:

be b e j = U U cik, (4) e k =1 i = где be - количество отношений в e j.

Для реализации архитектуры ХД может быть использовано любое СУБД использующее язык, реализующий реляционную ал гебру, например SQL.

На портале кафедры должны находиться следующие ссылки:

Средства загрузки Витрина информации Источники Оперативные данных системы Хранилище данных Витрина данных Семантический слой Студенты Методисты Преподаватели Администраторы Рис. 1. Предлагаемая структура портала Также необходимо реализовать интерфейс для возможности изменения расписания занятий непосредственно во время учебного процесса, в связи с чем на портале должен быть организован доступ профессорско-преподавательского состава к расписанию занятий студентов.

ISBN 5-86911-268-0. УПРАВЛЕНИЕ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ. Уфа, 2009 Учебно-вспомогательный персонал должен иметь доступ к хра нилищу требуемого ПО, чтобы при необходимости обновлять про граммы, регламенты установки и лицензии к ним.

Таким образом, задача управления может быть сведена к зада че планирования изменения состояния системы [1, 5]. В качестве схем информационных объектов рассматриваемой модели могут быть определены независимые бизнес-процессы. Тогда правила взаимодействия экземпляров бизнес-процессов могут быть оценены двумя типами свойств: те, которые можно непосредственно изме рить, и те, которые являются качественными и требуют попарного сравнения объектов, обладающих оцениваемым свойством, чтобы определить их место по отношению к рассматриваемому понятию [4].



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.