Основы построения автоматизированных систем иерархически-взаимосвязанного управления сложными технологическими процессами переработки природного сырья (01.03.2010)

Автор: Мокрова Наталия Владиславовна

Мокрова Наталия Владиславовна

ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ИЕРАРХИЧЕСКИ-ВЗАИМОСВЯЗАННОГО УПРАВЛЕНИЯ СЛОЖНЫМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

ПЕРЕРАБОТКИ ПРИРОДНОГО СЫРЬЯ

Специальность:

05.13.06 – автоматизация и управление технологическими

процессами и производствами (промышленность)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва – 2010

Работа выполнена в Московском государственном университете инженерной экологии

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Володин Виктор Михайлович.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Юркевич Евгений Владимирович;

доктор технических наук, профессор Дорохов Игорь Николаевич;

доктор технических наук, профессор Большаков Александр Афанасьевич.

Ведущая организация: ФГУП Государственный ордена

Трудового Красного Знамени НИИ

химических реактивов и

особо чистых веществ, г. Москва.

Защита состоится «27» мая 2010 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.145.02 при Московском государственном университете инженерной экологии по адресу: 105066, г. Москва, ул. Старая Басманная, 21/4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета инженерной экологии.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 105066, г. Москва, ул. Старая Басманная, 21/4.

Автореферат разослан «_____» _______ 2010 г.

Ученый секретарь совета

д.т.н., проф. Латышенко К.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В рамках общей концепции долгосрочного развития РФ происходит изменение объективных условий функционирования промышленных организаций, связанное с ростом их размеров и сложности, возникает необходимость модернизации процессов переработки сырья, оптимальной координации элементов производства, совершенствования структуры систем управления. Актуальным является комплексный анализ производственного цикла предприятий, научно обоснованный подход к построению интеллектуально ёмких систем автоматизированного управления в химической и смежных отраслях промышленности.

В диссертации систематизированы результаты теоретических и экспериментальных разработок автора в области исследования технологических систем высокой сложности в рамках распределённых автоматизированных систем управления (АСУ) с иерархической структурной организацией. В качестве объекта исследования принят ряд химико-технологических процессов многостадийного производства промышленного продукта из ископаемого сырья. При разработке и эксплуатации объектов выделенного класса – сложных технологических систем (СТС) возникает необходимость учёта их специфических свойств, существенное значение приобретают экономические факторы, повышенное внимание к экологии производства, требуется пересмотр методологии решения проблемных задач на основе комплексного подхода к созданию интегрированных АСУ. Возможность получения новых механизмов межуровневого взаимодействия в децентрализованных иерархических системах является основой создания единого информационного пространства предприятий, ведёт к интенсификации производства.

Исходные положения проблем управления структурно и технологически сложными системами изложены в работах Д. Мако, М. Месаровича и др. Существенный вклад в развитие методов оптимизации сложных систем с использованием методов декомпозиции внесли Дж. Лэсдон, В.И. Цурков и др. Теоретические начала построения организационных систем опираются на информационную теорию иерархических систем и теорию кооперативных игр (Ю.Б. Гермейер, Н.Н. Моисеев и др.). Моделированию и оптимизации химико-технологических процессов (ХТП) посвящены работы В.В. Кафарова, В.М. Володина, В.С. Балакирева, В.П. Мешалкина и др. Непрерывные процессы химической технологии отличаются высокой степенью автоматизации, однако, в условиях узкой специализации применяемого оборудования и высокой материало- и энергоёмкости, позволяют разрабатывать новые научные подходы к их интенсификации и автоматизации. В большей степени подобное характерно для не типовых химико-технологических процессов. Специфика моделирования и управления СТС до настоящего времени не выделена как самостоятельная сфера, преобладают подходы, базирующиеся на использовании традиционных АСУ, отличающихся разобщенностью отдельных уровней и контуров управления. Исследование возможностей и расширение областей применения декомпозиционного подхода и, в частности, методов явной декомпозиции, к синтезу открытых систем иерархически-взаимосвязанного управления производственными комплексами, к настоящему времени не нашли широкого применения во многих отраслях промышленности. Разработка научно-теоретических и методологических основ создания децентрализованных иерархических высокотехнологичных систем со сложным взаимодействием элементов требует дополнительного изучения и расширения сферы их использования на практике.

В основе подхода автора диссертационной работы к управлению СТС переработки природного сырья лежит обоснованное целенаправленное выделение подсистем, их анализ и моделирование, разработка методики эффективной реализации метода явной декомпозиции для синтеза взаимосогласованных управляющих подсистем. В диссертационной работе проводится исследование экологически направленных многостадийных производственных процессов очистки от примесей и производства активированных углей. Обобщённый научный подход к построению систем автоматизированного управления позволяет модернизировать процессы производства качественных продуктов с использованием новых информационных технологий, получить синергетический эффект на основе закономерностей взаимодействия элементов СТС. Задача поиска общих закономерностей при анализе и синтезе методов управления сложными технологическими процессами в химической и смежных отраслях промышленности – одна из наиболее актуальных задач научных исследований.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с федеральной целевой научно-технической программой “Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники на 2002 – 2006 годы” по направлению “Каталитические системы и технологии”; федеральной целевой программой “Интеграция науки и высшего образования России на 2002 – 2006 годы” (постановления Правительства РФ от 21.08.2001; от 05.09.2001).

Автор выражает благодарность проф. В.М. Володину за плодотворные научные консультации и содействие в проведении работы.

Целью диссертационной работы является интенсификация производственного цикла промышленных предприятий по переработке природного сырья, что предполагает решение важной научной проблемы создания методов и алгоритмов управления сложными технологическими процессами на основе иерархически-взаимосвязанных систем автоматизации, имеющей важное хозяйственное значение.

Названная цель определила постановку следующих задач:

выявления способов повышения интенсификации систем управления многостадийными производственными процессами;

учёта особенностей многостадийных процессов в химической технологии и ограниченной исходной информации при разработке методов построения их комплексных математических моделей;

выбора существенных связей и факторов с помощью особенностей метода явной декомпозиции и формирование способов повышения интенсивности функционирования выделенных подсистем;

обоснования условий интенсификации процессов переработки природного сырья, и модернизации многофункциональных схем получения высококачественного стандартизованного продукта;


загрузка...