Вопрос 1. 2. 6. Управление тех. Сис. , его алгоритмическое и программное обеспечение

Управл. ТС-это комплекс мероприятий, обеспеч. повышение эфф-ти производства в соотв. с выбранным критерием оптимальности при задан. технол, эконом. и др. производств. ограничениях. Комплекс мер-й состоит из сбора, обработки и анализа информации о ТП и осуще-я контроля и регулирования ТС с помощью ср-в автоматизации и методов организации и упр-я производством с испол. вычислит. техники. Основ. критериями эфф-ти упр-я при этом явл: повышение производит. труда, улучшение условий труда и культуры произв-ва. Упр-е ТС осуществл. на уровне отдел. станка, агрегата, группы станков, участка, цеха, производства, предприятия, объединения, подотрасли и отрасли. Объемы работ по управлению ТС зависят от многих причин и могут колебаться в значител. пределах. Чем выше уровень механизации и автоматизации ТП, тем меньше непосредств. участие человека в управлении процессом, тем больше одновременно выполняемых операций может охватить один рабочий-оператор.

Алгоритмизация-это процесс получения и формулирования алгоритма управления, а алгоритм пред. собой совок-ть предписаний, выполнение которых приводит к решению поставл. задачи. Отличител. особ-тями алгоритмов управления ТС являются: 1) тесная времен. связь алгоритма с управляемым ТП; 2) хранение рабочих программ, реали-зующих алгоритмы управления, в основной памяти управляющей вычисл. машины (УВМ) для обеспечения доступа к ним в любой произвольный момент t; 3) превышение удел. веса логич. операций в алгоритмах над удел. весом арифмет. операций; 4) разделение алго-ритмов на функцион. части; 5) реализация алгоритмов упр-я ТС в режиме разделения во t.

Учет времен. фактора в алгоритмах управления сводится к необходимости фиксации t приема информации в систему, t выдачи сообщений оператором для формирования управл-х воздействий, прогноз-я состояния ТП и т. п. Необходимо обеспечить своевременную обработку сигналов УВМ, связь с управляемым ТП.-жесткие требования к V памяти, необходимой для реализации алгоритма. -ТП в большинстве случ. управляются на основе решений, принимаемых по рез-там сопоставления различ. событий, сравнения значений пар-ров объекта управления, проверки выполнения различных условий и ограничений. - необходимо разрабатывать операц.системы реального t и планировать очередность загруз-ки модулей, реализ. алгоритмы решений задач упр-я ТС и их вып-е в зав-ти от приоритетов. Алгоритмы упр-я ТС могут быть реализованы: Програм. способ более универсален, по-скольку при изменении алгоритма приходится только изменять программу. В то же время обладает меньшим быстродействием, чем аппаратурный. Аппаратурная реализация узко специализирована, и при необх-ти смены алгоритма приходится заменять всю схему упр-я. Комбинир. способ- алгоритм реализуется частично аппарат. и част. програм. способами. Програм-матем. обеспечение управления ТС-сов-ть программ регулярного применения, предназнач. для выполнения след. функций: обеспечения норм. эксплуатации тех. средств системы, обеспечения эф-ной разработки рабоч. программ обработки информации и решения задач упр-я; организации вычислит.процессов в ЭВМ.

Вопрос 1.3.1 ИЕРАР.УРОВНИ ПР-ВА ЭА

Моделирование большинства технолог. объект. можно выполнять на микро-, макро- и мега- ур-ях, различ. степенью детализации рассм-я процессов в объекте. ММ тех.объекта на микроуровне является обычно система диф-х уравнений с задан.краевыми условиями, но точное решение подобных систем удается получить лишь для част. случаев, поэтому 1 задача, возникающая при моделировании, состоит в построении приближенной дискретной модели для численных исслед-й.

Математич. модель -это совок-ть матем. объектов (чисел, симв) и связей между ними, отражающих важнейшие для инженера-технолога свойства моделируемого тех. объекта. Микроуровень представляется: заготовка - обрабат.изделие - гот.продукция; влияют: контролир, неконтролир параметры, воздействия. 3 группы неконтрол.пар-в: 1.неслуч.факторы знач-я кот. полностью ихвестны, 2.случ не фиксир факторы или случ велич. с извест. зак. распрелеления 3. неопределён.факторы. известна обл возможн. значений, не известен зак. распределения P(A)= {Z1=f(x1, y1); Zn=f(xn, yn)

М акроуровень Сост. ТП в кот. главное не изменение физ-хим состава мат-ла или детали, а в операц сборки наладки испыт контроля, ММ могут быть синтезированы. ММ явл. система диф.ур. с задан. начал. условиями, построенными на основе сочетания компонентных урав-й отдел.элементов ТП с тополог. ур-ями, вид которых определяется связями между эл-тами. Для слож. технол.объектов с большим числом эл-тов приходится перех. на мегаур. Заготовка - содержание ТП - сборка и формир сб.единиц (з.распред-я годности мат-в, полу-фабрикатов) – зак. распред-я вых.парам. изд-я.

На мегауровне рассматр ТП в целом как сов-ть первых двух.моделируют в основном 2 катег. техн. объектов: объекты, являющ. предметом иссследования теории динам. систем, и объекты, являющиеся предметом теории масового обслуживания, в т. ч и других соотв. стохастических методов. Для 1 категории объектов возможно использование детер-минир. или стохастического матем. аппарата макроуровня, для 2 категории объектов, испол. стохастические методы событийного модел-я.

Принципиальным при моделировании любых тех. объектов является упрощенное отражение в модели их важнейших для данного исследования св-в; модель воспроизводит объект в определ. ограниченном диапазоне условий и требований; различные модели могут описывать различные стороны объекта.

Вопрост 1.3.2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ: НАЗНАЧЕНИЕ И ВИДЫ

Матем.моделирование -это процесс создания мо-дели и оперирование ею с целью получения необход. сведений о реальном или проек-тируемом тех. объекте. Альтернативой матем. модел-я явл. физ. макетирование, но у матем. модел-я есть ряд преимуществ: меньше сроки на подготовку анализа; значит. меньшая материа-лоемкость; возможность выполнения экспери-ментов на критич. и закритич. режимах, кот. привели бы к разрушению реал. объекта, и др.

Математическая модель - это совок-ть матем. объектов (чисел, симв) и связей между ними, отражающих важнейш.для инжен-технолога свойства моделируемого тех. объекта.

Любая ТС, удовлетв. треб-ям оптим-ти, должна иметь нескол. ММ на различ. этапах своего существования. На 1эт, когда она сущ-ет лишь как идея, требуется наиб. простая и грубая модель, кот. позвол. решать? осуществимости ТС. Преследуется цель убедиться, что исх. данные на ее проект-е принцип. реализуемы. Сами исх. данные при этом могут варьироваться в шир. пред-х и зад. в виде нек. интерв. изм-я. Этап проект-я. Рез-том всесторон. анализа ТП явл. соотношения, полученные в рез-те решения диф.ур-й, аппроксимации эксперим. данных и с треб. точностью опис. отдел. компоненты ТП. Стадия анализа ТП позволяет построить отдел. эл-ты ММ ТС. Структ. синтез, цель: выявить состав и связь подсистем разрабат. системы, выполн. отдел. ф-и или группу близких по хар-ру протекающих процессов ф-й. Назначение ММ на этой стадии состоит в обеспечении больш. V провер. расчетов различ. вариантов системы с целью генерирования нек. множества жизнеспособных тех. решений. Структ. синтез заверш. построением модели функц-я каждого варианта ТС, связывающей воедино все вышеупомянутые модели ее эл-тов. Стадия параметрич. синтеза, характериз.жестк. стратегией получения 1 квазиоптимал. варианта ТС. На основе модели функц-я строится модель точности ТП, использ. для исследования его чувствительности к изм-ям вход. параметров, устойчивости к внеш. факт. На этом этапе выявл. связи пар-ров системы с критериями качества, т.е с величинами, однозн. связанными с кач-вом системы- образуют оптимизац. модель системы.

Внешний анализ системы - должна рассмат. как подсистема более слож. системы и упомянутые выше критерии оптимизации ранжируются по степени их влияния на критерии оптимальности. Это позволяет построить некоторый результир. показатель кач-ва ТС, который в принц определит 1 реш задачи оптимизации.. Модель оптимизации позволяет достаточно полно спроект.ТС. Модели оптимального распределения ТС между пользователями, учит-х затраты на транспортир, уст-ку дан. системы и ввод ее в действие. М одель управления. -ММ, лежащ. в основе алгор. упр-я данной ТС. Строится на основе модели функц-я системы и предполагает расчленение ТП на послед-парал ветви с простр-времен раздел. ф-й каждой из них и соотв. точным согласованием во t. Назн-е: позволяет рацион. распределить ср-ва упр-я внутри ТС, позволяет, выявить авар. режимы функц-я ТС и предусмотр. своеврем. автом. выкл..при необх.. Эксплуатацион. модели ТС - модель над-ти ТС, анализ которой позволяет регламентировать t ее работы, графики ремонтов и профил. мероприятий, учит. естеств. деградац. процессы. Модель морального старения ТС. Прогноз мб осуществлен на основе модели, полученной методом дисперсных оценок.

Вопрос 1.3.3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Для колич. описания ТП необходимо опред. взаимосвязи меж его контр. пар-ми - построить ММ процесса в целом. Типовые ТП: -простейшая последовательная – сб. и монтаж ПП, где в каждой операции выпуск. только 1 изд-е и оно же обрабатыв. на послед. операции; -сходящаяся стр-ра-в каж. операции выпуск. только 1 изделие, но использ. могут продукты нескол. предшествующих операций. (при изгот-и интегр. тонкоплен. схем рез-ты опер. очистки подложки и подготовки масок использ. затем в 1 операции-нанес. пленки на подложку); -расходящаяся стр-ра-операции типа разбор-ки, сортировки, разделения используют одно из ранее выпуск. изделий, но выпуск. несколько (после операции разбраковки изд-й на неск. групп для селективной сборки каждая из групп деталей идет дальше на свою операц сборки); -сходящ.-расходящаяся (параллельная) стр-где одна и та же операция выполняется параллел. на ряде однотипных раб. мест, а затем их вых.изделия объединяются в един. партию для послед. использования. -структура с реверсом (матер. обрат. связью), где могут использоваться изделия, выпуск. на последующих операциях.

В тех немногих случаях, когда для относит. простых ТП удается получить в явном виде аналит.выр-я для их операторов или передат. ф-й, говорят о получении аналит. модели. Однако в большинстве случаев ограничиваются алгоритм.моделями, которые предст. собой сложные алгоритм. Зад. ф-и многих переменных исх дан, реализуемые на ЭВМ. Алгоритм вычисления подобных ф-й строится на сочетании традиц. аналит. форм ТО с логич. процедурами, отраж. взаимосвязи этих операций.

Для анализа и синтеза ТП сб. и монтажа РЭА, оптимизации их структуры и принципов управления широкое распространение получил метод статист.моделирования. сущность-в создании спец. алгоритма, реализуя который на ЭВМ, можно воспроизвести процесс по элементам с сохранением логич.стр-ры и послед-ти протекания процесса. В этом случ. все реальные операции с их физ-хим.содержа-нием заменяются абстрактными, выполн. Ф-и преобразователя парам-в изд-й. Абстрактная операция сборки предст. собой такой элем. ТП над совок-тью полуфабр. в рез-те которого измен. значения хотя бы 1 из параметров ведущего полуфабр, а соответ. ведомые полуфабрикаты прекращают свое существование.