МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ

(образован в 1953 году)

___________________________________________

Кафедра Систем управления,

Кафедра Информационных технологий

Дистанционное обучение

Сист.уп.-__.22.____

Информ.-__.22.____

А.В. Воробьева,

А.Е. Краснов, О.Н. Красуля

ИНФОРМАЦИОННОЕ

ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

(Модуль 1)

Учебно-практическое пособие

для студентов технологических,

управленческих и инженерных специальностей

www.msta.ru

4181

Москва – 2004

УДК 681.3.06

ББК 65.26с.я73

 Воробьева А.В., Краснов А.Е., Красуля О.Н.

ИНФОРМАЦИОННОЕ ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Учебно-практическое пособие для студентов технологических,

управленческих и инженерных специальностей.

Под ред. д.ф.-м.н., профессора А.Е.Краснова.

- М.: МГУТУ, 2004. - с.

Модуль 1 предназначен для обучения студентов технологических специальностей (270100 – 271200), изучающих дисциплину «Системы управления технологическими процессами и информационные технологии», а также – студентов управленческих и инженерных специальностей, изучающих дисциплины «Теория автоматического управления», «Проектирование систем управления», «Автоматизация технологических процессов и производств», «Исследование систем управления», «Измерительные информационные системы оценки качества пищевых производств», «Современные компьютерные системы АСУТП», «Моделирование систем» (210200), «Основы теории управления», «Теоретические основы автоматизированного управления», «Автоматизация технологических процессов и производств», «Исследование систем управления», «Моделирование систем», «Информационные основы квалиметрии» (220200), «Управление техническими системами» (070200, 170600, 271300), и написан в соответствии с Государственным образовательным стандартом на данные дисциплины.

Модуль позволяет студентам освоить численные методы формального описания технологических процессов, необходимые для применения современных цифровых систем управления.

Модуль может также быть полезен и для аспирантов технологических, управленческих и инженерных специальностей.

Рецензенты: Бородин А.В., д.т.н., профессор МГУПБ;

Черных В.Я., д.т.н, профессор МГУПП

Редактор Свешникова Н.И.

 Московский государственный университет технологий и управления, 2004. 109004, Москва, Земляной вал, 73

Содержание

Введение ………………………………………………. 4

Глава 1. Описание технологических процессов

на системном уровне ................................... 7

1.1. Описание динамики состояний

технологических процессов ……………………... 7

1.2. Траектории состояний технологических

процессов ………………………………………… 12

1.3. Оптимальное и условно-оптимальное

управление состояниями технологических

процессов ………………………………………… 14

1.4. Обобщенное структурное описание

технологических операций и процессов ……….. 15

Вопросы для самопроверки к главе 1 ……………….. 28

Глава 2. Описание характерных неопределенностей

и сравнительный анализ технологических

процессов ...................................................... 29

2.1. Вероятностное описание неопределенностей

технологических процессов ……………………... 29

2.2. Статистики наблюдений. Расчет статистик …….. 35

2.3. Нечеткое описание неопределенностей

технологических процессов ……………………… 41

2.4. Сравнение состояний технологических

процессов ………………………………………….. 45

2.5. Диагностика качества технологий ………………. 56

Вопросы для самопроверки к главе 2 ………………... 32

Тренировочные задания ………………………………. 33

Тесты по темам модуля ………………………………. . 34

Список рекомендуемой литературы …………………. 38

Словарь основных понятий и сокращений ………….. 38

Введение

Учебно-практическое пособие «Информационное описание технологических процессов» (Модуль 1) является важнейшей составной частью многомодульного курса «Системы управления технологическими процессами и информационные технологии».

Целью изучения модуля является освоение студентами практических методов формализации различных технологических процессов и операций на базе единого системного подхода, включающего теорию систем, теорию управления, а также современные информационных технологии управления. Это необходимо для применения современных цифровых систем управления при решении разнообразных технологических задач.

Изучение модуля предполагает, что студенты уже освоили общеобразовательные дисциплины: «Физика», «Химия», «Математика», «Информатика», «Теория вероятностей».

Модуль предоставляет студентам сконцентрированные знания, содержащиеся в многочисленных источниках отечественных и зарубежных авторов. При желании студенты могут самостоятельно ознакомиться с литературой, рекомендуемой для дополнительного изучения. Однако, изложенный в пособии материал является самодостаточным для освоения дисциплины.

Модуль содержит большое количество математических выражений, которые полезны как справочные данные при решении задач на компьютере.

В связи с тем, что в модуле затронут широкий круг вопросов, а объем материала в целом выходит за рамки часов, отведенных для дисциплины, специальные акценты будут сделаны преподавателями на лекциях и лабораторных занятиях.

В модуле в центре внимания находится информационная технология описания состояний технологических процессов и операций, которые рассматриваются как технологические объекты (ТО), находящиеся в условиях неопределенности. Под неопределенностью понимается неполнота и неточность информации как о самом ТО, так и среде, в которой он действует.

С формальных позиций теории систем и управления каждый ТО (будь то предприятие в целом, производственный процесс или совокупность технологичеких операций) обязательно имеет конкретную структуру, определяемую как внутренними свойствами самого ТО, так и его связями с внешней средой. Важнейшим является выделение главных составляющих структуры и описание их связей с помощью совокупности различных параметров (констант и переменных). После описания структуры ТО необходимо выделить основные переменные, которые при неизменной структуре ТО подвержены изменению в процессе его функционирования. Собственно, ради изменения этих переменных (например, количества продукции) создается и поддерживается сама структура ТО. Совокупность данных переменных полностью определяет динамическое состояние ТО. Изменение динамического состояния в нужном направлении осуществляется с помощью управления - совокупности денежных, материальных и информационных средств. Замена начального состояния ТО на требуемое его конечное состояние является целью управления. Однако в силу определенных ограничений, присущих конкретному ТО, каждому управлению ставят в соответствие количественные критерии ограничения и критерии качества управления.

Модуль состоит из 2-х глав, заканчивающихся вопросами для самоконтроля. В конце модуля приводятся тесты по темам модуля. Правильные ответы на тесты студенты могут найти в соответствующих разделах модуля.

Глава 1 модуля содержит информационную технологию описания состояний ТО в виде формализованных математических моделей. При этом, основное внимание уделено описанию динамики состояний ТО с помощью разностных дифференциальных уравнений, что необходимо для применения современных цифровых систем управления.