1. Виды систем автоматизации и управления. Место асутп в них.

Виды систем автоматизации и управления ТП:

1. АСР (САР) – автоматические системы регулирования (системы автоматического регулирования) – системы нижнего уровня АСУ ТП (15-20 видов), в том числе одноконтурные, каскадные, инвариантные, многосвязные, автономные, экстремальные, системы переменной структуры (СПС или Емельяновские структуры), структуры с бесконечно большим коэффициентом усиления (K → ∞, Мееровские), адаптивные системы, параметрически инвариантные компенсационные системы (ПИКС, структуры Соколова), самонастраивающиеся системы.

2. САЛ – системы автоматического управления (5 видов):

   • системы централизованной или локальной оптимизации процесса, т.е. системы с наличием критерия оптимизации;

   • систем централизованного автоматического пуска или останова агрегата, процесса или производства;

   • системы логического управления (СЛУ) процессом или производством на базе управляющего автомата (УА);

   • системы централизованной автоматической защиты (блокировки) и выведения процесса из аварийных и нештатных ситуаций;

САЗ предназначены для устранения вредного влияния на процесс.

САБ – для сохранения (удержания) какого-то полезного действия в системе.

• системы централизованного автоматического оперативного управления производством или предприятием по техническим или экономическим критериям.

АСУ (5 видов):

• ОАСУ – отраслевые АСУ;

• АСУ П – АСУ предприятия;

• АСУ ТП – АСУ производством;

• АСУ ТП – АСУ технологическим процессом;

• ИАСУ – интегрированные АСУ, включают и АСУ П, и АСУ ТП.

ГАПС – гибкие автоматизированные производственные системы, оборудование используется для производства нескольких видов продукции.

ОСУ – организационные системы управления.

КСУ – корпоративные системы управления.

Схема взаимосвязи АСУ:

Под АСУ ТП обычно понимается комплексное решение, обеспечивающее автоматизацию основных технологических операций на производстве в целом или каком-то его участке, выпускающем относительно завершенный продукт. Термин автоматизированный в отличие от термина автоматический подчеркивает возможность участия человека в отдельных операциях, как в целях сохранения человеческого контроля над процессом, так и в связи со сложностью или нецелесообразностью автоматизации отдельных операций.

4 Уровня в архитектуре асу тп (технические уровни)

1) – сбор информации с объекта

2) УСО – устройство связи с объектом (устройство согласования)

3) – ПЛК (программно-логические контроллеры (PLC)) + ПО.

4) HMI – системы человеко-машинного управления.

3. Задача получения информации для неизмеряемых величин посредством полного факторного эксперимента.

Полный факторный эксперимент (ПФЭ) – система опытов, содержащая все неповторяющиеся комбинации уровней варьирования факторов.

Если факторы варьируются на двух уровнях, то число опытов ПФЭ будет равно 2^m:

N = 2^m,

где N – число опытов, m – число факторов.

Пример: y=f(x₁, x₂, … , x_m)

Здесь y – отклик, x₁, x₂, … , x_m – факторы.

Число опытов: N = 2^m.

Мы имеем:

Понятие кодированных координат.

– кодированные координаты, где – интервал варьирования, – истинное значение, – кодированное значение.

Составим план эксперимента.

Ф 0	x1	x2
1	+	+ 0 – опыты Ф – факторы
2	+	–
3	–	–
4	–	+

Две задачи. Два вида планирования.

В планировании эксперимента выделяют два типа задач:

1. Задача аппроксимации – задача получения модели в окрестности заданной точки;

2. Задача оптимизации – задача нахождения максимальной точки (см. рис. ниже – точка Х). Она распадается на два вида планирования:

1. крутое восхождение

2. планирование в почти стационарной области (истинный оптимум).

Для нас важна задача 1: y=f(x₁, x₂, … , x_m)

Составим уравнение регрессии:

линейный эффект эффект взаимодействия квадратичный эффект

Приведенное уравнение является уравнением, описывающим поверхность отклика.

В основе решения задачи 1, т. е. представления поверхности отклика в виде уравнения регрессии, лежит возможность представления любой непрерывной дифференцируемой функции в виде ряда Тейлора или его частного случая – ряда Маклорена. Ряд Маклорена: значения берутся в окрестности начала координат. Когда мы записываем в кодированных координатах, то мы именно это и делаем, т.е. переносим начало координат в нашу базовую точку.

Основные этапы планирования по методу ПФЭ.

Назначение критериев Кохрена, Стьюдента и Фишера.

1. Проводится серия опытов, в результате которой проверяется их воспроизводимость (по критерию Кокрена); при этом находится оценка дисперсии воспроизводимости опытов – и оценка дисперсии среднего значения – . Другими словами, воспроизводимость – повторяемость результатов.

2. Выбирается базовое значение (базовая точка) для проведения эксперимента и интервалы варьирования по каждому из факторов.

3. Осуществляем переход к новой кодированной системе координат и определяем кодированные значения факторов по формуле:

4. составляем матрицу ПФЭ или ДФЭ (дробный факторный эксперимент). При ДФЭ берется часть матрицы, если очень большое число опытов.

5. П

   i

   роводим эксперимент в соответствии с написанным планом и получаем y экспериментальное.

Ф 0	x1	x2	Y^Э	Y^П
1 j	+	+	y1	Y^П– y полученное
2	+	–	y2
3	–	–	y3
4	–	+	y4

6. Вычисляем коэффициенты уравнения регрессии по МНК (методу наименьших квадратов):

7. Проверим полученные коэффициенты уравнения регрессии на значимость по критерию Стьюдента.

8. Проверка уравнения регрессии на адекватность по критерию Фишера. Проверяется, соответствует ли Y^Э – Y^П, т.е. определяется степень соответствия.

Свойства матрицы ПФЭ:

1. Свойство симметричности:

2. Свойство нормировки:

3. Свойство ортогональности:

Свойство имеет два положительных эффекта:

• упрощаются формулы определения коэффициентов регрессии в сравнении с аналогичными формулами для их вычисления при пассивном эксперименте;

• не требуется делать пересчет коэффициентов уравнения регрессии, оставшихся после вычеркивания незначимых слагаемых;