Проблеми автоматизації спеціальних об'єктів

метод. вказівки до вивч. дисц. та викон. контрол. робіт Проблеми автоматизації спеціальних об'єктів [Текст] : метод. вказівки до вивч. дисц. та викон. контрол. робіти для студ. спец. 8.092502 "Комп'ютерно-інтегровані технологічні процеси та виробництва"" напряму 0925 "Автоматизація і комп'ютерно-інтегровані технології" заоч. форм навч. / В. Г. Трегуб. — К. : НУХТ, 2011. — 14 с. — каф. Автоматизації та комп'ютерно - інтегрованих технологій.
Шифр: 681.5 Авторський знак: Т66 Форматний №: 7794.
 

Лектор: Трегуб Віктор Григорович


1. Загальні відомості

Програма вивчення навчальної дисципліни “Проблеми автоматизації спеціальних об’єктів” складена відповідно до нормативної частини освітньо-професійної програми підготовки магістрів спеціальності «Комп’ютерно-інтегровані технологічні процеси та виро-бництва». Дисципліна  відноситься до циклу професійної і практичної підготовки.

Предметом вивчення навчальної дисципліни є апарати і технологічні комплекси періо-дичної дії як об’єкти автоматизації та системи автоматизації і оптимізації цих об’єктів.

Міждисциплінарні зв’язки: ця дисципліна є однією із спеціальних дисциплін у підгото-вці магістрів спеціальності «Комп’ютерно-інтегровані технологічні процеси та виробництва». Для її успішного засвоєння необхідні знання дисциплін циклів математичної, природничо-нау-кової, професійної і практичної бакалаврської підготовки, а також природничо-наукової, профе-сійної і практичної магістерської підготовки. Засвоєні при вивченні цієї дисципліни знання та вміння використовуються студентами при виконанні магістерської роботи.. 

Мета дисципліни – підготовка студента до самостійного виконання науково-дослідних робіт зі створення  систем автоматизаціїо об’єктів періодичної дії, включаючи і виконання магі-стерської роботи.

Згідно з вимогами освітньо-професійної програми студенти повинні:
знати: загальну тенденцію та проблеми  автоматизації  періодичних технологічних  про-цесів галузі,  розвиток систем автоматизації цих процесів; класифікацію об’єктів періодичної дії; основні схеми автоматизації об’єктів періодичної дії; структури та функції систем автома-тизації і оптимізації періодичних технологічних процесів та методи їх розрахунку; особливості  програмних регуляторів в мікропроцесорних систем автоматизації об’єктів періодичної дії;
вміти: проводити аналіз періодичного технологічного процеса як об’єкта управління і вибирати функціональну схему автоматизації; проводити  аналіз та розрахунок автоматичних систем програмного регулювання та управління для конкретних об’єктів; розробляти алгори-тми контролю і управління  для конкретних технологічних об’єктів, включаючи і алгоритми оптимального управління; використовувати математичні та фізичні моделі при побудові систем оптимального керування; розробляти автоматизовану систему керування апаратами періоди-чної дії;
мати навички: вибору структури системи програмного регулювання в залежності від властивостей об’єкта регулювання розрахунку параметрів настроювання програмних регуля-торів  застосування та розрахунку компенсаторів у комбінованих системах програмного регу-лювання вибору аналітичного алгоритму оптимізації об’єктів з неповною ін форма-цією розра-хунку оптимальної тривалості циклу апарата періодичної дії.

Роль у підготовці майбутніх фахівців. Опанування дисципліни дозволить майбутнім фахівцям розробляти математичні і фізичні моделі та системи автоматизації і оптимізації об’єктів періодичної дії. Знання з цієї дисципліни використовуються при виконанні магісте-рських робіт.

Вимоги до навчальної підготовки студентів. Для успішного опанування даної дисципліни студентам необхідно мати досвід роботи з комп’ютерною технікою, добре орієн-туватись у методах математичного і фізичного моделювання технологічних процесів, знати основні принципи побудови систем програмного та оптимального управління, мати базовий рівень знання англійської мови і навички роботи в мережі Internet.

На вивчення навчальної дисципліни відводиться 90 годин / 2,5 кредитів ECTS.
 
2. ІНФОРМАЦІЙНИЙ ОБСЯГ НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ

Вступна тема. Загальна характеристика об’єктів періодичної і систем їх автоматизації.

Змістовий модуль 1. «Загальна характеристика систем автоматизації об’єктів
                                        періодичної дії».
Тема 1. Особливості  періодичних процесів як об’єктів  автоматизації. Неперервні та дискретні виробництва. Неперервні та періодичні процеси. Апарати неперервної, напівнепе-рервної та періодичної дії, кінетика та динаміка процесів в цих апаратах. Класифікація апаратів періодичної дії (АПД).
Тема 2. Характеристика деяких об’єктів періодичної дії (ОПД). Утфельні вакуум-апа-рати. Мішалки для приготування розчину живильних солей. Апарати для вирощування товар-них хлібопекарських дріжджів.
Тема 3. Особливості побудови систем управління (СУ) ОПД. Вибір критерію управлі-ння АПД. Розробка математичної моделі АПД. Вибір структури СУ АПД. Синтез алгоритмів уп равління АПД. Технічна реалізація системи
Тема 4. Структура АСУ ОПД. Динамічна і логічна підсистеми АСУ та їх алгоритмічні модулі. Класифікація динамічної підсистеми та поставка задачі динамічної оптимізації. Вибір алгоритмів в залежності від повноти інформації про об’єкт. Застосування прогнозних моделей.
Тема 5. Програмне регулювання ОПД. Види програм. Одно контурна програмна АСР (ПАСР) для випадків, коли спостережувана змінна співпадає та не співпадає з керованою, їх рі-вняння та похибки регулювання. Вплив астатизму системи на її похибки. Комбінована ПАСР, її опис, похибки регулювання та реалізація компенсатора 
Змістовий модуль 2. «Математичне моделювання ОПД».
Тема 1. Динамічна частина логіко-динамічної моделі (ЛДМ). Загальний вигляд динамі-чної моделі, внутрішньо циклова та між циклова не стаціонарності. Нелінійна аперіодична ла-нка та її параметри
Тема 2. Моделі кінетики (динаміки) утворення та росту нової фази. Особливості опису таких процесів в АПД. Індукційний період у процесах утворення і росту нової фази та його вплив на розвиток процесу. Рівняння кінетики процесу між фазного переходу та аналіз його констант.
Тема 3. Визначення параметрів динамічної та кінетичної моделей. Визначення пара-метрів моделей при відомому та невідомому максимальному значенню змінної, спрощений та точний методи. Регуляризація розв’язання цієї задачі.
Тема 4. Логічна частина логіко-динамічної моделі. Логічні схеми алгоритмів. Граф-схе-ми алгоритмів. Мова циклічних процесів. Уніфікована мова моделювання UML.
 Тема 5. Побудова логіко-динамічної моделі. Задача сполучення логічної і динамічної складових при побудові ЛДМ. Гібридні функції Терно. Правила введення динамічного опера-тора об’єкта у логічну частину ЛДМ. Таблична форма ЛДМ.
Змістовий модуль 3. «Оптимальне керування ОПД».
Тема 1. Вибір критерію оптимального керування. Критерії оптимізації для випадків, коли задачі  керування окремим АПД і технологічним комплексом (ТК) АПД зв’язані та не зв’язані. Використання технологічної складової прибутку для формування мети управління АПД.
Тема 2. Максимізація продуктивності АПД. Постановка та розв’язання задачі з вико-ристанням графічного, аналітичного та розрахунково-графічного методів.
Тема 3. Кінетична оптимізація процесів утворення і росту нової фази. Постановка і розв’язання задач оптимальної швидкодії і ма ксимізації виходу готового продукту при стаці-онарних значеннях кінетичних параметрів. Постановка і розв’язання задачі оптимальної шви-дкодії при не стаціонарності форм-фактора.
Тема 4. Оптимальне керування періодичними процесами з міжфазними переходами. Постановка і розв’язання цих задач в умовах, коли проду-ктивність попередніх за техно-логічним потоком ТК довгостроково перевищує та не перевищує продуктивність ТК АПД. 
Тема 5. Оптимальне керування технологічним комплексом АПД. Класифікація ТК АПД за часом завантаження і вивантаження апаратів. Алгоритми управління ТК АПД, які за- безпечують неперервність потоку через технологічний комплекс
Тема 6. Керування за обмеженнями з допомогою прогнозних фізичних моделей. Осо-бливості обмежень за рушійною силою процесу. Прогнозні фізичні моделі, принципи їх по-будови та параметри. Система керування за обмеженнями з використанням прогнозної моделі

3. РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА

Базова

1. Автоматизація технологічних процесів і виробництв харчової промисловості: Підручник / А.П.Ладанюк, В.Г.Трегуб, І.В. Ельперін, В.Д. Цюцюра – К.:Аграрна освіта, 2001.
2. Трегуб В.Г. Автоматизація технологічних процесів: Курс лекцій для студентів напряму 0925 заоч. форми навчання. – К.: НУХТ, 2007 (бібл. номер 6835).
3. Трегуб В.Г. Основи комп’ютерно-інтегрованого керування: Навч. посіб. – К.: НУХТ, 2005.
Допоміжна

1. Автоматизація неперервних і періодичних технологічних процесів: Методичні вказівки до практ. занять / Уклад.: В.Г.Трегуб, Є.Л.Календро. – К.: НУХТ, 2003. (бібл. номер 6165).
2. Бенькович Е.С., Колесов Ю.Б., Сениченков Ю.Б. Практическое моделирование дина-мических систем – СПб.: БХВ-Петербург, 2002.
3. Інтегровані автоматизовані системи управління: Метод. вказівки до практичних занять для студ. напряму 0925 «Автоматизація і комп’ютер-но-інтегровані технології» ден. та заоч. форм навч./ Уклад.: В.Г.Трегуб. –  К.: НУХТ, 2002 (бібл. номер 5965).

Comments