Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


Непараметрическое дуальное управление многомерными объектами

Работа №20309

Тип работы

Магистерская диссертация

Предмет

информационные системы

Объем работы78
Год сдачи2018
Стоимость5700 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
670
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 4
Глава 1. Задача управления многомерными дискретно-непрерывными процессами 6
1.1 Постановка задачи идентификации многомерных процессов 6
1.2 Постановка задачи управления многомерными процессами 9
1.3 Задача дуального управления в постановке А.А.Фельдбаума 15
1.4 Задача адаптивного управления в постановке Я.З. Цыпкина 17
1.5 Непараметрическая оценка функции регрессии по
наблюдениям 21
1.6 Вывод к главе 1 26
Глава 2. Непараметрический алгоритм дуального управления 27
2.1 Обратный оператор 27
2.2 Непараметрический алгоритм дуального управления дискретно-непрерывными процессами 28
2.3 Непараметрический алгоритм дуального управления
многомерными процессами 33
2.4 Сравнение работы непараметрического алгоритма дуального
управления с параметрическим алгоритмом управления 35
2.5 Вывод к главе 2 45
Глава 3. Непараметрическое дуальное управление процессом кислородно-конвертерной плавки стали 46
3.1 Процесс кислородно-конвертерной плавки стали 46
3.2 Анализ матрицы наблюдений 46
3.3 Постановка задач идентификации и управления процесса 53
3.4 Применение алгоритма непараметрического управления к
процессу 57
3.5 Вывод к главе 3 66
Заключение 68
Список литературы

Теория автоматического регулирования и управления относится к числу научных дисциплин, образующих в совокупности науку об управлении. В настоящее время основное значение теория автоматического регулирования и управления имеет для изучения технических процессов, хотя в последнее время её выводами и результатами пользуются для изучения динамических свойств систем управления не только технического характера.
Коренное изменение в подходе к проблеме управления внесли три фундаментальные работы: Д. К. Максвелл «О регуляторах» (1866);
И. А. Вышнеградского «Об общей теории регуляторов» (1876) и «О регуляторах прямого действия» (1877). Представленные ученые осуществили системный подход к проблеме, рассмотрев регулятор и машину как единую динамическую систему.
Задача управления реальным технологическим процессом зачастую связана с работой в условиях малой (разнотипной) априорной информации, с действием случайных возмущений, с отсутствием измерений важнейших переменных в ходе процесса и другое. В связи с этим на сегодняшний день важнейшими в теории автоматического управления являются проблемы построения дуальных систем управления, ориентированных на работу в условиях малой априорной информации [43]. Такие системы позволяют осуществлять рациональное управление сложными объектами в условиях малой априорной информации за счет использования текущей информации, получаемой в результате функционирования объекта управления. Здесь управляющие воздействия используются не только для приведения объекта к желаемому состоянию, но и для его изучения [44]. Потребность в построении подобных систем возникает во многих технологических, производственных процессах, а также в других областях человеческой деятельности (экономика, социология и др.) [1].
В данной магистерской диссертации рассматривается сложный процесс кислородно-конвертерной плавки, который представляет собой изготовление стали из жидкого чугуна без затрат топлива путем продувки чугуна в конвертере технически чистым кислородом, подаваемым через фурму, которая вводится в металл сверху [35]. Главная задача кислородно-конвертерной плавки в сталеплавильном агрегате состоит в получении определенной марки стали с заданным химическим составом и температурой [36]. В работе подобрана модель расчета основных параметров плавки с помощью непараметрического алгоритма.
Цель работы состоит в повышении точности решения задачи управления многомерными процессами в условиях малой априорной информации.
Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:
- исследовать и реализовать традиционные алгоритмы управления;
- осуществить синтез и исследование непараметрического дуального алгоритма управления;
- исследовать непараметрический дуальный алгоритм для многомерных процессов.
Для достижения поставленной цели использовались методы математической статистики, анализа данных, математического моделирования, теории управления. Результаты работы могут быть полезны при создании систем управления многомерными дискретно-непрерывными процессами.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!


Первая глава посвящена проблеме дуального управления многомерными безынерционными процессами в условиях малой априорной информации. Рассматриваются сведения из теории дуального управления в байесовой, параметрической и непараметрической постановках.
Рассмотрев некоторые теории дуального управления, следует отметить, что в развитой А.А. Фельдбаумом байесовой теории дуального управления, процесс получения оптимальной стратегии управления довольно осложнен, но при этом процесс обучения наиболее прост и краток. В системах параметрического дуального управления, в изложении Я.З.Цыпкина, процесс синтеза алгоритмов управления более прост, но на обучение системы управления требуется больше времени.
Во второй главе внимание было уделено вычислительным экспериментам. Было выяснено и наглядно показано, что правильный выбор параметрической структуры оказывает значительное влияние на точность полученной модели.
Были выполнены вычислительные эксперименты, которые позволяют сравнить работу традиционных законов регулирования с работой непараметрического дуального алгоритма управления.
Также было выявлено, что для более простых функций точность результатов у дуального алгоритма и пропорционального регулятора почти одинакова. В этом случае второй выигрывает из-за простоты реализации. В случае, когда рассматривается сложный процесс с различными колебаниями, то более эффективно использовать непараметрический дуальный алгоритм.
В третьей главе был исследован процесс кислородно-конвертерной плавки стали. Были проанализированы данные по рассматриваемому процессу, определены «входные-выходные» переменные.
Анализ рассматриваемого процесса показал, что ведение процесса ведется осуществляется недостаточно качественно, но в рамках технологического регламента. Это связано с применяемыми, на данный момент, средствами 68
контроля, то есть выходные переменные, не контролируются в ходе плавки. Помимо этого, для последующего анализа не сохраняются действия оператора и значения промежуточных переменных процесса плавки.
На основе выявленных проблем предлагается новая схема управления процессом кислородно-конверетерной плавки стали, которая включает в себя внешний контур управления. После внедрения такого контура учитываются все «входные-выходные» переменные, которые можно измерить (ц, ш, и). Помимо этого, появляется возможность прогнозировать выходные переменные х. Следовательно, в зависимости от конкретной ситуации внешний контур выдает задающее воздействие на имеющийся контур управления, либо советы оператору. Это позволит существенно повысить качество выпускаемой продукции.
Поставленная цель магистерской диссертации была достигнута, задачи выполнены. Для достижения поставленной цели использовались методы математической статистики, анализа данных, математического моделирования, теории управления. Результаты работы могут быть полезны при создании систем управления многомерными дискретно-непрерывными процессами.



1) Банникова А.В., Корнеева А.А., Корнет М.Е.. О непараметрическом дуальном управлении многомерным объектом с запаздыванием// Труды X Международной конференции «Идентификация систем и задачи управления» SICPRO ‘15 Москва 26-29 января 2015 г. - С.191-200.
2) Цыпкин Я.З. Адаптация и обучение в автоматических системах / Я.З. Цыпкин. - М.: Наука, 1968. - 400с
3) Медведев А.В. Теория непараметрических систем. Процессы / А.В. Медведев // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М.Ф. Решетнева. - 2010. - №3 (29). - С. 4-9.
4) Воронов А.А. Основы теории автоматического регулирования и управления. - Учеб. пособие для вузов. М., «Высш. школа», 1977, 519 с.,1970.
5) Цыпкин Я.З. Основы теории обучающихся систем / Я.З. Цыпкин. - М.: Наука, 1970. - 252 с.
6) Эйкхофф П. Основы идентификации систем управления / П. Эйкхофф. - М. : Мир, 1975. - 681 с.
7) Фельдбаум А. А. Основы теории оптимальных автоматических систем. М.: Физматгиз, 1963
8) Корнеева А.А. Непараметрическое дуальное управление многомерными безынерционными объектами / А.А. Корнеева // Труды IX Всероссийской научно-практической конференции «Системы автоматизации в образовании, науке и производстве (AS'2013)», г. Новокузнецк. - 2013. - С.477¬482.
9) Надарая Э.А. Непараметрическое оценивание плотности вероятностей и кривой регрессии / Э.А. Надарая. - Город.: Издательство Тбилисского университета, 1983.
10) Ольховой А.Ф. Введение в функциональный анализ - Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2011 - с.146
11) Медведев А.В. Непараметрические системы адаптации. Новосибирск: Наука, 1983
12) Методы классической и современной теории автоматического управления. Статическая динамика и идентификация систем автоматического управления / под ред. К. А. Пулкова, Н. Д. Егупова. Т. 2. М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004.
13) Методы классической и современной теории автоматического управления. Синтез регуляторов систем автоматического управления / под ред. К. А. Пулкова, Н. Д. Егупова. Т. 3. М.:Издательство МГТУ им Н. Э. Баумана,
2004.
14) Куликовский Р. Оптимальные и адаптивные процессы в системах автоматического регулирования. М.: Наука, 1967.
15) Медведев А. В. Непараметрические системы адаптации. Новосибирск: Наука, 1983.
16) Демидов В.А. Производство конвертерной стали. Технологическая инструкция ТИ-233-СТ КК-02-2002 / Демидов В.А. - 2002. - 148 с.
17) Глинков Г.М. АСУ ТП в черной металлургии. [Учебник для вузов] 2-е изд. Перераб. и доп. / Глинков Г.М., Маковский В.А.- М.: «Металлургия». - 1999. - 310 с.
18) Бабич В.К., Лукашкин Н.Д., Морозов А.С. и др. Основы металлургического производства (черная металлургия) [Учебник для средних профессионально-технических училищ] - М.: Металлургия, 1988. 272 с.
19) Кубашевский О., Оклокк С.Б. Металлургическая термохимия. Пер. с английского. - М.: Металлургия, 1982. - 292 с.
20) Воскобойников, В.Г. Общая металлургия: учебник для вузов. / В.Г. Воскобойников, В.А. Кудрин, A.M. Якушев. - Москва: ИКЦ «Академкниига»,
2005. - 768 с.
21) Втюрин, В.А. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. Учебное пособие. / В.А. Втюрин. - Санкт- Петербург, 2006.
22) Желдак, Т.А. Подходы к построению интеллектуальной системы, управляющей кислородным конвертером / Т.А. Желдак, Д.А. Воловенко // Научный вестник НГУ. - Днепропетровск, 2011. - №5. - С. 133-136.
23) Льюнг, Л. Идентификация систем / Л. Льюнг. - Москва: Наука, 1991. - 423 с.
24) Хардле, В. Прикладная непараметрическая регрессия / В. Хардле. - Москва: Мир, 1993. - 349 с.
25) Шуленин, В.П. Математическая статистика. Часть 1. Параметрическая статистика: учебник / В.П. Шуленин - Томск: Изд-во НТЛ, 2012. - 540 с.
26) Шуленин, В.П. Математическая статистика. Часть 2. Непараметрическая статистика: учебник / В.П. Шуленин - Томск: Изд-во НТЛ, 2012. - 388 с.
27) Вулих Б.З. Введение в функциональный анализ / Б.З Вулих. - М.: Наука, 1967. - 416 с.
28) Гнеденко Б.В. Курс теории вероятностей / Б.В. Гниденко. - М.: Наука, 1988. - 446 с.
29) Васильев В.А. Непараметрическое оценивание функционалов от распределений стационарных последовательностей / В.А. Васильев, А.В. Добровидов, ГМ. Кошкин. - М.: Наука, 2004. - 508 с.
30) Боровков А.А. Математическая статистика. Оценка параметров. Проверка гипотез / А.А. Боровков. - М.: Наука, 1984. - 472 с.
31) Боровков А.А. Математическая статистика / А.А. Боровков. - М.: Наука, 1984. - 472 с.
32) Апраушева Н.Н. Использование непараметрических оценок в регрессионном анализе / Н.Н. Апраушева, В.Д. Конаков // Заводск. лаб. - 1973. - № 5. - С. 556-569.
33) Айвазян С.А. Прикладная статистика: Основы моделирования и первичная обработка данных / С.А. Айвазян, И.С. Енюков. - М.: Финансы и статистика, 1983. - 471 с.
34) Айвазян С.А. Прикладная статистика: Исследование зависимостей / С.А. Айвазян, И.С. Енюков, Л.Д. Мешалкин. - М.: Финансы и статистика, 1985. - 487 с.
35) Туркенич Д.И. Управление плавкой стали в конверторе / Д.И. Туркенич. - М.: Металлургия, 1972. - 360 с.
36) Воскобойников В.Г. Общая металлургия / В.Г. Воскобойников,
B. А. Кудрин, A.M. Якушев. - М.: Металлургия, 1998. - 768 с.
37) Желдак Т.А. Подходы к построению интеллектуальной системы, управляющей кислородным конвертером / Т.А. Желдак, Д.А. Воловенко // Научный вестник НГУ. - 2011. - №5. - С. 133-136
38) Kubat C.H. Taskin Bofy-fuzzy logic control for the Basic Oxygen Furnace (BOF) / C.H. Kubat // Robotics and Autonomous System. - 2004. - № 49. - P. 193¬205
39) Sarita Chauhan. Comparative study of BOF Steelmaking Process based on ANFIS and GRNN Model / Chauhan Sarita, Singh Mahendra, Vivek Kumar Meena // International Journal of Engineering and Innovative Technology (IJEIT). - 2013. - Vol. 2 (9). - P. 198-202.
40) Гулыга Д.В. Модель расчета параметров кислородно-конвертерной плавки / Д.В. Гулыга, А.В. Сущенко // Сталь. - 2003. - №12. - C. 19-24
41) Управление сталеплавильными агрегатами на основе современных физико-химических представлений / А.Г. Пономаренко, П.И. Окоукони, С.А. Храпко, Е.Н. Иноземцева // Труды 4-го конгресса сталеплавильщиков. - 1997. -
C. 35-40.
42) Непараметрические модели и алгоритмы управления для процесса кислородно-конвертерной плавки стали [Электронный ресурс]: выпускная квалификационная работа бакалавра: 09.03.02 / М. В. Лапина. - Красноярск: СФУ, 2016.
43) Корнеева А.А. Непараметрическое дуальное управление
безынерционными системами / А.А. Корнеева, А.В. Медведев // Кибернетика и высокие технологии XXI века: труды XIII международной научно-технической конференции, г. Воронеж. - 2013. - С. С. 250-261
44) Корнеева А.А. О непараметрических моделях и алгоритмах управления процессом конвертерной плавки стали / А.А. Корнеева, А.В. Банникова, М.Е. Корнет // Труды Всероссийской молодежной научно-практической конференции «Малые Винеровские чтения», г. Иркутск. - 2014.
45) Катковник В.Я. Непараметрическая идентификация и сглаживание данных / В.Я. Катковник. - М.: Наука, 1985. - 336 с.
46) Рубан А.И. Методы анализа данных: учебное пособие / А.И. Рубан. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2004. - 319 с.
47) Бендат Дж., Пирсол А. Применения корреляционного испектрального анализа. - М.: Мир, 1983. - 312 с.
48) Бесекерский В.А. Цифровые автоматические системы. - М.:Наука, 1976. - 576 с.
49) Семенов А.Д., Артамонов Д.В., Брюхачев А.В. Идентификация объектов управления: учебн. пособие. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2003. - 211 с.
50) Современные методы идентификации систем/Под ред. П.Эйкхоффа. - М.: Мир, 1983. - 400 с.
51) Корнеева А.А. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по теме «Непараметрические модели и алгоритмы управления для многомерных систем с запаздыванием» 2014 год;
52) Gasser T. Kernel estimation of regression function / T. Gasser, H.G. Muller // Lect. NotesMath. - 1979. - V.757. - P. 23-68.

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2024 Cервис помощи студентам в выполнении работ