Основная задача оптимального управления

Современное химическое предприятие (комбинат или завод), как система большого масштаба, состоит из большого количества взаимосвязанных подсистем, между которыми суш,ествуют отношения соподчиненности в виде иерархической структуры с тремя основными ступенями [1—41. Первую, низшую, ступень образуют типовые процессы химической технологии в определенном аппаратурном оформлении (механические, гидродинамические, тепловые, диффузионные и химические процессы) и локальные системы управления ими. Основу второй ступени иерархии составляют производственные цеха и системы автоматического управления цехами. Цех представляет совокупность отдельных типовых технологических процессов и аппаратов. Третья, высшая, ступень иерархической структуры химического предприятия — это системы оперативного управления совокупностью цехов, системы организации производства, планирования запасов сырья и реализации готовых продуктов. На этой ступени иерархии происходит семантическое расширение и углубление информации здесь возникают задачи ситуационного анализа и оптимального управления всем предприятием. [c.6]

Планирование эксперимента — это постановка опытов по некоторой заранее составленной программе (плану), отвечающей определенным требованиям. Методы планирования экспериментов позволяют свести к минимуму число необходимых опытов и одновременно выявить оптимальное значение искомой функции. Выбор плана определяется постановкой задачи исследования и особенностями объекта. Процесс исследования обычно разбивается на отдельные этапы. Информация, полученная после каждого этапа, определяет дальнейшую стратегию эксперимента — таким образом возникает возможность оптимального управления экспериментом. Планирование эксперимента дает возможность варьировать одновременно все факторы и получать количественные оценки основных эффектов и эффектов взаимодействия. В ортогональных планах матрица моментов и ковариационная матрица диагональны, что существенно облегчает расчет коэффициентов уравнения регрессии, статистический анализ и интерпретацию результатов [10, 11]. [c.95]

Физическая химия раскрывает существо химических процессов. Химические реакции связаны с разнообразными физическими процессами теплопередачей, поглощением или выделением тепла, поглощением или излучением света, электрическими явлениями, изменением объема и др. В химических реакциях всегда осуществляется тесная связь физических и химических явлений изучение этой взаимосвязи — основная задача физической химии. Главное внимание в физической химии уделяется исследованию законов протекания химических процессов, состояния химического равновесия, изучению строения и свойств молекул, что позволяет решать основную задачу физической химии — предсказание хода химического процесса и конечного результата. Это приводит к возможности управления химическим процессом, т. е. к обеспечению наиболее быстрого и полного, наиболее оптимального проведения реакций. [c.6]

Основная задача оптимального управления [c.56]

Существуют две основные задачи оптимального управления ГЗО, [c.81]

Описаны способы автоматического регулирования основных технологических переменных установки, сформулирована задача оптимального управления установкой и показаны методы ее решения с использованием комбинированной стохастической модели, отражающей физико-химические особенности процесса. [c.4]

Особое место в оптимизации планирования и управления непрерывными производственными комплексами (в том числе, типа нефтеперерабатывающего) занимают подходы, в которых при формировании моделей учитывается зависимость основных параметров от управляющих воздействий. В этих моделях технологические коэффициенты (коэффициенты затрат или отбора) задаются не в виде фиксированных чисел, а в виде переменных, для которых определены области допустимых значений, соответствующих допустимым управлениям. Подобная постановка задачи оптимального управления непрерывным производственным комплексом была сформулирована впервые на примере химического завода в работе [13], в которой наряду со значениями материальных потоков параметры модели рассматриваются в качестве неизвестных искомых величин. Задача является нелинейной и требует специальных методов решения. Существенное преимущество модели подобного типа состоит в том, что при относительной сложности аппроксимирующих выражений удается отобразить гибкость технологических процессов комплексов непрерывного действия. [c.15]

В теоретических работах [57—60], посвященных выявлению классов химических реакций на основе модельных кинетических схем, показана возможность повышения эффективности каталитических процессов, протекающих при периодически меняющихся управляющих параметрах. В связи с этим возникают задачи циклической оптимизации, тесно связанные с традиционной теорией оптимального управления. Основной целью решения таких [c.287]

Принципом максимума называется основное необходимое условие оптимальности 8 задачах оптимального управления, связанное с максимизацией гамильтониана задачи. Принято считать, что это са.мое сильное из известных необходимых условий первого порядка. [c.58]

Рассматривается задача оптимального управления контактным аппаратом при условии, что аппарат спроектирован оптимальным образом. Основным неконтролируемым возмущением для КА, способным нарушить выполнение принципа оптимальности, является снижение активности катализатора (которое особенно проявляется в первых слоях). При этом из четырех управляющих воздействий, выбранных на этапе проектирования для каждой (г+1)-й стадии процесса (см. рис.4), для целей управления применимо только воздействие и - [c.20]

Важнейшей функцией АСУ является нахождение опти-ма льных управлений эта функция реализуется обычно следующими алгоритмами оптимизации статического режима ТП (производства) по основному критерию оптимального управления неустановившимися режимами отдельных аппаратов и процессов оптимального распределения материальных и энергетических потоков по ТП выявления узких мест ТП и др. Результаты решения задач оптимизации, как правило, оформляются в виде советов оператору. [c.19]

Примером других ограничений, весьма распространенных в задачах оптимального управления и планирования, являются условия целочисленности переменных. Так, при планировании профилактических ремонтов основными переменными (управляющими воздействиями) являются даты начала ремонта (целочисленное выражение времени вывода установки в ремонт) [см. уравнение (111.27)]. [c.56]

Одной из особенностей хлорного производства является то, что производительность цехов-потребителей хлора, водорода и каустической соды жестко ограничена выработкой указанных трех продуктов основным цехом-производителем — цехом электролиза. Поэтому задача оптимального управления системой параллельно работающих МВУ состоит в минимизации основных технологических составляющих затрат на планируемом периоде при ограничениях по производительности цеха и качеству выпускаемой каустической соды, поступающих как задание с уровня оптимизации производства. Анализ калькуляции себестоимости получения каустической соды (см. табл. 13 [13]) показывает, что в качестве такой составляющей для цеха выпарки могут быть приняты затраты на пар, существенно влияющие на себестоимость готовой продукции. [c.196]

Постановка задачи оптимального управления процессами в кипящем слое чаще всего сводится к выбору наивыгоднейшего сочетания условий проведения химических реакций, полностью обусловленных характером перерабатываемого сырья и технологического процесса и условиями переноса массы и тепла, связанных в основном с гидродинамическим режимом, который зависит от физических характеристик перерабатываемой твердой и газовой фаз и от выбранных вертикальных скоростей псевдоожижаю-щего агента и нагрузки по твердой фазе. [c.23]

Многомерность задачи оптимального управления существенно уменьшена благодаря использованию метода динамического программирования. Последний на основе принципа оптимальности Беллмана дает для рассматриваемой задачи следующее основное рекуррентное соотношение [c.210]

Оптимальное управление периодической ректификацией. Эта задача определяется как получение необходимого количества дистиллята за минимальное время при известных начальных условиях и относится к проблеме о быстродействии, эффективно решаемой с позиций принципа максимума. Основная трудность при этом состоит в многомерности задачи, заключающейся в том, что с ростом числа компонентов смеси растет и размерность сопряженной системы. Кроме того, жесткость системы дифференциальных уравнений приводит к необходимости выбора сне- [c.392]

Реализация задач оптимального управления газопромысловыми объектами состоит из следующих основных этапов постановки задачи оптимизации [c.35]

Четкая математическая постановка задачи оптимального управления возможна лишь при наличии известных закономерностей, характерных для процессов газопромысловой технологии. Поскольку на данном этапе эти закономерности обычно неизвестны, то целесообразно рассмотреть возможные варианты общих постановок задач оптимизации с тем, чтобы в дальнейшем их конкретизировать. Предварительное изучение процессов определяет основные параметры функционирования газопромысловых объектов ГДП, для чего исследуется существующая система сбора и обработки информации, способы ее использования для управления, в том числе учет количества и качества природного газа, расхода вспомогательных реагентов, особенностей работы технологического оборудования и т. д. [c.36]

Имеются два основных аспекта изучения процесса ректификации. Первый из них касается конструирования колонны и нахождения оптимального технологического режима ее работы, второй связан с управлением ректификационными установками. При решении задач первого типа определяется число ступеней, необходимых для достижения требуемой степени разделения исходной смеси, оптимальное расположение питающей тарелки и боковых выводов и вводов потоков, требуемая величина флегмового числа и т. д. Для этого типа задач используются уравнения статики процесса, подобные приведенным на рис. У1И-10 уравнениям динамики, но из них исключены члены, содержащие производные. Задачи оптимального проектирования (расчет статики процесса ректификации) решаются обычно методами динамического программирования, наискорейшего спуска и другими с применением цифровых вычислительных машин. [c.162]

Для составления оптимальных графиков ППР в работе [128] в качестве КЭ выбран минимум потерь производительности за интервал планирования. Аналогичный КЭ для определения стратегии управления ремонтами, или графика ремонтов, для ХТС используется в работах [129—131]. Моделью ХТС в этих работах служит детерминированный сетевой граф, пропускная способность дуг которого равна мощности установки в целом. Задача оптимального планирования ремонтов основного технологического оборудования формулируется следующим образом [131]. В заданном для каждой единицы основного оборудования предприятия поле допустимых дат остановки на ремонт [c.95]

В то же время имеются теоретические работы, посвященные выявлению классов химических реакций на основе модельных кинетических схем, для которых доказывается возможность повысить эффективность каталитических процессов, протекающих при периодически меняющихся управляющих параметрах. В связи с этим возникают задачи циклической оптимизации, тесно связанные с традиционной теорией оптимального управления и в то же время обладающие рядом существенных особенностей, о которых будет сказано ниже. Основной целью решения таких задач является получение периодических режимов, которые значительно повышали бы эффективность процесса по сравнению с оптимальными стационарными показателями. Но, прежде чем перейти к строгой постановке и решению задач циклической оптимизации, рассмотрим для наглядности пример [31] механизма каталитического процесса, иллюстрирующий эффективность искусственно создаваемого нестационарного режима. [c.41]

Решение задачи о быстродействии существенно упрощается при наличии аналитических выражений для сопряженных функций. Применительно к бинарной ректификации при допущении постоянства удерживающей способности можно записать аналитические выражения для вспомогательных функций Р (1), однако при переходе к многокомпонентным смесям целесообразнее воспользоваться численным приближением, имея в виду при этом, что задача в общем виде не может быть решена аналитически. Поэтому процедура расчета оптимального управления на основном интервале для каждой целевой функции сведена к определению начального значения Р (/) и интегрированию системы уравнений (7.367), (7.371) и (7.378). [c.394]

Автоматизированная система управления бассейном ВХК (АСУБ ВХК) — система с применением автоматизированных средств формирования н, обработки информации,, а также экономико-математических методов для регулярного решения основных задач оптимального распределения водных ресурсов. [c.392]

Оценки условий оптимальности нестационарных режимов, являясь важными для общего понимания эффективности нестационарных процессов, оказались не столь полезными с точки зрения определения закона оптимального управления, в том числе и для построения численных алгоритмов. Пока наиболее перспективным путем поиска являются прямые вычислительные методы. Можно выделить три основные вычислительные задачи, возникающие при решении проблемы определения оптимального нестационарного режима 1) расчет периодического режима при заданном периоде и форме управляющего воздействия 2) нахождение оптимальной формы управляющего воздействия при заданном периоде 3) определение оптимальной частоты управляющего воздействия. [c.52]

На верхнем уровне иерархии (старший оператор, начальник смены) решаются задачи получения исходных данных для анализа технологических ситуаций и формирования отчетной документации, а также собственно оптимального управления — направленного изменения режимов основных технологических агрегатов установки при появлении соответствующих возмущений. [c.143]

За время, прошедшее после выхода первого издания книги (М., Химия , 1969), методы оптимизации нашли широкое применение не только в химии и химической технологии, но и в смежных отраслях науки и техники. Эти методы стали основным инструментом при разработке и реализации новых процессов, а также при оптимальном проектировании действующих производств и оптимальном управлении ими. В последние годы получил значительное развитие, особенно в задачах химической технологии, новый метод—метод геометрического программирования. Поэтому авторы сочли необходимым при переиздании настоящей книги ввести главу Геометрическое программирование . Остальные разделы не подверглись существенным изменениям, за исключением некоторого сокращения раздела Динамическое программирование . [c.9]

Предметом ДП в его традиционном описании [21] являются многошаговые процессы оптимального управления во времени для различных систем. Основная идея алгоритмизации таких процессов заключается в построении и наращивании посредством пошагового перебора множества условно-оптимальных траекторий , отражающих в дискретной форме всю область допустимых решений, с обязательной оптимизацией всех возможных исходов относительно перебираемых на каждом шаге значений фазовых переменных. Заключительным этапом является так называемый обратный ход , который позволяет выделить из этого множества наилучшую траекторию, отвечающую заданным краевым условиям решаемой задачи. [c.197]

Существуют две основные задачи оптимального управления ГЗО, 44] первая - оптимальное управление работашиыи агрегатами, вторая - оптимизация при проектировании. Если первая задача мшет быть решена путем применения методов планирования экстремаль1шх экспериментов непосредственно на действующем объекте, то необходимым условием для успешного решения второй задачи яаляется шличие П-7922 [c.81]

Проверяя адекватность построенной математической модели процесса каталитического риформинга 1лужно отметить, что отсутствие данных о структурном составе основных групп углеводородов зафудняет внедрение данной математической модели на производстве без проведения дополнительных исследований используемого сырья. Имея исчерпывающую информацию по сырью, модель можно скорректировать и использовать для задач оптимального управления технологическим процессом. [c.227]

Основные результаты разработки математической модели процесса ректификации печного масла изложены в книге [69], поэтому вывод уравнений модели здесь пе дается. Модель составлена в соответствии со спецификой задачи оптимального управления производством в целом. Кинетика процесса массообмена на тарелках колонны учитывается введением в расчет экспериментально определяемых корректируюш,их параметров (средние коэффициенты эффективности тарелок в секциях). Многокомпонентная смесь приводится к нсевдобинарпой путем объединения компонентов в обобщенный легкий и обобщенный тяжелый компоненты и выбора относительных летучестей обобщенных компонентов. [c.298]

В задаче оптимального управления наряду с моделямп, основанными на физико-химических закономерностях, большое распространение получили эмпирические модели, а также модели смешанного типа. Основным аппаратом, используемым для получения эмпирических математических моделей, является регрессионный анализ и планирование эксперимента . Большая роль принадлежит также вопросам, связанным с выбором системы управления процессом, анализом характера и частоты возмущений и т. д. [c.19]

Возмущения рабочего тела во всевозможных объектах могут иметь двоякого рода последствия. Од ю из иих — это нарушение режима работы и разрушение конструкции, другое интенсификация процессов массо- н теплообмена. Эти последствия взаимосвязаны, и попытка использовать положительную роль возмущений среды немедленно вызывает ряд отрицательных явлений. Таким образом возникает задача оптимального управления уровнем возмущений в акустических и иных полях. Однако па этом пути встает целый ряд препятствий, едва ли не основным из которых является проблема обеспечения прочности конструкции. Характерным примером является проведенный сотрудниками Восточного филиала Всесоюзного теплотехиического института (г. Челябинск) промышленный эксперимент на тепловой электростанции 16], [7]. Наряду с получением желаемого эффекта (полное выгорание топлива — угольной пыли), наблюдались сильные колебания теплоотводящих трубок и разрушение стенок котла. [c.3]

Автоматизированная система управления ВХК (АСУБ) представляет собой систему с применением автоматизированных средств формирования и обработки информации и экономикоматематических методов для регулярного решения основных задач оптимального распределения водных ресурсов. Автоматизированная система управления относится к классу иерархических систем (рис. 5.4). [c.184]

Автоматизированная система управления ВХК включает автоматизированные средства формирования и обработки информации и экономическо-математических методов регулярного решения основных задач оптимального распределения водных ресурсов. Управление ВХК представляет собой иерархическую систему, включающую три уровня. [c.373]

Задачи оптимального управления качеством обработки природного газа относятся к классу основных задач УКПГ (ГС) и решаются на нижнем уровне управления. В соответствии с этим показатели качества обработки газа служат, по-существу, локальными, критериями оптимальности и одновременно входят в состав регионального критерия оптимизации в качестве ограничений. [c.162]

Снижение риска может быть обеспечено по нескольким основным направлениям за счет снижения вероятности возникновения данного типа аварий и (или) уменьшения объемов выброса в результате офаничения протяженности и (или) направлений распросфанения поражающих факторов в окружающем просфанстве в результате оказания своевременной медицинской помощи людям, подвергшимся негативному воздействию за счет вывода людей из зоны потенциальной опасности. В каждом конкретном случае необходимо решать задачу оптимального управления риском с учетом региональных особенностей и при заданных офаничениях на материально-технические ресурсы. [c.38]

Мы сформулируем основные уравнения процесса, а затем обсудим некоторые его экономические характеристики. Результаты, касающиеся оптимального управления периодическим реактором, являются просто интерпретацией решения задачи оптимального проектирования трубчатых реакторов. Мы не будем давать полного вывода этих результатов, но ограничимся качественным их описанием. Изотермические процессы в периодическом реакторе полностью описаны в главе V, где проводилось интегрирование кинетических уравнений при постоянной температуре. Простейшим типом неизотермического процесса является адиабатическое проведение реакции в теплоизолировапном реакторе такой процесс описан в главе УП1. [c.306]

Условно структуру системы можно разбить на два суперблока. Основной суперблок реализует собственно структуру задачи дискретного оптимального управления. Он состоит из блока пО строения математической модели исследуемого химического объекта — пространственной трехмерной модели молекулярной системы. Причем под молекулярной системой понимается не только отдельная молекула, но и любая пространственная совокупность молекул, химическая реакция, поверхность раздела фаз или поверхность катализатора или даже само реакционное пространство и т. п. Этот блок соответствует системе DENDRAL в американских системах. Блок управления движением объекта в фазовом пространстве и блок оптимизации также включаются в первый суперблок. > [c.54]

Большое количество экспериментальных задач в химии и химической технологии формулируется как задачи экстремальные определение оптимальных условий процесса, оптимального состава композиции п т. д. Благодаря оитимальиому расположению точек в факторном пространстве и линейному преобразованию координат, удается преодолеть недостатки классического регрессионного анализа, в частности, корреляцию между коэффициентами уравнения регрессии. Выбор плана определяется постановкой задачи исследования и особенностями объекта. Процесс исследования обычно разбивается на отдельные этапы. Информация, полученная после каждого этапа, определяет дальнейшую стратегию эксперимента. Таким образом во шикает возможность оптимального управления экспериментом. Планирование эксперимента позволяет варьировать одновременно все факторы и получать количественные оценки основных эффектов и эффектов взаимодействия. Интересующие эффекты определяются с меньшей ошибкой, чем при традиционных методах исследования. В конечном счете применение методов планирования значительно повышает эффективность эксперимента. [c.158]

Однако слишком упрощенная структура не обеспечивает надежного и оптимального функционирования производства, а сложная структура спилоет эффективность управлеиия. Чем сложнее структура и больше ступеней и звеньев, тем сложнее документооборот и взаимосвязь. Поэтому сейчас м ного внимания уделяется рационализации структур управления. Основное направление рационализации—концентрация, централизация и специализация функциональных звеньев в пределах объединения по выполнению основных задач управления. [c.284]

Элементы индикации и управления в ДНС расположены также нерационально. Основные источники информации структуризиро-ваны здесь без учета последовательности деятельности оператора в цикле управления (восприятие, интерпретация, объединение данных с программой выполнения задачи, оптимальность интервала [c.95]

Одной из основных задач управления является зада ч а отыскания оптимальной производственной программы при условии ограниченных ресурсов производства. Решение этой задачи для производства требует построения математической модели, учитывающей особенности объекта управления, состояние материально-технического снаб-7кения и сбыта. Как правило, возможности производства ограничены сырьевыми ресурсами, т. е. сырьем, находящимся на складе и поступающим туда в течение планируемого периода запасами тары, производимой на заводе и присылаемой извне (новой и возвратной) сроком службы оборудования наличием рабочей силы. [c.79]

Если теперь любыми машинными методами проминимизировать критерий Q< , при помощи подбора управления и 1), то в результате получим решение граничной задачи. Действительно, если коэффициент Р достаточно высок, то минимизация Q сводится в основном к минимизации Qi, т. е. к выполнению концевых условий. После того как они достигнуты, дальнейшая минимизация будет происходить только за счет минимизации Q, т. е. будет происходить поиск оптимального управления при выполнении граничных условий. Если в процессе поиска конец траектории отойдет от заданной точки, то критерий ( 2 сразу увеличится и дальнейшая минимизация < 2 снова приведет к выполнению граничных условий. Процесс поиска окончится, когда величина Q примет минимальное значение при выполнении граничных условий. [c.48]

Теория оптимального управления возникла в 50-е годы 20 века в связи с необходимостью решения ряда задач, поставленных практикой в различных областях р.азвития новой техники. В теории опти.мального управления основным методо-м считается принцип максимума Понтрягина. Он был открыт группой советских. мате,матиков зо главе с Л.С. Понтрягиным в 1956 году. [c.55]

Задачу быстродействия называют основной ие только потому, что именно для нее впервые был сфор.мулирован и доказан основной результат теории оптимального управления — аринпип. максимума Понтрягина. но н потому, что в ней впервые проявились особенности нового класса залач вариационного типа. Опираясь на задачу быстродействия, сформулируем основные проблемы теории оптимального управления. Первая проблема, которая возникает при решении прикладной задачи оптлма-тьног о управления, называется проблемой идентифнкаиии и состоит в математическом описании (моделировании) [c.56]

Разработанная на основе историко-технического анализа программа развития и реконструкции производственных мощностей АД ЛУКОЙЛ Нефтохим Бургас позволяет решать следующие основные задачи повысить эффективность глубокой переработки нефти при оптимальной загрузке основных узлов и установок в технологической цепи мощностей нефтехимического комбината совершенствовать товарную продукцию в количественном и качественном отношении в полном соответствии с европейскими и международными требованиями проводить технологическое и аппаратурное обновление производственных установок, направленное на снижение энергетических и материальных затрат автоматизировать и оптимизировать системы управления и контроля технологических процессов улучшить и привести к нормативным требованиям экологические параметры производств. [c.22]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология