Методы решения общей задачи управления

МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ОБЩЕЙ ЗАДАЧИ УПРАВЛЕНИЯ [c.22]

Эвристическая (нестрогая) процедура декомпозиции основывается на опыте, на неформальном, практическом знании объекта, его структуры, особенностей и свойств задачи управления. Эвристическая декомпозиционная процедура опирается на ряд интуитивных предположений и гипотез относительно характера взаимодействия частных задач, соответствующих им переменных и параметров и, что особенно важно, относительно роли критериев частных задач в формировании общего критерия управления. Эвристическая декомпозиционная процедура состоит из набора эвристических, не доказанных строго, правил, определяющих постановку частных задач, очередность их решения, способы согласования частных решений этих задач и формирования из них общего решения. Естественно, что эвристическая декомпозиция — всегда приближенная, причем какие-либо оценки качества декомпозиции возможны здесь лишь на основе моделирования или опытной эксплуатации. В этом заключается существенный недостаток эвристической декомпозиции. Тем не менее именно она- иногда позволяет найти значительно более простые, а в ряде случаев единственно приемлемые методы решения общей задачи. Серьезный анализ общей задачи при построении эвристической декомпозиционной процедуры может обеспечить получение удовлетворительной точности решения, хотя оценка точности решения в ряде случаев окажется невозможной или потребует неоправданно больших усилий. В частности, решение сформулированной в предыдущем разделе общей задачи планирования и управления ХТС может быть получено только на основе эвристической декомпозиционной процедуры, использующей свойства переменных и параметров модели, а также критерия управления. [c.147]

Решение общей задачи оптимизации процесса. Выше были даны обоснования выбора вероятностно-статистического метода, разработка математической модели, разработка системы управления и решение частной задачи оптимизации для этиленового режима. [c.151]

Практически решение всей комплексной задачи управления крупным производством связано с большими трудностями, причиной которых является высокая размерность исходной задачи. Поэтому обычно общая задача управления разбивается на несколько подзадач, при этом создается так называемая иерархическая система управления. Для разбиения задачи управления на подзадачи используются методы декомпозиции [c.7]

Таким- образом, содержательная постановка задачи первого этапа оперативно-календарного планирования сводится к расчету таких графиков остановов оборудования и использования эффективных режимов работы блоков, которые обеспечивают оптимальную координацию интегральных суточных величин потоков ХТС при ограничениях на пропускную способность блоков, зависящую от искомых графиков. В разделе 1 этой главы отмечалось, что в настоящее время отсутствуют разработанные методы решения такой задачи. Поэтому на первом этапе оперативно-календарного планирования приходится прерывать автоматизированную процедуру ре-щения общей задачи планирования и управления ХТС. Решение задачи первого этапа осуществляется персоналом предприятия вручную, причем при ее решении должны использоваться полученные при текущем планировании оптимальные оценки общей длительности использования эффективных режимов в течение месяца и эвристические соображения о согласовании во времени регламентных остановов и используемых эффективных режимов работы блоков, связанных между собой материальными потоками. [c.168]

Предложенный метод формирования критерия управления практически сводится к оценке состояния агрегатов для решения различных задач управления. На наш взгляд, к достоинствам метода относятся простота и адаптивность, то есть способность оперативно приспосабливаться к изменяющейся производственной ситуации. Рассмотренный метод формирования критерия управления позволяет без проведения сложных расчетов дать общую оценку работы агрегатов и на ее основе осуществить распределение нагрузок. Дальнейшее развитие предложенных методов может идти в следующих направлениях [c.240]

Выступая на открытии одной из конференций, которая проходила в г. Одессе, председатель оргкомитета академик АН СССР Кафаров В.В. сказал, что одной из главных и основополагающих идей системного анализа химикотехнологических систем (ХТС) является декомпозиция технологического процесса, систем математического моделирования, задач управления и оптимизации. При этом, как отмечал академик, основной трудностью является разработка таких методов декомпозиции, которые позволяли бы путем координируемого решения множества отдельных (локальных) задач получить решение общей исходной (глобальной) задачи. [c.91]

Общее развитие методологии нечетких множеств позволило наряду с решением частных задач по моделированию, оптимизации и управлению процессами химической технологии перейти к созданию экспертных диалоговых систем, которые ориентированы на пользователей, не владеющих методами прикладной математики, программирования и вычислительной техникой. При этом ставится цель предоставить специалисту-технологу инструмент, который позволил бы ему синтезировать модель, используя свои знания. Построение экспертных диалоговых систем, основанных на подхо- [c.353]

Книга ставит целью преодолеть разрыв между общей теорией регулирования и ее применением для решения практических задач, возникающих при автоматизации производственных процессов. Современные методы синтеза замкнутых систем управления предполагают, как правило, использование априорных сведений [c.21]

Применительно к методам исследования лигроино-газойлевых фракций решение подобной задачи оказалось делом более трудным, но, как показал 30-летний опыт работы Американского нефтяного института по проблеме № 6, описанный Россини [19], в этом направлении удалось достигнуть многого. Да и трудно представить себе, как можно организовать слаженную работу нескольких десятков научных учреждений и заводских лабораторий по одной проблеме, объединенной общей программой исследований, если не будет достигнуто такое единство в формах и методах выполнения экспериментальных работ, в стандартизации методики и аппаратуры, особенно предназначенных для массовых и часто повторяющихся операций и контрольно-аналитических операций. Решение этой задачи позволяет осуществить автоматизацию управления многих процессов (перегонка, хроматография, титрование и т. д.). [c.398]

Остановимся теперь кратко на общей характеристике метода. Основное достоинство его заключается в том, что в схемах с рециклами не приходится прибегать к трудоемким итерационным процедурам для сведения материальных и тепловых балансов это очень важно при проведении оптимизации схемы. Однако метод страдает серьезным недостатком — но существу он не универсален. Каждая задача требует изобретательности и практически своего подхода в выборе новых управлений, что конечно снижает эффективность метода. Таким образом, в качестве общего подхода его рекомендовать нельзя, хотя он и может оказаться эффективным при решении конкретных задач. [c.297]

В ходе предварительных общих исследований необходимо выявить некоторые перспективные способы, которыми очистка может проводиться с наибольшей эффективностью. Далее они должны исследоваться каким-либо быстрым кинетическим методом, например импульсного радиолиза, для того чтобы определить механизм и оптимальные условия протекания процесса. Окончательное установление количественных законов управления данным процессом вряд ли возможно без применения электронно-вычислительной техники ввиду большого объема расчетной работы. Большую помощь в решении поставленной задачи могут оказать математические методы планирования эксперимента, развиваемые в настоящее время. Можно предполагать, что при этом окажется возможным комплексное сочетание различных способов очистки, например хлорирования и облучения, для достижения максимального эффекта. [c.47]

Таким образом, приходится констатировать, что в настоящее время отсутствуют приемлемые методы решения достаточно корректно поставленной задачи управления ХТС, содержащей блоки полунепрерывного типа. Поэтому в дальнейшем изложении мы будем формулировать общую задачу планирования и управления ХТС, не конкретизируя способы задания области допустимых режимов, а при описании методов решения для конкретных приложений — либо считать, что нет блоков, работающих только на эффективных режимах, либо иметь в виду применение процедуры, при которой автоматическое решение задачи прерывается для того, чтобы спланировать конкретные сроки использования эффективных режимов, как это описывалось выше, т. е. вручную. [c.123]

Для решения задач оптимизации химико-технологических процессов обычно используют методы нелинейного программирования (поисковые методы) [1, 3] и методы теории оптимального управления вариационного исчисления [4], динамического программирования 15], принципа максимума Понтрягина [6], дискретного принципа максимума 17]. Наибольшее распространение получили поисковые методы как наиболее гибкие и универсальные. Эти методы находят также широкое применение при решении задач идентификации (определение некоторых коэффициентов уравнений, представляющих собой математическую модель исследуемого процесса). Кроме того, поисковые методы могут быть эффективно использованы при синтезе оптимальной структуры химико-технологических систем, который в общем случае представляет собой задачу дискретно-непрерывного программирования в частности, они могут быть использованы при получении нижних оценок в методе ветвей и границ (см. гл. VI). [c.14]

Общая задача планирования и управления ХТС, определяемая выражениями (У.ЗО)—(У.42), (У.48), естественно, не может быть решена полностью и. сразу для достаточно большого горизонта планирования [ 01 Г]. Этому препятствуют не только трудности решения такой задачи, связанные с отсутствием разработанных методов и с ее большой размерностью, но и невозможность реализации решения без его последующей коррекции но отклонениям от намеченного хода производства в результате действия случайных факторов. [c.146]

В предыдущем изложении на основе анализа общей задачи планирования и управления ХТС мы выделили ряд частных задач планирования и управления. Из них к оперативно-календарному планированию работы ХТС можно отнести две построение оптимального графика ППР и собственно задачу оперативно-календарного планирования производства, поскольку целью решения и той, и другой является построение оптимальных графиков работы блоков ХТС по дням планируемого месяца. Этим двум задачам — методам их решения и вопросам реализации решений в автоматизированной системе управления предприятием и посвящены дальнейшие главы книги. [c.174]

Задачи управления возникают в различных процессах, включая биологические, экономические, технические, химические и физические. Всем этим задачам управления присущи некоторые общие черты. Каждый процесс может быть описан некоторым уравнением или системой уравнений. Существует критерий или цель или должен удовлетворяться некоторый критерий качества системы управления. Управляющее воздействие или вынуждающую функцию выбирают в соответствии с уравнениями процесса таким образом, чтобы удовлетворить принятому критерию при ограничениях, наложенных на систему. Вообще говоря, метод динамического программирования пригоден для решения подобных задач, так что задачи динамического программирования правильнее называть задачами управления. [c.274]

При решении проблем управления запасами методами вариационного исчисления возникают несколько необычные задачи. Различные авторы довольно редко использовали при этом методы вариационного исчисления. Рассматривая задачи управления запасами, они вместо фактического решения задачи ограничивались довольно общими рассуждениями решение давалось в пространстве стратегий в виде некоторых общих принципов. Вот один из известных принципов если у х, нужно заказывать у — х ) единиц товара при у > х заказывать товар не нужно. Здесь у — реальный уровень запаса, ах — оптимальный. [c.366]

В реальных конструкциях термоэлементов всегда существует некоторое, хотя и относительно небольшое, контактное сопротивление. Контактный слой, а также охлаждаемый объект имеют определенную теплоемкость. В этих условиях оптимальный ток уже не может достигать больших значений с тем, чтобы джоулево тепло на спаях не превышало теплопоглощения Пельтье. Для решения задачи о выборе оптимального управления — плотности тока / ( ) в общем случае, когда справедливы граничные условия вида (6-32) на холодном спае, следует применять методы, которые разрабатываются в настоящее время для нахождения оптимальных управляющих воздействий для систем, содержащих объекты с распределенными параметрами. Однако решения подобных задач для рассматриваемой системы до сих пор не опубликованы. [c.107]

Согласно общему подходу к решению задачи методом динамического программирования определение оптимальных управлений начинается с последней стадии процесса. Рекуррентное соотношение (VI,33), записанное для последней стадии с учетом условия (VI,35), имеет вид [c.255]

Книга Т. Вильямса представляет собой общее и относительно популярное введение в эту новую методологию. Примененный автором термин системотехника следует рассматривать как понятие, подчеркивающее основную особенность такой методологии — логически стройный подход к решению задачи разработки реального химико-технологического процесса. Этот подход базируется на анализе всего комплекса физических, химических и экономических явлений, характеризующих этот процесс, и на использовании аналоговых и цифровых вычисли тельных машин и методов теории автоматического управления. Принятый в отечественной литературе термин математическое моделирование более строг и, вероятно, более удачен по своему содержанию, однако он не охватывает всех сторон указанной проблемы. [c.7]

Развитие и внедрение системного анализа как современного подхода к решению задач химической технологии, большое число математических моделей и совершенствование средств вычислительной техники обусловили становление качественно нового направления в использовании вычислительных средств и метода математического моделирования. Это направление заключается в создании прикладных операционных систем (систем моделирования и оптимизации, систем управления, САПР и т. д.) как совокупности взаимодействующих элементов, объединенных единством цели или общими целенаправленными правилами взаимоотношений [35]. [c.147]

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]

Метод принципа максимума для сложвцх процессов значительно экономнее метода динамического программирования. На основе данного метода удается создать общий подход к решет нию задач оптимизации стационарных и нестационарных каталитических процессов. Этот метод заключается в решении краевой задачи для системы обыкновенных дифференциальных уравнений и определении оптимального управления на каждом шаге интегрирования исходя из условия максимума некоторой функции Решение состоит в выборе некоторых начальных условий и их дальнейшего уточнения для нахождения оптимального режима. Указанная процедура позволяет разработать эффективный численный метод решения краевых задач. [c.495]

Система управлений и решение задачи оптимизации процесса. Общим и необходимым условием математической модели является ее изоморфность объекту. Математические модели, полученные в виде системы интегро-дифференци-альных уравнений, отражают физические, химические, энергетические и другие процессы, протекающие в объекте. В то же время получение таких моделей, особенно на промышленных объектах, весьма затруднительно. Поэтому наиболее часто применяются вероятностно-статистические методы, изоморфность которых относительно объекта в общем случае наблюдается только по входам и выходам, что в ряде случаев является недостаточным для построения системы уравнений. [c.147]

Как следует из рис. 7.4, з общей задаче моделирования химико-техпологического процесса функции пользователя ограничиваются постановкой задачи моделирования и составлением математического описания. Последнее должно быть представлено в виде, пригодном для ввода в систему. В частности, описание должно быть представлено в матричном виде. Пакет программ является незамкнутым, поэтому пользователь имеет возможность вносить любые изменения и дополнения в общую схему моделирования на языке системы. Это, прежде всего, ввод исходных данных и вывод результатов решения, включение функций управления вычислительным процессом и (при необходимости) форсирующих процедур для ускорения решения. Следовательно, необходимо иметь опыт программирования на рабочем языке пакета, в качестве которого обычно используются процедурно-ориентированные языки типа фортрана, ПЛ-1. Совершенствование методов формализации составления математического описания объекта позволяет еще в большей степени автоматизировать процесс моделирования. [c.273]

Основными характерными признаками автоматизированной системы управления являются выполнение планово-экономических расчетов с использованием экономико-математических методов, с помощью которых создается общая формальная модель управления объектом непрерывная автоматическая (машинная) подготовка вариантов допустимых решений, при этом принятие окончательного решения остается за человеком. Определенные функции управления могут выполняться в автоматическом режиме, т. е. без участия человека применение электронной вычислительной и другой современной техники в процессе планирования и управления организация в памяти ЭВМ единой централизованной статистической и нормативно-справочной базы, обслуживающей все подразделения органа управления в процессе решения планово-управленческих задач. [c.381]

Из вышеизложенного следует, что решение общей задачи управления НХК в виде нелинейной динамической стохастической задачи существующими математическими методами оптимизации в настоящее время не представляется возможным. Поэтому, пользуясь особенностями НХК - относительной самостоятельностью отдельных установок, ях взаимосвязанностью, возможностью разделить вектор переменных на высокочастотную и низкочастотную составляющие, и целесообразно провести дексжлпозицию общей задачи, как временную, так и агрегатную. [c.4]

В настоящее время нет общего метода решения задач циклической оптимизации. Все используемые алгоритмы основаны на классических понятиях вариации функционала и модифицированного принципа максимума. Наиболее общим и обоснованным является градиентный метод, основанный на вариационном исчислении. Суть этого метода была изложена еще в работе [7]. Задается фиксированная продолжательность периода с и определяется (численно) соответствующее ему оптимальное управление, затем задается другое значение периода и определяется соответствующее ему другое оптимальное управление. После этого сравнивают значения целевых функционалов и с помощью направленного поиска определяются значение оптимального периода. Конечно, такой подход требует больших затрат машинного времени. В работе [72] разработан другой численный алгоритм. Здесь не использовались условия цикличности. Оптимальное управление определялось на достаточно большом отрезке времени с произвольными начальными условиями. [c.292]

Выбор средств и методов решения задач оперативного управления предприятиями топливно-энергетического комплекса (ТЭК) во многом определяется наряду с внутреннн.ми, еще и внешними ограничениями. Практика первых лет преобразований в секторе экономики обозначила закономерности развития общей ситуации кризис приобрел затяжной характер продолжается общий спад производства попытки сдерживания курса национальной валюты приводят к исчезновению денежных средств в расчетах и к потере ценовой конкурентоспособности отечественных товаров банковская система страны вывела финансовые капиталы из реального сектора экономики сомнительны иностранные инвестиции в производство в связи с последними событиями в России и мировым финансовым кризисом нельзя рассчитывать на гарантированный положительный результат от внешнеэкономической деятельности. [c.128]

Термины оптимизация и оптимальным ассоциируются с экономико-математическими методами (ЭММ) п ЭВМ, т. е. с метоламн и средствами, способствующими наиболее )ффективмому решению задач иланирования и упраплеиия. Вместе с тем и в действующей практике, основанной на традиционных методах, руководитель любого уровня управления на предприятии также заинтересован в оптимальном решении вопроса по увеличению выпуска продукции, снижению затрат на производство, использованию капиталовложений и т. д. Но он пытается этого достичь, пользуясь в основном установившимися принципами общих закономерностей и далеко не совершенными вычислительными средствами. При этом во многих случаях также рассматривается ряд вариантов, хотя и ограниченный, что обусловливается реальными организационными н техническими возможностями. Тем не менее в отдельных случаях не исключено совпадение результатов решения, полученных с использованием ЭММ и ЭВМ и на основе традиционного подхода. [c.377]

Язык программного моделирования DSL/90 " такого же класса, как MIMI , разработан для машины IBM 7094. Он имеет некоторые важные свойства, которые делают его более гибким и, тем самым, более пригодным для решения задач управления. В частности, применяя его, можно включать моделирующие подпрограммы DSL/90 в общую программу, записанную на языке ФОРТРАН. Ценным для программиста является возможность выбора одного из методов интегрирования, предусмотренных в DSL/90, наиболее подходящего для данной задачи метода Милна, так называемого предварительно вычисляющего корректора (подобного имеющемуся в MIDAS) метода [c.58]

Ускорение научно-технического прогресса, осуществляемое в свете решений XXVII съезда КПСС, связано со всеми сферами человеческой деятельности и требует интенсивного развития исследований разнообразных процессов для разработки совершенных способов управления ими. В задачах управления процессами находят широкое применение методы, в которых используется понятие системы. Известно довольно много определений данного понятия, зависящих от того, где и в каком виде применяется системный подход к рассмотрению тех или иных явлений. Достаточно общим можно считать следующее определение. [c.5]

Постановка общей задачи планирования и управления ХТС преследует следующие цели. Прежде всего она позволяет разработать и применить единый подход к комплексу взаимосвязанных проблем планирования и управления ХТС. Такой единый подход обеспечивает выделение всех основных управляющих переменных, влияющих на выработку продукции и эффективность производства, и определение их взаимосвязей независимо от методов планирования и управления на конкретном предприятии. Единый, комплексный подход и формальная постановка общей задачи планирования и управления ХТС позволяют перейти от решения отдельных задач планирования к созданию подсистемы управления основной производственной деятельностью в рамках интегрированной системы управления предприятием. Некоторые вопросы построения такой подсистемы обсу-. ждаются в главе IX. [c.146]

Метод оптимизации сложного производственного комплекса в сущности остается тем же, что и метод оптимизации отдельного аппарата, если задача оптимального управления вытекает из стремления учесть ограничивающие условия, наложенные на управляющие воздействия и координаты системы. Поэтому в общем случае решение данной задачи может быть основано либо на принципе максимума Понтря-гина, либо на методе динамического программирования Веллмана. [c.277]

Показатели надежности СУХТП можно количественно оценивать, используя информацию о надежности отдельных элементов СУХТП. Для этого необходимо знать показатели элементов систем управления и математическую модель соединения этих элементов в систему. При это.м не следует смешивать понятие соединение элементов СУХТП на технологических, принципиальных и других схемах с понятием соединение элементов в виде математических моделей для решения задач надежности. В общем случае эти схемы соединений не совпадают. К наиболее перспективным методам расчета надежности систем управления можно отнести следующие топологический логико-вероятностный структурный. [c.58]

Основу математических методов управления в Систегле № 3 образует прежде всего анализ затрат/выпуска, развитый на основе линейного программирования. На этом уровне мы можем впервые вести расчеты для фирмы в целом. Задача сводится к решению обширной системы уравнений распределения ресурсов по конкретным назначениям и выбору из большого числа возможных решений тех, которые в наибольшей степени соответствуют общим задачам фирмы. Из этих расчетов следует стратегия сохранения устойчивости фирмы в целом, что в свою очередь позволяет выбрать конкретную политику для сохранения устойчивости фирмы с учетом внешней среды. При этом, в частности, решается такая, вызывающая много затруднений, проблема, как распределение общих ресурсов фирмы между ее отделениями и установление цен для внутренних расчетов. Решение подобных проблем позволяет фирме действовать как единое целое. [c.130]

Методология Alfargus/OptimFlow базируется на комплексном применении гибридных методов, объединяющих достоинства и компенсирующих недостатки общих подходов нелинейного и динамического программирования, а также на постановке и решении математических задач оптимального управления. Ее описание представлено в Г лаве 2 (см. также [1, 2, 5, 6, 30, 59, 60]). [c.53]

Обязательным условием общего системного анализа технологического процесса является количественное описание взаимосвязей потоков сырья, продуктов, вспомогательных веществ и отходов на протяжении всего процесса. Общепринятым сжатым методом такого описания является схема потоков. Количественная схема также является результатом абстрагирования от реальной действительности и соответствует текущему уровню знаний о процессе. Кроме того, количественные величины относятся только к одной совокупности условий, вследствие чего они мало говорят о влиянии изменения входных потоков, а также рабочих условий на выходные параметры. При наличии необходимых данных можно составить схемы материальных потоков по альтернативным вариантам сочетания входных переменных и рабочих условий. Таким образом, при построении моделей процесса основная проблема заключается в описании аппаратов, входящих в технологическую схему производства, с помон1,ью систем уравнений, достаточно простых для того, чтобы задача составления полной схемы материальных потоков оставалась практически разрешимой. Для решения задач масштабирования и получения надежной информации для проектирования нового промышленного производства и последующего управления им важное значение имеет опытно-промышленная стадия разработки процесса. [c.236]

Общая процедура решения задачи методом динамического программирования. Проиллюстрируем процедуру решения задачи оптимизации многостадийного процесса на примере процесса, в котором размергюсть векторов состояния и управления на каждой стадии равна единице. Это позволяет повысить наглядность проводимых рассуждений при помощи графическ[1Х построений. [c.255]

Для определения можно использовать прием линеаризации [92, с. 49]. Применяя правила дифференцирования сложных и неявных функций, легко получить формулы для определения производных функции (IV, 143) по переменным и [92, с. 49]. Для решения задачи (IV, 144), (IV, 145) используется метод сопряженных градиентов, модифицированный для учета ограничений (IV, 145) (МОПГ) он был предложен в 1968 г. и является обобщением метода приведенного градиента, разработанного Вольфом [93] для решения задачи (IV, 1), (IV, 3), (IV, 141) с линейными ограничениями (IV. 3), на случай нелинейных ограничений (IV, 3). Вместе с тем следует отметить, что при решении задач оптимизации в химической технологии этот подход введения зависимых и независимых переменных для исключения ограничений типа равенства фактически использовался уже в начале 60-х годов. Причем в качестве зависимых переменных обычно выбирались переменные состояния, в качестве независимых — управления [94], а в качестве ограничений типа равенств выступали математические модели блоков и уравнения связи. На основе этого подхода был дан способ вычисления градиента функции (IV, 143) для ряда типовых схем [95, 96]. Имеется также более удобный способ вычисления производных функций (IV, 143) для общего случая [97]. В чистом виде МОПГ эквивалентен задаче 2 оптимизации ХТС [см. соотношение (1.71), (1.72)]. либо задаче 1 [см. соотношения (1, 64)—(I, 66)], когда ограничения (I. 10) отсутствуют, [c.157]