Аннотация
Построение адекватных математических моделей технологических процессов – ключевая проблема при создании программных тренажеров (тренажеров, имитирующих программную часть автоматизированного рабочего места оператора). В статье описывается метод получения моделей путем аппроксимации динамических характеристик, полученных экспериментально, для их использования при разработке тренажеров. Метод позволяет учитывать нелинейность объекта, связанную как со статическими, так и с динамическими характеристиками; отличается простотой процедур получения и использования моделей, что обеспечивает минимальные трудозатраты на их получение. Применение моделей ограничено использованием в тренажерах, так как погрешность аппроксимации обычно лежит в пределах 5…10 %, но это ограничение не влияет на возможность их использования для целей обучения.
В основе метода лежит аппроксимация динамических характеристик на ограниченных интервалах времени статическими полиномиальными функциями, коэффициенты которых рассчитываются по переходным процессам, генерируемым изменением управляющих и возмущающих воздействий на объекты управления. Используются такие характеристики переходного процесса, как установившееся значение выходного технологического параметра, длительность процесса установления, транспортное запаздывание от момента изменения входных сигналов до начала изменения выходного параметра, максимальное ускорение значения выходного параметра в ходе процесса. Через указанные характеристики параметры модели задаются коэффициентами кубического сплайна, полинома третьей степени и двумя константами. Данный способ кодирования позволяет компактно хранить информацию о переходном процессе в памяти компьютера и легко воспроизводить переходный процесс в ходе имитации.
Рассмотрены вопросы алгоритмизации процедуры использования предлагаемого класса моделей для воспроизведения процессов при действии нескольких возмущений и управлений в произвольные моменты времени.
Ключевые слова: математическая модель, имитация, тренажер, аппроксимация, статические характеристики, динамические характеристики, переходный процесс, автоматизация моделирования, точность
Список литературы
1. Круглый стол «Решения, повышающие эффективность управления технологическими процессами на предприятии ТЭК и химической промышленности» (стенограмма) // Автоматизация и IT в нефтегазовой области. – 2013. – № 1. – С. 61.
2. Ахметсафин Р., Ахметсафина Р., Курсов Ю. Разработка тренажеров и отладка проектов АСУТП на базе пакетов MMI/SCADA // Современные технологии автоматизации. – 1998. – № 3. – С. 38–41.
3. Кнеллер Д.В. «Компьютерный тренинг – это просто…» или мини-энциклопедия расхожих заблуждений // Автоматизация в промышленности. – 2003. – № 7. – С. 29–33.
4. Дилигенская А.Н. Идентификация объектов управления: учебное пособие. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2009. – С. 23–35.
5. Spanel U., Kreutz M., Roggatz C. Simulator based operator training // International Journal of Distributed Energy Resources. – 2006. – Vol. 2. – P. 3.
6. О решении задач параметрической идентификации процессов с хаотической динамикой / И.В. Гришин, Е.И. Манкевич, К.В. Телегина, А.С. Шелудько, В.И. Ширяев // Вестник ЮУрГУ. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника. – 2008. – № 3. – С. 44–46.
7. Компьютерный тренинг операторов: непреходящая актуальность, новые возможности, человеческий фактор / В.М. Дозорцев, Д.В. Агафонов, В.А. Назин, А.Ю. Новичков, А.И. Фролов // Автоматизация в промышленности. – 2015. – № 7. – С. 8–20.
8. Технология, экономика и автоматизация процессов переработки нефти и газа / С.А. Ахметов, М.Х. Ишмияров, А.П. Веревкин, Е.С. Докучаев. – М.: Химия, 2005. – 604 с.
9. Годунов С.К. О единственности решений уравнений гидродинамики // Математический сборник. – 1956. – Т. 40 (82), № 4. – С. 467–478.
10. Дозорцев B.M. Компьютерные тренажеры для обучения операторов технологических процессов. – М.: Синтег, 2009. – 365 с.
11. Белая Т.И., Чистякова Т.Б. Математическая модель процесса пуска установки каталитического риформинга – ядро интеллектуального тренажера // Химическая промышленность. – 2003. – № 2. – С. 41–45.
12. Построение математических моделей химико-технологических объектов / Е.Г. Дудников, B.C. Балакирев, В.Н. Кривсунов, А.М. Цирлин. – М.: Химия, 1970. – 312 с.
