WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 9 |

Таким образом, управление реальными системами носит многошаговый, итеративный характер, когда к достигнутой цели приходят не за один, а за несколько шагов, последовательно корректируя действия с учётом достигнутых результатов.

Одна из типичных ошибок управления на разных уровнях – это попытка достичь цели за один ход, что для многих, а особенно больших систем является просто нереальным по следующим причинам:

- мы не располагаем, как правило, всей информацией о состоянии системы и действующих на неё факторов;

- реализация решения происходит во времени, иногда значительном, при этом ряд факторов, действующих в системе и на систему, изменяются;

- большие системы инерционны и для изменения их состояния требуется значительное время;

- главный действующий субъект управления – человек – консервативен, и требуется адаптация к новым целям и методам их достижения.

Примерами медленного изменения состояния систем являются трудная и продолжительная приспособляемость большинства людей к рыночным условиям, чрезвычайно длительное освоение специалистами персональных компьютеров и др.

Таким образом, при выработке и принятии управленческого решения, необходимо учитывать дефицит информации, значительный разрыв между моментами принятия и реализации решения и те последствия, которые могут возникнуть (социальные, технические, экономические) в результате реализации этого решения.

2. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 1.

ОЦЕНКА НАДЁЖНОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ (АСУТП) 2.1. Общие положения Отличительными признаками сложных АСУТП являются [1]:

- многоканальность, т. е. наличие нескольких каналов, каждый из которых вычисляет определенную функцию, частную по отношению к общей задаче системы;

- многосвязность, т.е. большое количество связей между элементами системы;

- наличие вспомогательных и дублирующих устройств.

Исходя из вышеперечисленных особенностей, сложная АСУТП может находиться в нескольких рабочих состояниях, так как выход из строя отдельных её элементов не вызовет полного отказа системы, т. е. прекращения выполнения ею заданных функций, но ухудшит в той или иной степени качество функционирования. Следовательно, отказ какого-либо элемента приведёт функционирующую систему в состояние частичной работоспособности.

С этой точки зрения АСУТП оценивают по критериям функциональной и эффективной надёжности.

Под функциональной надёжностью Рф понимают вероятность того, что данная система будет удовлетворительно выполнять свои функции в течение заданного времени.

Эффективную надёжность Рэ оценивают по среднему значению (математическому ожиданию) величины, характеризующей относительный объём и полезность выполняемых системой функций в течение заданного времени по сравнению с её предёльными возможностями. Введение критерия эффективной надёжности связано с тем, что каким-либо отдельным показателем функциональной надёжности не удаётся оценить функционирование сложной системы.

Сложная система кроме надёжности каждого блока и всей системы характеризуется ещё относительной важностью потери системой тех или иных качеств.

Поэтому под Рэ понимается некоторая количественная мера, оценивающая качество выполняемых системой функций.

2.2. Оценка функциональной надёжности системы Прежде чем произвести оценку надёжности системы в целом, необходимо найти показатели надёжности отдельных её звеньев (подсистем). Для этого следует определить их состав на основе анализа структурной схемы данной (или проектируемой) системы. Необходимо также выделить комплекс устройств (подсистем), всякий отказ в работе которых приводит к отказу всей системы. В АСУТП таким устройством (основным), как правило, является ЭВМ (вычислительное и запоминающее устройство).

После этого необходимо установить функциональные связи основного устройства с дополнительными, которые в процессе работы системы время от времени подключаются к основному устройству на время i для обмена и обновления информации. Очевидно, что влияние таких устройств будет определяться главным образом тем, какова вероятность нахождения этих устройств в рабочем состоянии в любой произвольный момент времени t.

Таким образом, функциональная надёжность системы зависит от безотказной работы как основного устройства (комплекса) в заданное время, так и дополнительных устройств, работающих совместно с основным в течение времени :

Рф = f {Р0 (t); кi; Рi (i)}, (1) где Р0 (t) – вероятность безотказной работы основного элемента; кi – коэффициент готовности i-го устройства; Рi (i) – вероятность безотказной работы i-го дополнительного устройства при совместной работе с основным за среднее время при решении основной задачи.

Так как вся система работает в основном режиме, то её функциональная надёжность определяется по зависимости [1] m Рф = Р0(t) кi Pi (i ), (2) i=где m – количество дополнительных устройств в системе.

Если резервирования в системе нет, то 1+i 1 + e- iri Р0 (t) = е-оt; Рi (t) = е-ii ; кi =, (3) 1 + i где 0, i – соответственно средняя интенсивность отказов основного и дополi нительного устройств; = ; µ-1 = i – среднее время восстановления рабочеµi го состояния устройства; i-1 = Тi – среднее время безотказной работы.

В случае, когда t, коэффициент готовности i-го устройства Ti кi = =.

1 + ii Ti + i Из сказанного следует, что функциональная надёжность учитывает временные функциональные связи между дополнительными и основными устройствами системы.

2.3. Оценка эффективной надежности систем Для определения эффективной надёжности системы следует рассмотреть все комбинации состояний устройств, составляющих полную группу событий.

Так как каждое из m + 1 рассматриваемых устройств (включая основное) может иметь два состояния (исправно или нет), то число комбинаций, составляющих полную группу событий, будет равно n = 2m+1. Тогда эффективная надёжность системы определяется выражением [1]:

n Рэ = Pj(t) E, (4) j j=где Рj (t) – вероятность j-го состояния системы в какой-либо момент времени t;

Еj – коэффициент эффективности; определяется как весовой коэффициент важности выполняемых задач в j-м состоянии системы по сравнению с полным объёмом задач, решаемых в системе.

Коэффициент эффективности Еj показывает, насколько снижается работоспособность системы при отказе данного элемента, т. е. характеризует в системе вес элемента по надёжности и может принимать значения 0 Еj 1. Для элементов, отказ которых не влияет на выполнение системой основных функций, Еj = 0. Для элементов, отказ которых приводит к полному отказу системы, Еj = 1. Для вычисления коэффициентов эффективности системы Еj необходимо вычислить Еi по каждой частной задаче с учетом её относительной важности.

При этом соблюдается условие М Ei = 1, i=где М – общее число задач, решаемых системой.

Коэффициент Еj в этом случае определяется как сумма весовых коэффициентов частных задач, решаемых системой в j-м состоянии:

R Е = Ei, j i=где R – количество частных задач, решаемых в j-м состоянии.

Таким образом, эффективная надёжность характеризует относительный объём и полезность выполняемых системой функций в течение заданного времени по сравнению с её предельными возможностями.

2.4. Пример расчёта функциональной и эффективной надёжности системы управления (СУ) Задана система управления гидроприводом, состоящая из основного устройства А (решающее устройство) и вспомогательных устройств В (датчик давления) и С (насос с электроприводом) (рис. 2).

Исходные данные: время работы системы t = 1000 ч; коэффициент готовности вспомогательных устройств кв = 0,95; кс = 0,85; весовые коэффициенты:

Е1 = 0,2 – приём информации в устройстве В; Е2 = 0,2 – передача информации из устройства В в устройство А; Е3 = 0,3 – обработка информации в устройстве А; Е4 = 0,2 – выдача информации из устройства А в устройство С; Е5 = 0,1 – вывод информации из устройства С. Интенсивность отказов основного устройства А – А = 0,07 · 10-6.

Е А_ решающее устройство ЕЕ _С_ В_ насос с электродатчик приводом давления ЕЕРис. 2. Блок-схема системы управления Требуется рассчитать функциональную и эффективную надёжность системы при максимальной интенсивности отказов устройств (табл. 1).

Определяют вероятность безотказной работы элементов по зависимости (3):

-РА = е-А t = е-0,0710 1000 = 0,999;

-РВ = е-В t = е-6,610 1000 = 0,993;

-РС = е-С t = е-27,410 1000 = 0,972.

Определяют функциональную надёжность системы по зависимости (2):

Рф =РА · (КВ · РВ) · (КС · РС) = 0,999 (0,95 0,993) (0,85 0,972) = 0,778.

Определяют эффективную надёжность системы по зависимости (4), для чего составляют таблицу состояний системы (табл. 2).

РЭ = Р E = 0,964 1 + 2,7 10-2 0,9 + 6,0 10-3 0,8 + 9,6 10-4 0,5 + j j j=+ 1,9 10-4 0,5 + 2,7 10-5 0,4 + 6,8 10-6 0,1 + 1 10-7 0 = 0,994.

После расчёта функциональной и эффективной надёжности системы управления проверяют правильность полученных результатов с помощью ЭВМ по программе МРОМ1 (приложения 1, 2), а распечатку результатов по заданию № 1 представляют вместе с отчётом преподавателю.

1. Интенсивность отказов устройств Интенсивность отказов 10-6,ч Наименование Максималь- Средняя Минимальустройства ная (max) (med) ная (min) Датчики: - уровня жидкости 3,73 2,60 1,- давления 6,60 3,50 1,- температуры 6,40 3,30 1,Насосы: - с электроприводом 27,4 13,5 2,- с механическим приводом 31,5 13,5 3,- с гидроприводом 45,0 14,0 6,Регуляторы: - расхода жидкости 5,54 2,14 0,- давления 5,26 2,03 0,Переключатели: - плунжерный 0,112 0,054 0,- кулачковый 0,12 0,075 0,Катушки: - индуктивности 0,031 0,020 0,- соленоидные 0,091 0,040 0,Реле электромагнитное 0,50 0,11 0,Термореле 1,0 0,40 0,Муфта электромагнитная 0,93 0,60 0,Электродвигатель 0,58 0,30 0,2. Возможные состояния системы управления гидроприводом Состояние Расчётные формулы системы Рj Ej АВС РА РВ РС = 0,Е1 + Е2 + Е3 + Е4 = 0,АВС РА РВ (1 – РС) = 2,7 10-Е1 + Е3 + Е4 + Е5 = 0,АВС РА (1 – РВ) РС = 6 10-Е1 +Е2 + Е5 = 0,АВС (1 – РА) РВ РС = 9,6 10-Е3 + Е4 = 0,АВС РА (1 – РВ ) (1 – РС) = 1,9 10-Е1 + Е2 = 0,АВС (1 – РА) РВ (1 – РС) = 2,7 10-Е5 = 0,АВС (1 – РА) (1 – РВ) РС = 6,8 10-АВС (1 – РА) (1 – РВ) (1 – РС) = 1 10-Примечание: А – устройство исправно; А – устройство неисправно 2.5. Задание к практическому занятию № Задание: рассчитать функциональную и эффективную надёжность одной из систем, блок-схемы которых представлены на рис. 3. Составить таблицу возможных состояний системы управления. Проверить результаты расчёта с помощью ЭВМ по программе МРОМ1 (приложения 1, 2).

Коэффициенты готовности вспомогательных устройств КВ = 0,8; КС = 0,85;

КD = 0,9; КЕ = 0,95. Интенсивность отказов основного устройства А = 0,05 10-6 ч.

Время работы системы t = 1000 ч. Возможные состояния системы представлены в табл. 3. Задание, согласно номеру варианта по табл. 4, выдаёт преподаватель.

3. Возможные состояния системы № Состояние № Состояние № Состояние № Состояние 1 ABCDE 9 17 ABCDE ABCDE ABCDE 2 10 18 ABCDE ABCDE ABCDE ABCDE 3 11 19 ABCDE ABCDE ABCDE ABCDE 4 12 20 ABCDE ABCDE ABCDE ABCDE 5 13 21 ABCDE ABCDE ABCDE ABCDE 6 14 22 ABCDE ABCDE ABCDE ABCDE 7 15 23 ABCDE ABCDE ABCDE ABCDE 8 16 24 ABCDE ABCDE ABCDE ABCDE 4. Исходные данные к практическому занятию № № Интенсивность отказов вспомогательных устройств Схема вари- Вспомогательные устройства (рисунок 2) анта В С D Е 1 (17) Схема а min med max min (med) 2 (18) max med (max) 3 (19) max max (min) 4 (20) min min (med) 5 (21) Схема б med max min med (max) 6 (22) min max (min) 7 (23) med min (med) 8 (24) med med (max) 9 (25) Схема в max min med max (min) 10 (26) max min (med) 11 (27) max med (max) 12 (28) max max (min) 13 (29) Схема г min med min min (med) 14 (30) min med (max) 15 (31) min max (min) 16 (32) med min (med) Е1 = 0,Е1 = 0,Е2 = 0,В. Датчик С. Термореле В. Датчик температуры давления Е2 = 0,Е4 = 0,Е3 = 0,А. Решающее А. Решающее Е5 = 0,Е3 = 0,устройство устройство Е4 = 0,Е5 = 0,Е6 = 0,С. Регулятор D. Датчик D.Переключатель расхода уровня кулачковый жидкости жидкости Е7 = 0,Е6 = 0,Е7 = 0,Е. Насос с меха Е. Насос с ническим гидроприводом приводом а б Е8 = 0, Е8 = 0,Е1 = 0,Е1 = 0,В. Регулятор А. Решающее Е2 = 0,давления устройство Е3 = 0,1 Е4 = 0,05 Е2 = 0,А. Решающее С. Реле электроВ. Электро- Е3 = 0,устройство магнитное двигатель Е6 = 0,05 Е4 = 0, Е5 = 0,С. ПереключаD. Муфта тель электромаг плунжерный нитная Е5 = 0,Е7 = 0,1 Е6 = 0,Е. Насос с D. Катушка Е. Катушка электроприиндуктивности соленоидная водом Е8 = 0,Е8 = 0,Е7 = 0, в г Рис. 3. Блок-схемы систем:

а – г – варианты схем согласно табл. 3. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 2.

ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЙ РАСЧЁТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВНЕДРЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ 3.1. Общие положения Автоматизированные системы управления технологическими процессами обеспечивают повышение эффективности производства за счёт повышения производительности труда, увеличения объёма производства, улучшения качества выпускаемой продукции, рационального использования основных фондов, материалов и сырья и уменьшения числа работающих на предприятии. Внедрение СУ отличается от обычных работ по внедрению новой техники тем, что оно позволяет перевести производственный процесс на качественно новую ступень развития, характеризуемую более высокой организацией (упорядоченностью) производства [2].

Качественное улучшение организации производства обусловлено значительным увеличением объёма обрабатываемой в СУ информации, резким увеличением скорости её обработки и применением для выработки управляющих решений более сложных методов и алгоритмов, чем те, которые использовали до внедрения АСУТП.

Экономический эффект, получаемый от внедрения одной и той же системы, зависит от уровня организованности производства (стабильности и настроенности технологического процесса (ТП)) до и после внедрения АСУТП, т. е.

может быть различным для разных предприятий.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 9 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.