Разработка системы управления предприятием - Программирование, компьютеры и кибернетика курсовая работа

Главная

Программирование, компьютеры и кибернетика
Разработка системы управления предприятием

Исследование основных динамических характеристик предприятия по заданному каналу управления, результаты которого достаточны для синтеза управляющей системы (СУ). Построение математической модели объекта управления. Анализ частотных характеристик СУ.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.


Министерство образования и науки РФ
ФГБО ВПО Сибирский государственный индустриальный университет
кафедра систем информатики и управления
Постановка задачи анализа и синтеза СУ
1.1. Построение математической модели ОУ
1.2. Статические и динамические хар-ки ОУ
2.1. Определение критерия управления, ограничений, внешних факторов, выбор типового закона управления, расчет настроечных параметров
2.2. Построение структурной схемы системы управления
3.2. Анализ качества управления в типовой системе
3.3. Анализ чувствительности СУ к изменениям параметров модели объекта исследования
Доход от импорта продукции для предприятия колеблется от 3,5 (летний и зимний период) до 7,8 (весенний и осенний период) млн. руб. в месяц.
Увеличение инвестиций на 25% в производство увеличивает доход на 38% вне зависимости от сезона. Какие инвестиции необходимы для стабилизации среднегодового дохода предприятия на уровне 70 млн. руб.?
Постановка задачи анализа и синтеза СУ
1) Объект управления - импортирующее предприятие, которое характеризуется каналом управления (по каналу управления “инвестиции - доход”).
2) Основное входное воздействие на объект:
3) Основное выходное воздействие объекта:
а) Номинальный режим характеризуется:
б) Исследовательский режим характеризуется:
5) Производственные характеристики:
Определяют время перехода объекта в новый режим и оцениваются:
-временем распределения инвестиций:
-временем изменения дохода от импорта (сезонное запаздывание):
в) Ограничения по регламенту работы объекта:
включают технологию производства, нормы качества продукции и сырья.
Примем условия линейности объекта в рассматриваемых диапазонах инвестиций и производительности.
w, характеризуют эквивалентные изменения номинальных инвестиций, например, за счет аварий, приобретения нового оборудования, брака и т.д.
8) Линейные методы и алгоритмы анализа и синтеза системы управления.
9) Критерии исследования и управления:
показатели качества управления, характеризующие отклонения от заданной производительности: статическая ошибка, время управления, максимальное динамическое отклонение, перерегулирование, степень затухания колебаний, модульная интегральная ошибка .
Требуется разработать систему, отвечающую всем требованиям и критериям.
Цель: исследование основных динамических характеристик предприятия по заданному каналу управления, результаты которого достаточны для синтеза управляющей системы (СУ).
1.1 Построение математической модели ОУ
На основе режимов работы функционирования объекта с соответствующими параметрами динамики построим экспериментальную характеристику временного регламента.
Для определения средних заданных инвестиций, необходимых для определения заданного дохода y* решим пропорцию:
По виду экспериментальной характеристики в исследовательском режиме определено:
-объект характеризуется начальным запаздыванием вследствие распределения инвестиций =0,5 мес.
-доход от импорта увеличивается только в следующем сезоне (через период в 6 мес.), т.е. через =6 мес.
-состояние объекта характеризуется установившимся периодическим режимом.
Исходя из таких предпосылок, объект можно описать следующей структурой:
Данную структуру можно описать через типовые звенья:
-распределение инвестиций характеризует запаздывание по денежным средствам и описывается звеном запаздывания или транспортной моделью:
-рост дохода до нового режима соответствует типовому колебательному звену или транспортной модели:
при (незатухающие колебания), где характеризует соотношение изменения дохода к соответствующему изменению объема инвестиций:
постоянная времени характеризует время роста дохода в исслед режиме:
Структура объекта последовательная:
где - период контроля продаж, который определяется из условия:
1. 2 Статические и динамические характеристики ОУ
На основании экспериментальной характеристики объект характеризуется следующими выражениями:
В диапазоне входных воздействий характеристика является квазилинейной, что обуславливает применение линейных методов управления.
Рассчитывается исходя из постоянных инвестиций в предприятия при следующих условиях:
Начальные условия принимаем равными нулевым:
За входное воздействие принимаем увеличение инвестиций на 25%:
Для расчета используем дискретную модель объекта:
Расчет ведем в приращениях, т.е. результирующее выходное значение ОУ получается за счет суммирования и расчетного .
Таблица расчета переходной характеристики
Исходя из переходной характеристики, определили:
1) Характеристика соответствует экспериментальной с некоторой погрешностью, но в целом модель адекватная.
2) Объект характеризуется транспортным запаздыванием 0,5 мес., в течение которого доход от продаж не изменяется.
3) Рост дохода происходит за общее время 6,5 мес.
4) Объект является колебательным с периодом Т = 6 мес.
Начальные условия принимаем равными нулевым:
За входное воздействие принимаем единовременное в течение месяца увеличение инвестиций на 25%:
В последующие месяцы инвестиции остаются нулевыми.
Для расчета используем дискретную модель объекта:
Расчет ведем в приращениях, т.е. результирующее выходное значение ОУ получается за счет суммирования и расчетного .
Таблица расчета импульсной характеристики
Исходя из импульсной характеристики, определили:
1) Объект характеризуется транспортным запаздыванием 0,5 мес.
1. 3 Анализ частотных характеристик
Целью является исследование влияния интервалов нагрузки и воздействия на объект по изменению по изменению дохода предприятия и определение рабочего диапазона объекта.
При известных частотных характеристиках типовых моделей, характеристика объекта в целом принимает вид:
- характеристика транспортной модели:
Построим графики частотных характеристик:
Исходя из АЧХ максимальная эффективность соответствует номинальному режиму и определяется номинальной производительностью:
Изменение интервала инвестиций приводит к снижению эффективности по экспоненциальному закону.
Определим рабочую область, которой соответствует снижение эффективности до уровня рентабельности:
Такой эффективности соответствует нагрузка или интервал инвестирования мес. Это интервал кризисной ситуации.
Исходя из ФЧХ, производство характеризуется застойным режимом на всем диапазоне , т.к. , при этом с ростом нагрузки застой усугубляется и рабочему интервалу инвестирования соответствует застойный режим или время застоя
И тогда любой технологический регламент увеличивается в 0,009 раз.
Например, обеспеченный по условию задачи рост производительности в течение 6 мес., в случае кризиса будет выходить на ту же производительность в течение 6,054 мес.
Таким образом, изменение регламента весьма слабо влияет на временные характеристики ОУ.
1) Модель объекта управления характеризуется колебательной моделью с запаздыванием.
2) Объект статический, с колебательными процессами, характеризующимися самовыравниванием.
3) Изменение режимов работы объекта приводит к снижению эффективности, почти не влияет на временные характеристики ОУ. Кризисная ситуация соответствует периоду инвестирования более 4,8 мес.
Целью является в соответствии с проведенным анализом объекта управления сформировать вариант СУ на основе типовых законов управления. управление система математический
2.1 Определение критерия управления, ограничений, внешних факторов, выбор типового закона управления, расчет настроечных параметров
Для определения рационального подхода к управлению производительностью по каналу инвестиции - доход приведем следующие обоснования:
1) По условию задачи требуется стабилизировать производительность на заданном уровне:
при этом внешние факторы в виде дополнительных затрат являются второстепенной задачей, поэтому выбираем принцип управления по отклонению, где рассматривается отклонение фактической производительности от заданной:
2) Модель ОУ характеризуется параметрами:
Для выбора метода управления рассчитаем динамические показатели:
- допустимая статистическая ошибка при стабилизации производительности:
- максимальные внешние факторы в виде дополнительных финансовых затрат.
Рассчитаем относительное запаздывание, которое характеризует соотношение транспортного запаздывания к инерционности объекта.
В данном случае наиболее подходящим является непрерывный метод управления на базе типовых законов.
2.2 Построение структурной схемы системы управления
Выбор типового алгоритма управления возможен на основе интуитивного подхода, при котором логически определяется необходимость тех или иных составляющих управления.
Оперативность необходима, т.к. надо быстро принимать решения при изменениях объема инвестирования.
Рост дохода сезонный или вялотекущий процесс, поэтому достаточно времени для анализа рационального управления.
Возможно долгосрочное прогнозирование изменения инвестиций.
Таким образом, выбираем ПИД-закон управления.
На основе формального подхода, при котором алгоритм управления выбирается на основе динамических показателей и требований к качеству управления по справочным номограммам [А.Д. Копелович “Теория автоматического управления. Краткий справочник”].
В качестве требований к типовому качеству управления определяем переходный процесс с 20-ти процентным перерегулированием, т.к. доход допускает небольшие колебания.
Исходя из номограмм, выбирается ПИД-закон:
Таким образом, окончательная структура СУ имеет вид:
4) Рассчитаем настроечные коэффициенты алгоритма управления, исходя из справочных данных.
Перейдем от полученных настроек к и :
Характеризует период анализа производительности и составляет 0,0358 мес.
Характеризует период прогноза на 5,5 мес.
5) Алгоритм работы СУ в целом определен следующим циклом управления:
1. Формируется новое целевое назначение или задание
2. Расчет отклонения фактического состояния от задания :
3. Расчет управленческого решения на основе алгоритма управления :
4. Расчет фактического входного воздействия на объект с учетом наложения на управление внешних факторов w:
5.Расчет фактического состояния объекта y исходя из модели объекта:
Для определения реального состояния объекта с учетом различного рода ограничений функционирования дополнительно в цикл управления вводится условие по ограничению.
6.1. Учет ограничений по входному воздействию:
6.2. Учет ограничений по выходному состоянию:
Система управления является замкнутой, поэтому применяем для исследования критерий Найквиста.
Передаточная функция разомкнутой системы:
Отсюда частотная характеристика разомкнутой системы:
Рассчитаем частотную характеристику УС, исходя из передаточной функции:
Окончательно имеем частотную характеристику разомкнутой системы:
Построим годограф разомкнутой системы:
Годограф не охватывает критическую точку (-1;j0), поэтому разработанная система является устойчивой и работоспособной.
Оценим надежность системы, исходя из запасов устойчивости, и выработаем рекомендации по сохранению такой надежности.
Определим показатели запаса устойчивости:
Поэтому система является заведомо устойчивой и надежной при больших колебаниях входных и выходных параметров объекта в диапазоне от номинальных величин, а именно инвестиции могут колебаться в диапазоне:
%/мес., что соответствует условию задачи.
СУ обладает ограниченной надежностью по всем временным регламентам работы производства, поэтому необходимо рекомендовать стабилизацию во времени всех параметров ОУ, а именно:
1) Время инвестирования не должно отклоняться:
2) Время процесса, характеризующее рост дохода:
В том числе четко соблюдать временные графики поставок, сбыта продукции и другие временные регламенты, влияющие на доход от импорта.
3.2 Анализ качества управления в типовой системе
Цель: расчет переходных процессов в СУ в разных режимах функционирования и определение соответствия показателей качества заданным критериям.
При рассчитанных выше коэффициентах ПИД-закона на практике мы получаем нестабильную систему:
Поэтому коэффициенты ПИД-закона были определены эмпирически:
1) Рассчитаем переходный процесс при изменении заданного дохода предприятия, который в номинальном режиме 5,65 млн.р./мес. и требуемый y* = 5,83 млн.р./мес.
При этом примем условия, что внешние факторы в виде дополнительных затрат отсутствуют:
За основу принимаем алгоритм работы СУ из пункта 2.2.
Таблица расчета переходного процесса.
Исходя из вида переходных процессов, определим показатели качества управления:
Максимальное динамическое отклонение:
Вывод: за первые 2 месяца управления очень сильно колеблется (от -40%/мес. до 140%/мес.), но затем стабилизируется на уровне 67%/мес., что на 37%/мес. меньше номинального значения и на 40% меньше заданного значения без СУ.
2) Рассмотрим режим функционирования при условии, что заданная производительность не меняется, т.е. млн.р./мес., но при этом присутствуют дополнительны затраты, определяемые постановкой задачи:
Таблица расчета переходного процесса.
Исходя из вида переходных процессов, определим показатели качества управления:
Максимальное динамическое отклонение:
Вывод: графики переходных характеристик аналогичны предыдущим, где велся расчет по заданному значению. Значения показателей качества управления отличаются незначительно, кроме модульной интегральной ошибки, которая увеличилась на 30.
3) Рассчитаем переходный процесс при изменении заданного дохода предприятия, который в номинальном режиме 5,65 млн.р./мес. и требуемый y* = 5,83 млн.р./мес.
При этом примем условия, что внешние факторы в виде дополнительных затрат отсутствуют:
Также введем ограничения на и y из пунктов 6.1. и 6.2. алгоритма работы СУ.
Таблица расчета переходного процесса.
Исходя из вида переходных процессов, определим показатели качества управления:
Максимальное динамическое отклонение:
Вывод: переходные характеристики при управлении по заданному с ограничениями практически не отличаются от таковых без ограничений. Единственное существенное отличие в сокращении времени управления до 8 мес.
4) Рассмотрим режим функционирования при условии, что заданная производительность не меняется, т.е. млн.р./мес., но при этом присутствуют дополнительны затраты, определяемые постановкой задачи:
Также введем ограничения на и y из пунктов 6.1. и 6.2. алгоритма работы СУ.
Таблица расчета переходного процесса.
Исходя из вида переходных процессов, определим показатели качества управления:
Максимальное динамическое отклонение:
Вывод: переходные характеристики при управлении по отклонению с ограничениями практически не отличаются от таковых без ограничений. Единственное существенное отличие в сокращении времени управления до 8 мес.
3.3 Анализ чувствительности СУ к изменениям параметров модели объекта исследования
Для нестационарных условий производственных систем последним свойственно со временем изменять структуру или параметры, т.е. характеристики объекта плавают во времени, что приводит к изменению надежности и качества. Целью анализа чувствительности является показать влияние такого изменения на общие характеристики СУ.
все 3 характеристики , , могут изменяться во времени:
По условию задачи свойства объекта могут изменяться в пределах , поэтому и параметры объекта могут плавать в диапазоне:
1. Расчет влияния коэффициента передачи на надежность. Построим таблицу по полученным данным о запасе устойчивости по и .
4. По сводным таблицам построим графики чувствительности и к параметрам объекта.
5. Выводы по анализу чувствительности:
Параметр имеет обратную зависимость с и не влияет на .
Параметр имеет прямую зависимость и с и с .
Параметр имеет обратную зависимость и с и с .
Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms,
Dialogs, StdCtrls, ExtCtrls, TeeProcs, TeEngine, Chart, Grids, Series;
procedure Button1Click(Sender: TObject);
procedure FormActivate(Sender: TObject);
procedure Button2Click(Sender: TObject);
procedure Button3Click(Sender: TObject);
procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
procedure TForm1.FormActivate(Sender: TObject);
Form1.StringGrid1.Cells[2,0]:='y(l)';
Form1.StringGrid1.Cells[3,0]:='-0,99y(l-2)';
Form1.StringGrid1.Cells[4,0]:='1,98y(l-1)';
Form1.StringGrid1.Cells[5,0]:='0,00086V(l-5)';
Form1.StringGrid1.Cells[6,0]:='V(l)';
Form1.StringGrid1.Cells[7,0]:='y(l)результирующее';
procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject);
Form1.StringGrid1.Cells[0,cs]:='0';
Form1.StringGrid1.Cells[1,cs]:=FloatToStr(dT*StrToFloat(Form1.StringGrid1.Cells[0,cs]));
Form1.StringGrid1.Cells[2,cs]:=Form1.Edit1.Text;
Form1.StringGrid1.Cells[3,cs]:='0';
Form1.StringGrid1.Cells[4,cs]:='0';
Form1.StringGrid1.Cells[5,cs]:='0';
Form1.StringGrid1.Cells[6,cs]:='0';
Form1.StringGrid1.Cells[7,cs]:=Form1.Edit2.Text;
ynom:=StrToFloat(Form1.Edit2.Text);
Form1.StringGrid1.Cells[0,cs]:=IntToStr(StrToInt(Form1.StringGrid1.Cells[0,cs-1])+1);
Form1.StringGrid1.Cells[1,cs]:=FloatToStr(dT*StrToFloat(Form1.StringGrid1.Cells[0,cs]));
Form1.StringGrid1.Cells[3,cs]:=FloatToStr(-0.99*StrToFloat(Form1.StringGrid1.Cells[2,1]))
Form1.StringGrid1.Cells[3,cs]:=FloatToStr(-0.99*StrToFloat(Form1.StringGrid1.Cells[2,cs-2]));
Form1.StringGrid1.Cells[4,cs]:=FloatToStr(1.98*StrToFloat(Form1.StringGrid1.Cells[2,cs-1]));
Form1.StringGrid1.Cells[5,cs]:=FloatToStr(0.00086*StrToFloat(Form1.StringGrid1.Cells[6,1]))
Form1.StringGrid1.Cells[5,cs]:=FloatToStr(0.00086*StrToFloat(Form1.StringGrid1.Cells[6,cs-5]));
Form1.StringGrid1.Cells[6,cs]:=Form1.Edit3.Text;
Form1.StringGrid1.Cells[2,cs]:=FloatToStr(StrToFloat(Form1.StringGrid1.Cells[3,cs])+StrToFloat(Form1.StringGrid1.Cells[4,cs])+
StrToFloat(Form1.StringGrid1.Cells[5,cs]));
Form1.StringGrid1.Cells[7,cs]:=FloatToStr(StrToFloat(Form1.StringGrid1.Cells[2,cs])+ynom);
Form1.Series1.AddXY(StrToFloat(Form1.StringGrid1.Cells[1,cs]),StrToFloat(Form1.StringGrid1.Cells[7,cs]));
procedure TForm1.Button3Click(Sender: TObject);
time:=StrToFloat(Form1.Edit5.Text);
Form1.StringGrid1.Cells[0,cs]:='0';
Form1.StringGrid1.Cells[1,cs]:=FloatToStr(dT*StrToFloat(Form1.StringGrid1.Cells[0,cs]));
Form1.StringGrid1.Cells[2,cs]:=Form1.Edit1.Text;
Form1.StringGrid1.Cells[3,cs]:='0';
Form1.StringGrid1.Cells[4,cs]:='0';
Form1.StringGrid1.Cells[5,cs]:='0';
Form1.StringGrid1.Cells[6,cs]:='0';
Form1.StringGrid1.Cells[7,cs]:=Form1.Edit2.Text;
ynom:=StrToFloat(Form1.Edit2.Text);
Form1.StringGrid1.Cells[0,cs]:=IntToStr(StrToInt(Form1.StringGrid1.Cells[0,cs-1])+1);
Form1.StringGrid1.Cells[1,cs]:=FloatToStr(dT*StrToFloat(Form1.StringGrid1.Cells[0,cs]));
Form1.StringGrid1.Cells[3,cs]:=FloatToStr(-0.99*StrToFloat(Form1.StringGrid1.Cells[2,1]))
Form1.StringGrid1.Cells[3,cs]:=FloatToStr(-0.99*StrToFloat(Form1.StringGrid1.Cells[2,cs-2]));
Form1.StringGrid1.Cells[4,cs]:=FloatToStr(1.98*StrToFloat(Form1.StringGrid1.Cells[2,cs-1]));
Form1.StringGrid1.Cells[5,cs]:=FloatToStr(0.00086*StrToFloat(Form1.StringGrid1.Cells[6,1]))
Form1.StringGrid1.Cells[5,cs]:=FloatToStr(0.00086*StrToFloat(Form1.StringGrid1.Cells[6,cs-5]));
if StrToFloat(Form1.StringGrid1.Cells[1,cs])<=time then
Form1.StringGrid1.Cells[6,cs]:=Form1.Edit3.Text else
Form1.StringGrid1.Cells[6,cs]:=FloatToStr(0);
Form1.StringGrid1.Cells[2,cs]:=FloatToStr(StrToFloat(Form1.StringGrid1.Cells[3,cs])+StrToFloat(Form1.StringGrid1.Cells[4,cs])+
StrToFloat(Form1.StringGrid1.Cells[5,cs]));
Form1.StringGrid1.Cells[7,cs]:=FloatToStr(StrToFloat(Form1.StringGrid1.Cells[2,cs])+ynom);
Form1.Series1.AddXY(StrToFloat(Form1.StringGrid1.Cells[1,cs]),StrToFloat(Form1.StringGrid1.Cells[7,cs]));
Поведение идентификации термического объекта исследования, компьютерного моделирования объекта по полученной математической модели. Расчет переходных характеристик замкнутой системы автоматического управления, а также анализ ее устойчивости и качества. дипломная работа [1,8 M], добавлен 17.09.2011
Виды и отличительные характеристики типовых динамических звеньев системы автоматического управления. Описание временных и частотных характеристик САУ. Определение передаточной функции по структурной схеме. Оценка и управление устойчивостью системы. курсовая работа [611,8 K], добавлен 03.12.2009
Переходная и импульсная характеристики объекта управления. Передаточная функция и переходная характеристика замкнутой системы. Оценка качества переходного процесса в среде LabView. Сравнение частотных характеристик объекта управления и замкнутой системы. курсовая работа [1,1 M], добавлен 27.05.2014
Теория автоматического управления. Передаточная функция системы по ее структурной схеме. Структурная схема и передаточная функция непрерывной САР. Устойчивость системы. Исследование переходного процесса. Расчет и построение частотных характеристик. курсовая работа [732,4 K], добавлен 14.03.2009
Идентификация объекта управления на основе экспериментальных данных. Синтез информационно-управляющей системы и анализ ее характеристик: аналогового регулятора Смита и его цифровое перепроектирование, адаптация. Выбор микропроцессорного контроллера. курсовая работа [683,3 K], добавлен 16.10.2013
Составление и анализ математической модели объекта управления и структурной схемы системы. Построение областей устойчивости, требуемой точности и быстродействия статического регулятора. Анализ замкнутой системы управления с непрерывным регулятором. курсовая работа [1,2 M], добавлен 12.04.2012
Общие понятия и классификация локальных систем управления. Математические модели объекта управления ЛСУ. Методы линеаризации нелинейных уравнений объектов управления. Порядок синтеза ЛСУ. Переходные процессы с помощью импульсных переходных функций. курс лекций [357,5 K], добавлен 09.03.2012
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Разработка системы управления предприятием курсовая работа. Программирование, компьютеры и кибернетика.
Отчет О Прохождении Практики Программиста
Реферат Эксплуатация Сооружений
Реферат: Українська педагогіка другої половини XVII кінця XVIII ст
Курсовая Работа На Тему Прямые Инвестиции В Банковскую Систему России
Реферат: Методические рекомендации по анализу фильма для классного руководителя в 2-х частях
Топик: Environmental protection
Дипломная работа: Організація технічного обслуговування і ремонту автомобілів та двигунів
Реферат На Тему Аналіз Теорій Економічної Інтеграції В Реальному Секторі Провідних Західних Вчених. Можливість Застосування Теоретичних Концепцій Економічної Інтеграції України З Єеп
Критерии Оценивания Контрольных Работ По Биологии
Реферат На Тему Word, Excel, Finereader
Реферат Лыжи Скачать
Контрольные Работы Русский 1 Класс Канакина
Курсовая работа: Физико-химические основы адсорбционной очистки воды от органических веществ
Топик: Понятие и сущность логики как науки
Реферат Авторское Право В Рб
Реферат: Флотационное обогащение
Перемены В Жизни Обломова Сочинение
Реферат: «Финансы как экономическая категория. Финансовая система в плановой и переходной экономике»
Дипломная работа по теме Семейство Зонтичные
Сочинение Огэ Инструкция
Переход Балтийского флота из Таллина в Кронштадт - История и исторические личности реферат
Паливно-енергетичний комплекс України - География и экономическая география курсовая работа
Правовое регулирование расторжения брака - Государство и право дипломная работа