3.2. Специальные методы автоматизированного управления производственным процессом

Применение специальных, сложных методов обработки данных и управления в автоматизированных системах управления технологическим процессом (АСУТП) стало одним из основных современных направлений автоматизации промышленного производства. В зарубежной практике создания систем управления соответствующее направление обозначается английским термином advanced control. В отечественной литературе принято говорить, что такого рода системы реализуют методы дуального (двойственного) управления. Термин дуального управления был введен А.А. Фельдбаумом [37] в 1960 году и характеризует двойственную функцию управляющих устройств. С одной стороны они должны получать недостающую информацию о свойствах технологического процесса (т.е. изучать объект в ходе его функционирования), а с другой — приводить этот процесс к желаемому состоянию (т.е. решать задачу управления).

К методам повышенной сложности относятся алгоритмы адаптивного и многосвязного регулирования, методы контроля и управления с применением моделей объекта, оптимального управления, специальные логико-динамические алгоритмы, в которых находят применение методы искусственного интеллекта и т.п. Использование методов повышенной сложности для контроля и управления процессом является непременным признаком современной АСУТП, обеспечивает высокий уровень автоматизации производства, и представляет собой непременный атрибут понятия «комплексная автоматизация». Успешное промышленное применение современных методов управления определяет собой весомую долю технологических и экономических эффектов автоматизации.

Методы управления повышенной сложности для промышленного применения должны отвечать следующим признакам:

1. Применение в алгоритме повышенного объема данных о режиме работы объекта управления путем подключения сигналов дополнительных переменных — либо от датчиков, либо от модели процесса.

2. Применение сложных многомерных или многосвязных алгоритмов.

3. Использование эффективных нетрадиционных специализированных алгоритмов.

4. Оснащение алгоритмов специальным вычислительным инструментарием для работы с ним на всех этапах жизненного цикла: проектирование, настройка, ввод в эксплуатацию, сопровождение при эксплуатации. Другими словами, специальные алгоритмы должны обеспечиваться специальной технологией применения.

Методы advanced control предназначаются для реализации типовых функций управления на объектах разных технологий. К ним относятся, например: косвенный контроль (оценивание) неизмеряемых переменных с применением моделей процессов; адаптивное регулирование; многосвязное регулирование с моделью объекта в законе регулирования; оптимальное управление и т.д. Самостоятельную роль в современных методах управления играют технологии искусственного интеллекта, которые включают в свой состав: искусственные нейронные сети; экспертные системы; нечеткую логику; генетические алгоритмы, а так же некоторые другие. Они обычно встраиваются в схемы алгоритмов управления, и применяются при дефиците формализованных моделей объекта или алгоритмов решения стоящих проблем.

Значительная часть применяемых методов управления известна давно. Новое качество в применении современных методов управления в промышленности появилось в последние два десятилетия. Необходимая база для развития и тиражного применения современных методов в промышленности создана прогрессом в области программно-технических средств автоматизации. Мощное программное обеспечение, высокий уровень сервиса и свободные вычислительные ресурсы, поддержанные информационными технологиями, создают благоприятную среду для применения достаточно сложных решений.

Современные продвинутые решения проблем автоматизации тщательно отрабатываются в лабораторных и промышленных условиях Они снабжаются средствами сопровождения (проектирования, наладки, защит от ошибочных срабатываний в нештатных ситуациях, диагностики при эксплуатации и др.), а также обеспечиваются инструкциями, документацией, и программным сопровождением, а при необходимости и аппаратной реализацией. Предложения сопровождаются оценками получаемой экономической эффективности.

Значительная часть применяемых в промышленности современных методов управления изначально была разработана в университетах и академических институтах. Чаще всего новые теоретические схемы скептически воспринимаются специалистами-практиками и подвергаются ими жесткой критике как неприемлемые. Некоторые из них, однако, доводятся исследователями до практического применения, что связывается с серьезной модификацией схемы и тщательной проработкой всех аспектов ее сопровождения.