Реферат: Технология и автоматизация производства РЭА

состояния.

     Контроль состоит в измерении значений компонентов вектора состоя-

ния  X(t) по вектору наблюдения Z(t) и определении вектора ошибки e(t)

при наличии возмущающих воздействий F(t).

     Формирование управляющего воздействии (принятие решений) заключа-

ется в определении значений управляемых переменных,  приводящих объект

управления в желаемое состояние.

     Функциональная схема  системы  управления  приведена  на рис.  8.

Функциональная схема системы регулирования отличается  от  приведенной

выше тем, что отсутствует программатор. Желаемое состояние объекта за-

дается извне и то,  чем оно задается,  называется обычно задающим воз-

действием.

                2.2. Классификация систем управления.

                                - 47 -

     Рассмотрим классификацию систем управления по  следующим  призна-

кам:

──────────────────────────────────────────────────────────────────────

┌───────────────┐  ┌────────┐X 5* 0(t) ┌───────────┐     ┌────────────┐

│цель управления├─>│програм-│      │устройство │e(t) │устройство  │

└───────────────┘  │ матор  ├─────>│ сравнения ├────>│определения-│

                   └────────┘      └─────┬─────┘     │управл.воз- │

                                  Z(t)  /│\          │действия    │

                                    ┌────┴────┐      └────┬───────┘

                                    │ датчик  │     U (t) │

                                    └──┬──────┘           │

                                 X^(t) │                 \│/

                              ┌────────┴────┐        ┌────┴───────┐

                 F(t) ───────>│ объект      │<───────┤исполнитель-│

                              │управления   │  U^(t) │ ный орган  │

                              └─────────────┘        └────────────┘

     Рис. 8. Функциональная схема системы управления

──────────────────────────────────────────────────────────────────────

     - степень автоматизации функций управления;

     - степень сложности;

     - степень определенности.

     В зависимости от степени автоматизации функций управления  разли-

чают ручное,  автоматизированное и автоматическое управление. При руч-

ном управлении все функции управления  выполняются  человеком-операто-

ром.  Автоматизированным называют процесс управления,  в котором часть

функций выполняется человеком,  а другая часть - автоматическими  уст-

ройствами. При автоматическом управлении все функции выполняются авто-

матическими устройствами. Соответственно системы управления называются

автоматизированными или автоматическими.

     По степени сложности системы управления делят на простые и  слож-

ные.  Строгого определения, позволяющего различить эти понятия, не су-

ществует.  Интуитивно представление о сложной системе можно  получить,

рассмотрев  свойства  систем,  состоящих  из большого числа элементов.

Сложной системе соответствует сложный орган управления. Тогда совокуп-

ность сложного управляющего органа и сложного объекта управления назо-

вем сложной системой управления. Сложные системы управления имеют сле-

дующие особенности:

     1. Число параметров, которыми описывается сложная система, весьма

велико.  Многие из этих параметров не поддаются количественному описа-

нию и измерению.

     2. Цели  управления не поддаются формальному описанию без сущест-

венных упрощений.  Цели управления являются функциями времени. Система

может состоять из подсистем,  каждая из которых имеет собственную цель

управления.  В процессе управления надо согласовывать цели подсистем с

общей целью системы,  что,  как правило,  является сложной задачей.

     3. Трудно или даже невозможно дать  строгое  формальное  описание

сложной системы управления.  Как правило, при моделировании таких сис-

тем основной задачей является поиск разумного упрощения.

     По степени  определенности системы управления обычно разбивают на

детерминированные и вероятностные (стохастические).  Детерминированной

системой называют систему, в которой по ее предыдущему состоянию и не-

которой дополнительной информации  можно  безошибочно  предсказать  ее

последующее  состояние.  В вероятностной системе на основе предыдущего

состояния и дополнительной информации можно предсказать  и  определить

вероятность каждого из последующих.

     Разбиение систем на простые и сложные,  детерминированные и веро-

ятностные  весьма  условно.  К  числу простых детерминированных систем

                                - 48 -

можно отнести автопилот.  Примером сложной  детерминированной  системы

является  ЭВМ.  Простой  вероятностной  системой можно назвать систему

статистического контроля качества продукции предприятия по одному  или

нескольким параметрам, которая предусматривает выборочную проверку за-

данных параметров с определенной периодичностью. Сложной вероятностной

системой  является производственное предприятие,  крупная строительная

организация и т.д.

        2.3. Характеристика систем управления технологическими

                             процессами.

     Взаимосвязанную совокупность оборудования, на котором выполняется

технологический процесс,  назовем технологической системой. Представим

технологическую систему в виде многомерного объекта, описываемого тре-

мя группами переменных.  Первую группу переменных  обозначим  вектором

W(t),  составляющие  которого W 41 0(t),W 42 0(t),...,W 4m 0(t) представляют собой

параметры,  характеризующие свойства и количество  входных  продуктов.

Вторая группа переменных V(t)={V 41 0(t),V 42 0(t),...,V 4n 0(t)} представляет со-

бой параметры, характеризующие свойства и количество выходного продук-

та.  Третья группа составлена из параметров,  характеризующих  условия

протекания  технологического процесса Z(t)={Z 41 0(t),Z 42 0(t),...,Z 4l 0(t)}.  В

общем случае состояние технологической системы  характеризуется  всеми

вышеприведенными переменными.

     Однако, размерность векторов в реальных условиях весьма велика  и

превышает  возможности  управляющего органа.  Кроме того,  на практике

часть переменных либо не требуется измерять, т.е. они не существенны с

точки зрения цели управления, либо измерять невозможно из-за техничес-

ких сложностей.

     Поэтому только часть составляющих векторов используют для  форми-

рования  вектора состояния X(t).  Переменные вектора состояния условно

разобьем на две группы. В первую группу включим те переменные, которые

можно  целенаправленно изменять в процессе управления.  Назовем их уп-

равляемыми переменными.  В качестве управляемых переменных выбирают те

составляющие, целенаправленное изменение которых технически возможно и

существенно влияет на показатель цели управления. Вторую группу соста-

вим из переменных,  которые измеряются и используются при формировании

управляющего воздействия,  но не могут целенаправленно изменяться  при

управлении  данным технологическим процессом.  Переменные,  которые не

вошли в первые две группы,  будем рассматривать  как  неконтролируемые

возмущающие воздействия.  Поэтому технологическую систему можно предс-

тавить схемой, приведенной на рис. 9.

──────────────────────────────────────────────────────────────────────

                  ┌──────────────┐

       U(t)──────>│     Ф(.)     ├────────>X(t)

       F(t)──────>└──────────────┘

     Рис. 9. Схема технологической системы.

──────────────────────────────────────────────────────────────────────

     Здесь U(t) - вектор управления,  F(t) - вектор возмущения, X(t) -

вектор состояния, т.е. технологическую систему можно рассматривать как

преобразователь входных функций. Поэтому X(t)=Ф(U(t),F(t)) (12), где Ф

- оператор преобразования. Это выражение является формальным описанием

технологической системы, т.е. ее моделью.

     Определим технологический процесс как целенаправленную смену сос-

тояний X(t)={X 41 0(t),X 42 0(t),...,X 4k 0(t)},  которые назовем параметрами тех-

нологического процесса.  Задачу управления  технологическим  процессом

можно сформулировать следующим образом: найти такое состояние техноло-

гического процесса X 5* 0(t) (технологический режим) и  такое  управляющее

воздействие  U 5* 0(t),  которые удовлетворяют как цели управления,  так и

                                - 49 -

ограничениям вида (9).

         2.4. Технико-экономическая эффективность как целевая

                           функция системы.

     Одним из  основных критериев управления (целевой функцией системы

управления) J (см.  выражение (8)), является технико-экономическая эф-

фективность  функционирования системы.  Технологические показатели эф-

фективности отражают следующие стороны функционирования ТС:

     - количество  выпущенной продукции;

     - качество  выпускаемой  продукции;

     - количество израсходованного топлива, энергии, сырьевых материа-

лов и комплектующих изделий;

     - технологическое  оборудование,  использованное при выпуске про-

дукции;

     - количество и квалификация производственного персонала.

     Технологические показатели эффективности,  описывающие количество

выпущенной  продукции,  могут определяться за единицу измерения кален-

дарного времени (месяц),  за единицу измерения наработки  оборудования

(час, смена),  за единицу измерения израсходованного топлива, энергии,

сырья, комплектующих изделий (тонна, кВтчас, тыс.шт.). Аналогично это-

му,  показатели, описывающие расход топлива и другие затраты могут оп-

ределяться за единицу календарного времени,  а также на выпуск единицы

продукции. Показатели, описывающие качество, часто определяют как долю

продукции,  выпущенной определенными группами качества (марками, кате-

гориями, сортами) по отношению ко всей продукции, выпущенной за едини-

цу календарного времени,  и т.п. Показатели, характеризующие использо-

вание  оборудования  (число вынужденных остановов,  суммарная длитель-

ность простоев и т.д.) относят к календарному времени.

     Организационные показатели эффективности отражают трудовые затра-

ты персонала на производство продукции и выражают в единицах  трудовых

затрат (человеко-часах).  Эти  показатели  определяют  как календарное

время,  затраченное на выпуск продукции.

     Экономические показатели эффективности отражают экономические ре-

зультаты функционирования ТС и выражают либо в денежных единицах, либо

в единицах,  определяющих степень соответствия этих результатов затра-

тами на ТС.  Этот показатель имеет вид:  W 4i 0= F(Ц 4t 0,С 4t 0,K) (13), где Ц 4t 0 -

стоимость продукции  в оптовых ценах,  произведенной за время t;  C 4t 0 -

себестоимость продукции,  произведенной за время t;  К  -  капитальные

вложения и предпроизводственные затраты,  отнесенные к периоду t;  F -

некоторая функция.

     Наиболее распространенными  показателями  эффективности  являются

прибыль П 4t 0=Ц 4t 0-C 4t 0 (14) и чистая прибыль Ч 4t 0=Ц 4t 0-C 4t 0-E 4н 0*К (15),  где  Е 4н 0  -

нормативный коэффициент капитальных вложений; приведенные затраты, ко-

торые учитывают затраты только на выпуск продукции и не  учитывают  ее

стоимость Е 4t 0=C 4t 0+Е 4н 0*К (16); коэффициент экономической эффективности ка-

питальных вложений К 4эк 0=П 4t 0/К=(Ц 4t 0-C 4t 0)/К (17). Величина, обратная коэффи-

циенту экономической эффективности,  называется сроком окупаемости ка-

питальных вложений.

     Рассмотрим пример функционала, описывающего технико-экономическую

эффективность работы системы (производства).  В качестве примера расс-

мотрим   месячную  прибыль,  остающуюся  в  распоряжении  предприятия,

П 4п 0=П 4t 0-H 4п 0-О 4тп 0-С 4у 0-Н 4ж 0 (18).  Будем считать,  что  предприятие  занимается

производством и не имеет соисполнителей.  Введем обозначения:

     З - начисленная зарплата персонала;

     С 4с 0 - обязательные отчисления на социальное страхование (5,4 %  от

З);

     З 4м 0 - установленный минимум заработной платы в РФ (56000 руб.);

                                - 50 -

     N - количество сотрудников на предприятии (среднесписочный состав

за рассматриваемый период);

     М 4с 0 - обязательные отчисления на медицинское страхование (3,6 % от

З);

     П 4ф1 0 - обязательные отчисления в пенсионный фонд с сотрудников  (1

% от З);

     П 4ф2 0 - обязательные отчисления в пенсионный фонд с предприятия (28

%  от З);

     Ф 4з 0 - обязательные отчисления в фонд занятости (2 % от З);

     Т 4н 0 - транспортный налог (1 %  от З);

     П 4н 0 - подоходный налог с сотрудников (12 % от (З-П 4ф1 0));

     З 4н 0 -   полученная   на   руки   сотрудниками   заработная   плата

(З 4н 0=З-П 4ф1 0-П 4н 0 (19));

     А -  амортизационные отчисления на полное восстановление оборудо-

вания;

     Д 4н 0 - налог на пользователей автомобильных дорог (0,8 % от Ц 4t 0);

     Н 4с 0 - налог на имущество предприятия (1,5 %  от его  среднегодовой

стоимости);

     М - затраты на сырье, материалы, комплектующие изделия;

     И - затраты на инструменты,  приспособления и оснастку;

     К 4р 0 - командировочные расходы (в установленных правительством пре-

делах);

     Н 4р 0 - накладные расходы;

     С 4у 0 -  сбор на нужды образовательных учреждений (1 %  от З);

     Н 4ж 0 - налог на содержание жилищного фонда (1,5  %  от  Ц 4t 0);

тогда C 4t 0= 7( 0З+С 4с 0+М 4с 0+П 4ф2 0+Ф 4з 0+Т 4н 0+А+Д 4н 0+Н 4с 0+М+И+К 4р 0+Н 4р 0      З 7, 06*N*З 4м

          79 06*N*З 4м 0+С 4с 0+М 4с 0+П 4ф2 0+Ф 4з 0+Т 4н 0+А+Д 4н 0+Н 4с 0+М+И+К 4р 0+Н 4р 0 З 7. 06*N*З 4м 0 (20);

     Ц 4п 0 - договорная цена продукции (Ц 4п 0=Ц 4t 0+Н 4дс 0+С 4н 0 (21));

     Н 4дс 0 - налог на добавленную стоимость (20 % от Ц 4t 0);

     С 4н 0 - специальный налог (1,5 % от Ц 4t 0);

     Н 4п 0 - налог на прибыль (38 % от П 4t 0);

     О 4тп 0 - оплата труда персонала из прибыли:

О 4тп 0= 7( 00                                  З 7, 06*N*З 4м

     79 0(З-6*N*З 4м 0)(1+С' 4с 0+М' 4с 0+П' 4ф2 0+Ф' 4з 0+Т' 4н 0) З 7. 06*N*З 4м 0 (22);

     ' - приведенные ставки налогов (С` 4с 0=C 4c 0/100 и т.д.).

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22