Система управления поиском оптимальной рецептуры смесей

)4 С ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) Авторское свидетельство СССРВ 824136, кл. С 05 В 13/00, 1971.Итеративные методы в теории припрограммировании, М. Наука, 1974,с, 170-181, рис. 3.Растригин Л.А. Системы экстремального управления. М.: Наука,1974, с. 582-586, с. 594-596.(54)(57) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОИСКОМОПТИМАЛЬНОЙ РЕЦЕПТУРЫ СМЕСЕЙ, содержащая задатчик качества смеси,блок измерителей параметров компонентов, блок ввода исходных данных,вычислитель параметров качества смеси и формирователь рецептуры смеси,выходом подключенный к входу объектауправления, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что, с целью повышения быстродействия и точности функционированиясистемы, в нее введен блок построения модели, последовательно соединенные измеритель параметра качествасмеси, блок сравнения, формирователь управляющего воздеиствия и блок корректировки модели качества смеси, причем первый вход блока построения модели соединен с выходом блока измерителей параметров компонентов, первым входом вычислителя параметра качества смеси и вторым входом блока корректировки модели качества смеси, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с выходом измерителя параметров качества смеси и выходом формирователя рецептуры смеси, второй вход блока построения модели соединен с выходом блока ввода исходных данных, а выход через формирователь рецептуры смеси соединен с вторым входом вычислителя параметров качества смеси, подключенного выходом к второму входу блока сравнения, третий вход блока построения р модели соединен с выходом блока сравнения, третий вход вычислителя параметров качества смеси подключен к первому выходу блока корректировки модели качества смеси, второй выход которого соединен с четвертым входом блока построения модели, выход объекта управления подключен к входу измерителя параметров качества смеси, а задатчик качества смеси соединен с пятым входом блока построения мо- делие- фактическое качество-годкомпонента;- требуемое по ГОСТУ качествотоварного продукта; приэтом допускается некоторыйразброс; ЧЧ +Я,Ъ - цена единицы смеси;С - себестоимость -го компонента.Следует при этом учитывать, что 1 О в процессе получения продукта (смеси) параметры Ч могут меняться. Кроме того, априори модель зависимости качества смесис 15Ч = Ч(ЧвЧ ффЧ эх вх е фрх)итакже точно неизвестна. Все это приводит к необходимости организации процесса корректировки рецептуры смеси в условиях неопределенности, что представляет собой сложную задачу адаптивного управления.Предлагаемая система работает следующим образом.ФПредварительно на наборном поле25блока 3 ввода исходных данных набираются параметры Ь,ЪЬ ,й и (ц-с),(ц-с), Параметры ц - с) предварительно вычисляются. Одновременно в задатчик 1 качества смеси вводится значение параметра Ч.Параметр Я допустимого разброса в виде заданной уставки вводится в блок 28 уставок, После ввода параметров по команде оператора данные с блока 3 35 (сигнал Я) переписываются в блок 14 памяти и с эадатчика 1 качества смеси - в ячейку 12 памяти блока 7.В блоке 7 данные с ячейки памяти считываются, сравниваются с сигналом 40 на выходе блока 2 и на выходе блока 13 разности образуется векторный сигнал,1 2Икоторый запоминается в блоке 14 памяти. После окончания процесса записи выход блока 14 памяти подается на вычислитель 22, который использует 50 данные с блока 23 вспомогательных параметров. Блок 23 может. быть выполнен в виде стандартного блока ПЗУ.В вычислителе 22 определяется, используя итеративный алгоритм, с заданной 55 точностью оптимальная рецептура смеси х, = (хх х) для сущестУОвующих значений параметров качества компонентов Ч ,Ч Ч и параметракачества смеси Ч. Рецейтура смесихо (х,х ,хц ) запоминается вблоке 25 памяти. Одновременно на выходе блока 24 задержки, учитывающегозапаздывание в работе исполнительныхорганов объекта управления, формируется управляющий сигнал. Выходнойсигнал с блока 5 поступает на объект6 управления, где начинается формирование смеси в соответствии с оптимальной рецептурой хо = (х-,х, ) С учетом запаздывания навыходе вычислителя 4 формируетсясигнал Ч , характеризующий расчетное значение качества смеси. Например, может использоваться следующаямодель, характеризующая вязкостьсмеси масел: где К априори заданныи коэффициенткоторый в процессе работыможно корректировать.В блоке 9 происходит сравнение 1 фактического качества смеси Ч , получаемого на выходе измерителя 8 параметра качества смеси (например вискозиметра в потоке с цифровьпч выходом), с расчетным значением Ч,. При этом, если (Ч -Ч)Я, то на вйходе блока 10 формируется управляющий импульс, который запускает в работу блок 11. В блоке 11 осуществляется с помощью экстремального регулятора 30 нахождение параметра Ктаким образом, чтобы (Ч -, Ч)сЯ,Я заданный порог точности. Таким образом осуществляется параметрическая подгонка математической модели к адекватной. После нахождения оптимального значения К на выходе блока 31 формируется управляющий сигнал П, по которому в блоке 7 происходит корректировка исходной модели оптимизации, т.е. в блоке 13 вычисляетсяследующий векторный сигнал (Ч+ЬЧ-Ч) (Ч + 6 Ч-Ч ) ,(Ч + ЬЧ-Ч ),котоРый запоминается в блоке 14 памяти. Одновременно уточняются параметры модели в блоке 4. После этого цикл формирования управляющего воздействия повторяется,Рассмотрим конкретный пример при менения системы управления поиском оптимальной рецептуры смеси.1180365 Необходимо приготовить бензин мар- чество и. качество, имеющихся в запахи Ав количестве не.менее 5000 т се компонентов, задается следующей с октановым числом 72 + 0,3, Коли-таблицей Компоненты и товар Обозначение Количестпеременных, т во, т Октановое Себестоимость число компонентов и ценатовара, руб. 3000 80 Бензин каткрекинга 4000 60 Бензин прямой гонки Хг Х,+ Хг У 5000 Бензин А72 + 0,3 20 Из входных и нормативно-справочных данных формируется следующая модель оптимизационной задачи линейного программирования:ограничения на запасы компонентов х, 30001 (1) 5х 64000 Ч = с 1 х + с 1 х + 1 с х х (5) 4 ги.г 45 октановое число компонентов, о.е.;доля соответствующего компонента в 1 -той смеси; коэффициент регрессии,50 который известен лишь приближенно и подлежит корректировке в ходе поиска рецептуры (в данном примере 1 с 12 на первой ите рации принят равным О), т.е. ограничение (3) получено из следующего выгде с 1 2 х х -1 с(приме ограничение на выпуск бензина х +х 5000 (2)ограничение наоктановое число 30(1,5-2) Х 1+ (1,5-1) Хг - макс (4)35Имеется расчетная модель качества с 1 = с 1(с 1с 1 ,1 с,ххг), где параметр 1 известен лишь приближенно и подлежит корректировке в процес, а,се поиска рецептуры х,хг.. 40Пусть для формирования ограничения (3) на октановое число смеси используется модель вида ражения: (х+ х )7280 х 1+ 60 х + 0 ххНа основе решения задачи линейного программирования на выходе блока 5 формируется следующий векторный сигнал:в относительныхдолях: х = 0,6; х =. 0,4в тоннах: х = 3000 р х = 2000,Измеритель 8 измеряет остановое число приготавливаемой смеси, которое оказывается равным 74,6 окт.ед. Блок 10 формирует соответствующий сигнал, и в блоке 11 ищется значение 1 с,г при котором будет достигаться минимум (с 1(с 1,с 1 ,1 с,хх - 74,6)сзаданной точностью. Здесь Ц и с 1 е - текущие показатели качества смешиваемых компонентов. Найденное значение 1 сг= 10,8.В блоке 7 формируется новая модель оптимизационной задачи;х 1 3000 х а 4000х + х 35000;(2, 5 - 2) ху + (1, 5 - 1) х -+макс где Ьч = к 12 хА Хг = 10,8 0,6 0,4 = = 2,6 окт.ед.Изменение начальных условий приводит к новому решению, формируемому на выходе блока 5: х = 0,47; х = 0,53; х 1 = 3000; х = 3400. гСоответственно порция смеси возрастает с 5000 до 6400 т.Скорректированная рецептура поступает на вычислитель 4; где получается в результате расчета, чтос 1 = 72,1 окт.ед. При этом (с 1 -с 1, )0,380365 8 От Вою де дронт Я Йою От лба Фи и блок 11 не включается в работу дотех пор, пока изменение качества одного из компонентов не превысит допустимого уровня, что вызовет изменение величины- и0,3 и тем1 самым осуществится повторный запуск системы за счет срабатывания блока 11,1180365 блокам блоку 71 Ут дно олоку ку От блок ско ех горов, Редакт 4 ая н филиал ППП "Патент", г акаэ 5852/21 Тир ВНИИПИ Госу по делам 113035, ИосФиг.бавитель П, Кед Л,Иикеш 418рственного кообретений и оа, Ж, Рауш вцевКоррект Подлиснитета СССРкрытий род, ул, Проектная