Особенности управления эффективностью функционирования (Глава 1 учебника "Планово-экономическое управление"), страница 6

Кроме того, виртуальный прибор – это робастная система управления, то есть самонастраивающаяся система адаптивного управления динамической системой с неточно известной (или вообще неизвестной) математической моделью объекта управления, работающая в условиях случайных нестационарных возмущений и случайных стационарных помех измерения.

Первым действием такого виртуального прибора является текущая идентификация динамических характеристик объекта управления с целью определения положения рабочей точки на критерии управления, обеспечивая при этом устойчивость всех переходных процессов.

Вторым действием виртуального прибора является периодическая адаптация (настройка) всех алгоритмов управления, обеспечивающих движение к оптимальному положению рабочей точки и, тем самым, обеспечивающих максимальную эффективность функционирования объекта управления. Естественно, что задача синтеза алгоритмов адаптации рассматривается как периодически нестационарная.

Третьим действием виртуального прибора является управление непрерывным объектом в условиях внешнего стохастического воздействия, то есть в условиях неполного, нечеткого и неточного знания характеристик объекта управления и характеристик окружающей среды, в которой функционирует этот объект. При этом неопределенность объекта управления отражается в неточности знания модели объекта, причем как параметрической, так и структурной. При этом, все виды погрешностей измерения всех приборов участвующих в определении текущего положения рабочей точки технологического процесса, сосредоточены в показаниях виртуального прибора. По этому и все потери могут быть определены (см. рис. 1.4) по показаниям виртуального прибора, Z(iT_S).  На рисунке 1.4 представлена геометрическая интерпретация физических явлений образования потерь в робастной системе управления.

 При этом потери робастной стабилизации, G_P(t) , очевидно равны сумме показаний виртуального прибора на всём интервале наблюдения.

При работе же робастной системы управления, картина образования потерь несколько другая. Здесь общие потери системы оптимального управления естественно оценивать суммой:

,

где   - потери от остаточного дрейфа,  - потери от помех измерения,  - потери от неточности идентификации.

      Эти потери могут быть количественно оценены по показаниям виртуального прибора, а, следовательно, эффективность функционирования виртуального прибора как технической системы может быть оценена величиной отношения: 

                                              .

Как видим, эффективность робастной системы оптимального управления является функцией реального времени и зависит только от настроек системы робастной стабилизации, оцениваемыми потерями остаточного дрейфа, ,  настроек алгоритмов адаптивного управления, оцениваемыми потерями  от неточности идентификации,  и настройками виртуального прибора, оцениваемыми помехами измерения, .

Рис. 1.4. Геометрическая интерпретация физических явлений образования потерь в робастной системе управления

.

Эффективность виртуального прибора как технической системы, ,  позволяет количественно оценить во сколько раз потери робастной стабилизации больше потерь, образованных при работе робастной системы оптимального управления. Если , то потери системы оптимального управления и потери робастной стабилизации сопоставимы, а, следовательно, применение  системы оптимального управления не эффективно. Если , то система оптимального управления эффективна. Если , то более эффективно применение робастной стабилизации. Кроме того, по величине критерия  можно сравнивать эффективность множества алгоритмов и выбирать алгоритм, наиболее эффективно работающий в тех условиях, на которые настроен виртуальный прибор, то есть с учётом динамических свойств измерительной информации и объекта управления.

            Таким образом, показания виртуального прибора несут в себе всю информацию необходимую и достаточную для количественной оценки качества робастных систем управления. Рисунком 1.5 демонстрируется возможность  управления паротурбинной установкой по  показаниям  виртуального прибора для определения текущей эффективности работы паротурбинной установки [64]. Прибор предназначен для отображения текущей эффективности паротурбинной установки при изменении расхода топлива (нагрузки) на паротурбинную установку. Из рисунка 1.5 видна хорошая чувствительность виртуального прибора к изменениям расходов как пара низкого, так и пара высокого давления.  Дисперсия показаний виртуального прибора находится на уровне 2 -:- 3%, что,  конечно же, подтверждает возможность применения прибора в составе робастной системы оптимального управления.  

                Рис. 1.5  Показания прибора для измерения эффективности работы паротурбинной установки

Тогда общие потери качества   и  эффективность функционирования технической системы полностью определяется  показаниями виртуального прибора, Z(t)  и его настроечными коэффициентами (см. глава 3):

        

где S₁ = T_S a_др – настроечный коэффициент компенсации дрейфа характеристик объекта управления;  S₂ – масштабный настроечный коэффициент адаптации управляющего воздействия к положению рабочей точки;              S₃ = S/(m – 2) – настроечный коэффициент условий идентификации; N– длина массивов, применяемых  в алгоритме управления; a_др – скорость дрейфа свойств объекта управления.