CC BY
35
теплоснабжения / С.А. Сазонова // Вестник ВИВТ. 2010. - № 6. - С. 93-99.
3. Жидко Е.А. Формализация программы исследований информационной безопасности компании на основе инноваций / Е.А. Жидко, Л.Г. Попова // Информация и безопасность. 2012. - Т. 15. - № 4. - С. 471-478.
4. Колодяжный С.А. Решение задачи статического оценивания систем газоснабжения / С.А. Колодяжный, Е.А. Сушко, С.А. Сазонова, А.А. Седаев // Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура. 2013. - № 4 (32). - С. 25-33.
5. Сазонова С.А. Решение задачи статического оценивания систем теплоснабжения / С.А. Сазонова // Вестник ВГТУ. 2011. - Т. 7. - № 5. - С. 43-46.
КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАДАЧ ОЦЕНИВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ В РАМКАХ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ
С.А. Сазонова, доцент, к.т.н., доцент С.А. Колодяжный, профессор, к.т.н., доцент Е.А. Сушко заведующий кафедрой, к.т.н.
К.А. Скляров, доцент, к.т.н., доцент Воронежский государственный архитектурно-строительный университет, г. Воронеж
Задачи оценивания традиционно [1] классифицируются исходя из подходов к получению исходных данных. Если в обработку включаются данные замеров, относящиеся к одному и тому же моменту времени, то такой подход считается статическим. Иногда этот подход называется моментальным «снимком системы». При обработке данных, относящихся к различным моментам времени, которые могут соответствовать всему периоду наблюдения за объектом управления, оценивание считается динамическим. Динамический подход [1] придает оцениванию большую устойчивость к сбоям или помехам, работоспособность в условиях дефицита измерений, способность к адаптации. Перечисленное позволяет применить его не только к непосредственному решению задач оценивания, но и к идентификации медленно меняющихся параметров математической модели объекта, а также к построению адаптивных моделей случайных процессов. Так как динамический подход сложен в реализации, то на практике имеет место тенденция к его сочетанию со статическим оцениванием.
Комплексное исследование проблемы оценивания гидравлических систем (ГС) выполнено в специализированной работе [2], в которой представлены методы реализации этой задачи. Ограничимся рамками сетевого (системного) подхода [3]. Предпосылки сетевых методов были заложены в работе [2],
содержащей описание способа идентификации гидравлических сопротивлений элементов, получившего название «математический расходомер». Его дальнейшее развитие заключалось в обобщении на системы с регулируемыми и распределенными параметрами. В [2] приводятся и другие модели, полученные в результате различных преобразований и исходя из физического смысла задачи, в частности нелинейные относительно неизвестных параметров. При этом, однако, отмечаются вычислительные преимущества модели, предложенной в [2] - высокая скорость решения линейных задач, а также ее меньшая размерность по сравнению с нелинейными моделями. Для нахождения оценок точности результатов идентификации рекомендуется применять данную модель в сочетании с методом статистических испытаний.
В работе [2] рассмотрены также методические и практические аспекты применения способа «математический расходомер» для ГС. Основное внимание здесь уделено вопросам разрешимости модели, в том числе при отсутствии измерений расходов в части узлов сети. Сформулированный авторами критерий разрешимости задачи в этих условиях (каждая ветвь схемы сети должна быть инцидентна, по крайней мере, одному узлу с измеряемым узловым расходом) позволил рассмотреть, хотя и на оценочном детерминированном уровне, задачу о минимизации числа пунктов контроля отбора (подачи) газа, являющихся весьма дорогостоящими сооружениями.
Последнее обстоятельство, связанное с частичной манометрической съемкой (давления измеряются не во всех узлах) представляет наибольший интерес для практической идентификации. Для любых ГС эта проблема особенно актуальна, поскольку их оснащенность измерительной аппаратурой находится на довольно низком уровне, а существующая технология проведения натурных замеров весьма трудоемка. Основная идея этих методов заключается в переопределении моделей анализа за счет привлечения дополнительных режимов к обработке. Их подробный анализ выполнен в [3]. Недостаток измерительной информации иногда предлагается компенсировать введением априорной пропорциональности между искомыми сопротивлениями трубопроводных участков внутри отдельных групп, выделяемых по определенным эксплуатационным признакам (число таких групп в каждом конкретном случае предполагается определять на основе численных экспериментов).
Предлагается также использовать априорную информацию о сопротивлениях участков сети, но путем введения дополнительного критерия -близости искомых оценок априорным данным. При этом решение задачи идентификации предлагается осуществлять с помощью эволюционных алгоритмов самоорганизации случайного поиска. Разработанная на их основе итерационная процедура заключается в последовательном осуществлении операций генерации допустимых решений и их отбраковки в соответствии с предъявляемыми требованиями на языке критериев (назначенная целевая функция, система ограничений в виде законов Кирхгофа и др.).
Преимуществом данного алгоритма является его независимость от конкретного вида соотношений для элементов сети или целевой функции.
Значительное внимание в современных исследованиях уделено формальному обоснованию применения различных статистических методов в зависимости от объема и качества априорной информации о параметрах объекта (байесовское оценивание, метод максимума апостериорной вероятности, метод максимального правдоподобия, метод наименьших квадратов). В качестве практически пригодных методов указываются метод максимального правдоподобия и метод наименьших квадратов. Важной в рамках оценивания считается также проблема обнаружения систематических ошибок измерений.
Математические модели задачи статического оценивания [4] базируются на применении энергетического эквивалентирования и на работах [1, 2, 3]. Реализация поставленной задачи требует решения ряда дополнительных задач, обеспечивающих надежность функционирования [5] и безопасность таких сложных систем. Актуален ряд исследований [6], необходимых для решения комплексных задач и для создания информационной системы технической диагностики объектов управления.
При реализации поставленной задачи потребуются математические модели анализа потокораспределения [7]. В зависимости от конкретных условий, потребуется совместная реализация задач статического оценивания и одной из моделей потокораспределения: с изотермическим или не изотермическим течением среды, с установившемся или не установившемся потокораспределением [7]. При технической диагностике систем ГС совместно с формализацией задачи статического оценивания, так же требуется численная реализация задачи диагностики утечек [8]. Качественные и количественные характеристики данных для обработки в задачах оценивания вместе формируют проблему идентифицируемости объекта.
Список использованной литературы
1. Гамм А.З. Статистические методы оценивания состояния электроэнергетических систем / А.З. Гамм. - М.: Наука, 1976. - 220 с.
2. Меренков А.П. Теория гидравлических цепей / А.П. Меренков,
B. Я. Хасилев. - М.: Наука, 1985. - 278 с.
3. Новицкий Н.Н. Оценивание параметров гидравлических цепей / Н.Н. Новицкий. Новосибирск: Наука, Сибирское отделение РАН,-1998. -213 с.
4. Колодяжный С.А. Решение задачи статического оценивания систем газоснабжения / С.А. Колодяжный, Е.А. Сушко, С.А. Сазонова, А.А. Седаев // Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура. 2013. - № 4 (32). - С. 25-33.
5. Сазонова С.А. Надежность технических систем и техногенный риск /
C.А. Сазонова, С.А. Колодяжный, Е.А. Сушко. - Воронеж, 2013.
6. Жидко Е.А., Кирьянов В.К. Эмпирические методы измерения погрешностей при взаимосвязанном развитии внешней и внутренней среды хозяйствующих субъектов / Е.А. Жидко, В.К. Кирьянов // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. 2013. - № 4 (13). - С. 53-60.
7. Сазонова С.А. Итоги разработок математических моделей анализа потокораспределения для систем теплоснабжения / С.А. Сазонова // Вестник ВГТУ. 2011. - Т. 7. - № 5. - С. 68-71.
8. Квасов И.С. Диагностика утечек в трубопроводных системах при неплотной манометрической съемке / И.С. Квасов, М.Я.Панов, С.А. Сазонова // Известия высших учебных заведений. Строительство. 1999. - № 9. - С. 66-70.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПРИ СОЗДАНИИ ОБОБЩЕННОЙ
МОДЕЛИ УПРАВЛЕНИЯ
С.А. Сазонова, доцент, к.т.н., доцент С.А. Колодяжный, профессор, к.т.н., доцент Е.А. Сушко заведующий кафедрой, к.т.н.
К.А. Скляров, доцент, к.т.н., доцент Воронежский государственный архитектурно-строительный университет, г. Воронеж
Реализация обобщенной модели управления системами теплоснабжения возможна, если соблюдаются условия:
а) физической реализуемости системы сбора и обработки информации о значениях компонент базовых множеств, содержащих данные о параметрах состояния системы с учетом шага квантования стохастических процессов. Величина шага выбирается в условиях конфликта между точностью аппроксимации наиболее высокочастотной функции изменения математического ожидания граничных условий (ГУ) и времени окончания переходных процессов в системе при наибольшей амплитуде скачка ГУ. В этом случае дискретный аналог задачи управления примет вид, в котором допустимая область решения определяется уже системой нелинейных алгебраических уравнений, описывающей режим установившегося потокораспределения в системе теплоснабжения (СТС) для интервала времени, соответствующего шагу квантования;
б) физической реализуемости управления, связанного со значительными временными и энергетическими затратами на изменение структуры СТС, которое приводят к необходимости принятия решения в нужный момент времени с необходимым упреждением.
Исходя из условий реализации обобщенной модели управления функционированием СТС, можно выбрать приоритетные прикладные задачи,
