Внедрение компьютерной системы управления в магистральные нефтепроводы
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
и и управлении можно отнести: экономия материалов, ресурсов, надежность и т.д., причем часто они бывают противоречивыми. Зависимости от экономических (стоимость материалов, материальные и трудовые ресурсы, издержки производства) и технологических (режимы работы объекта) факторов эти критерии имеют разные важности, причем с изменением указанных факторов взаимная важность критериев также меняются. Таким образом, задачи проектирования и управления магистральными трубопроводами характеризующиеся многокритериальностью сводятся к решению задач векторной оптимизации, которые позволяют найти область эффективных решений. А окончательный выбор и принятие решений осуществляется ЛПР на основе информации полученной в диалоге с компьютерной системой. В результате решения этих задач определяются оптимальные планы трассы, оптимальные параметры проектируемых нефтепроводов, минимальные значения приведенных затрат для строительства и эксплуатации трубопроводов, оптимальные режимы работы трубопроводных систем и т.д. [4].
Для формулировки и решения задач проектирования и управления многокритериальными производственными объектами, какими являются магистральные трубопроводы, необходимо:
Выявить условия работы подсистем, элементов и их связи;
Выбрать локальные критерии, т.е. показатели эффективности проекта и работы систем, которые необходимо свести к желаемым значениям;
Определить управляющие параметры, изменяя которые можно добиться экстремальных (оптимальных) значений критериев;
Сформулировать задачу управления системой;
Разработка алгоритмов управления магистральным нефтепроводом;
Разработать программное обеспечение системы управления объектом.
Рассмотрим формальную постановку задачи оптимизации проектирования магистральных трубопроводов и управления транспортировкой нефти трубопроводными системами. Пусть имеется пакет математических моделей элементов трубопроводной системы, т.е. оператор, приводящий в соответствие вектор управляющих воздействий x= (x1,x2,тАж,xn) и вектор выходных параметров y=(y1,y2,тАж,ym)
(1)
Системы моделей (1), в зависимости от цели моделирования и имеющихся информации, могут быть построены различными способами.
Ограничения, наложенные на составляющие векторов x и y, определяющие их допустимые области x, y формально запишем в виде:
(2)
Критерии локальной оптимальности (частные целевые функции) fi(x, y), объединяются в векторную функцию аргументов x, y, которая выражает заинтересованность ЛПР в том или ином режиме работы объекта, Например, при транспортировке нефти по трубопроводам можно увеличить объем перекачки нефти за iет повышения затраты ресурсов, снижения надежности систем.
При заданных x, y функции fi принимают определенные значения. Одной из задач является выбор таких векторов x, y которые выделяют область эффективных решений (множество Парето), где улучшения любого из критериев возможно только за iет ухудшения других (I - множество индексов). Так как, вектор y сам определяется заданием вектора x, то можно iитать, что целевые функции являются функциями только от x- fi (x).
В общем виде исследуемую проблемную задачу можно сформулировать в виде задачи математического программирования:
Найти такой вектор что
(3)
(4)
где Х - допустимое множество, - исходное множество, f (x)- вектор локальных критериев (параметры проектирования или управления), значения которых вычисляются по моделям, - функции ограничений.
В этих задачах необходимо уточнять понятие оптимальности. Это понятие должно быть, с одной стороны, близким к представлению об оптимальности ЛПР, а с другой стороны достаточно формализуемым, чтобы с ним можно было работать алгоритмически, а не интуитивно. Принцип оптимальности задает понятие лучших альтернатив.
Основная трудность решения проблем многокритериального управления связана с заданием принципа оптимальности. В задачах многокритериального выбора существует различное принципы (принципы равенства, главного критерия и др.), каждый из которых приводит к получению различных решений.
Рассмотрим основные проблемы, связанные с решением задачи многокритериального выбора вида (3)-(4), возникающие при оптимизации задач проектирования и управлении магистральными трубопроводами.
Проблема определения области компромисса. В задачах векторной оптимизации имеется противоречие между некоторыми из критериев. В силу этого область допустимых решений распадается на две не пересекающиеся части: область согласия , где противоречие между критериями отсутствуют, и область компромиссов , совпадающая с множеством Парето, т.е. состоит из противоречивых критериев, улучшение качества по одним критериям ухудшает качество решения по другим. Ясно, что рациональное решение может принадлежать только области компромисса, т.е. т.к. в области согласия решения может быть улучшено по нескольким критериям без ухудшения по остальным. Следовательно, поиск рациональных режимов работы системы надо ограничить только областью компромисса. Отсюда первая проблема - выделение области компромисса (множество Парето). В отдельных случаях поиск оптимальных решений с приемлемной для практики точностью можно ограничить выделением области .
Проблема выбора схемы компромисса позволяющей построить свертки критериев управления. Поиск оптимальных значений параметров проектируемых и управляемых систем в области компромисса мо?/p>