Введение к работе
Актуальность темы. В связи с повсеместным переходов к платному водопользованию и развитию рыночных взаимоотношений между поставщиками и потребителями водных ресурсов повышаются требования к качеству (точности, своевременности, оперативности и ритмичности) водошдачи. Выполнение этих, требований возможно только при условии высоко!! степени автоматизации технологических процессов Еодозабора, транспортирования и распределения воды с использованием современных, экономичных и надежных технических средств. В последіше годы в отрасли все более широко начали использоваться технические средства автоматизации ноео-го класса на базе персональных ЭЖ, в частности, программно-аппаратные комплексы "Автоматизированное рабочее место диспетчера оросительной системы" (АРМ-водораспределение) с использованием персональных микро-ЭВ!.', сопряженных с телеавтоматикой (разработка ВНШШ!С).
Наиболее сложным и наукоемким элементом АРМ является задача оперативного управления Еодораспределеннем (ОУВ), внедрение которой долнно обеспечить повкпение быстродействия и точности управления объектом и, в конечном-итоге, привести к увеличению объемов и улучшению качества водоподачи потребителям, а" также к СНИУ.ЄНИ0 эксплуатационных затрат. Центральной проблемой при реиении данной задачи, недостаточно исследованной с позший реализации на базе современных технических средств типа АВ«-водо-распределение, является выбор структуры и настроечных параметров алгоритмов ОУВ.
В качестве объекта исследований выбран процесс оперативного управления водораспределением. Данный процесс исследуется для частного, но распространенного класса технологических объек-
тов - самотечных равнинных каналов, расположенных в зоне неустойчивого увлажнения, с перегораживающими сооружениями и резервными емкостями в бьефах. Типичным каналом такого класса, на примере которого проведено исследование процесса 'ОУВ в настоящей работе, является Западная ветка Раздольненского рисового кг нала (ЗБРРК) Крышодхоза.
Целью работы является обоснование целесообразности и эфстез тивности использования нового для задачи оперативного управления водо распределением класса алгоритмов, реализуемых в форле централизованных многошаговых оптимизационных процедур в составе АРЫ-водораспределение.
Основные задачи, решаемые в работе:
-
Анализ современных достижении в области алгоритмизации задачи ОУБ и выявление потребностей в алгоритмах, обладающих ж выми свойствами централизации управления резервами воды и прогноза возмущающих воздействий; пЬста'новка задачи исследования применимости известных из линейно-квадратичной теории управления централизованных многошаговых оптимизационных алгоритмов для получения решения задачи ОУВ с такими свойствами.
-
Разработка методики и программных средств для обоснования целесообразности и эффективности применения централизованных многошаговых чалго ритмов, а также для сравнительного исследования различных вариантов структуры и алгоритмического обеспечения задачи ОУВ.
-
Конкретизация структуры и параметров централизованных многошаговых алгоритмов применительно к задаче оперативного управления процессом водораспределения.
-
Исследование эффективности управления при реализации многошаговых алгоритмов ОУВ на базе сравнения системы показа-
телей качества с аналогичными показателям, достижимыми при использовании известных алгоритмов ОУВ "по верхнему" и "по нижнему" бьефам.
-
Исследование особенностей реализации централизованных многошаговых алгоритмов ОУЬ на базе телеавтоматических микропроцессорных комплексов, связанных с наличием временных задержек в процессах сбора информации, расчета и реализации управляющих воздействий и влиявших на качество управления.
-
Разработка программных средств реализации централизованных многошаговых алгоритмов в АШ-водораспределение; проверка их работоспособности в процессе эксплуатации на Западной ветке Раз-дольненского рисового канала (ЗВРРК) Крымводхоза.
Научная козизна.
1. Предложена методика исследования и сопоставительного ана
лиза алгоритмов ОУВ, основанная на вычислительных экспериментах
с использованием модели неустановившегося движения воды в канале; разработаны программные средства для ее реализации.
-
С использованием предложенной методики проведено обоснование целесообразности и эффективности применения централизованных оптимизационных многошаговых алгоритмов в контуре оперативного управления водораспределением, определены способы настройки параметров данных алгоритмов и их привязки к объекту и такие получения конкретных опенок значений показателей качества управления.
-
Выявлено влияние фактора ограниченности быстродействия технических средств реализации многошаговых алгоритмов ОУВ на качество управления; даны рекомендации по учету этого фактора при выборе структуры и настроечных параметров алгоритмов.
для проектировщиков систем оперативного управления водораспределениеы - в создании методики и програшних средств исследования алгоритмов ОУВ, в разработке каталога, схем проведения и способов обработки результатов вычислительных экспериментов ;
для разработчиков АСУТП водораспределения в создании программного обеспечений централизованных многошаговых алгоритмов ОУБ, в разработке способов их привязки к объекту и настройки, в определении порядка их реализации в АРы-водораспределение;
для слунб эксплуатации оросительных систем - в разработке материалов для -производственное эксплуаталии комплекса задач ОУВ в составе АРЫ-водораспределение.
Реализация результатов работы.
Разработаїшая методика исследования и сопоставительного анализа алгоритмов ОУВ включена в материалы по созданию АСНИ процессов управления гвдромелиоративнБМЕ системами (ВШйАке-лиорацвя, 1987 г.), а такзе в проект пособия к СНиП 2.06.03-85 "Применение средств автоматизации водозабора и водораспределения на оросительных системах" (мпнводстрой СССР, БИ-ККАкелиора-Ш1Я, I9S0 г.).
Результаты исследовании использованы в Руководящем докумен те "Методика выбора структуры и алгоритмов оперативного управления водораспределениеы на самотечных каналах с учетом оргени-ченного быстродействия комплекса технических средств" (ІїІЕНЕОДХО СССР, БНИШкелиорадяя, I2S7 г.).
Комплекс программ "Оперативное управление водораспределениеы на магистральных и мезхозя2ствекных каналах с резервными емкостями" и "Комплекс программ анализа и синтеза структур и алгоритмов оперативного управления водораспределениеы (С0ЫРА21) сданы в Отраслевой фонд алгоритмов и програм.:.
Разработанное программное обеспечение задачи оперативного управления водораспредедекпем внедрено в составе программно-аппаратного комплекса "Автоматизированное рабочее место диспетчера оросительной системы" (AH.l-водораспределение) в опктко-производственную эксплуатацию в Раздолькенском управлении оро-сптель-'КЕХ систем (ЕУОС) Крытзодхоза. Доля экономического эффекта, приходящегося на комплекс задач-ОУВ, составляет 20 тыс. рублей в год.
Апробация.
Основные положения работа докладывались на Всесоюзных школах-семинарах "Многоуровневые системы автоматизированного управления производством" (Киев,. IS83,IS88), ХШ Всесоюзной школе-семинаре по адаптивним системам (Москва,1566), П и Ш Республиканских конференциях "Методологические и прикладные аспекты автоматизированного проектирования" (Ташкент, IS86.IS87), Всесоюзной школе-семинаре "Автоматизация научных исследований и проектирования АСУТП е мелпоранип" (Фрунзе, 1988), Всесоюзной научно-технической конференции "Методы и средства организации водоуче-та на гидромелиоративных объектах" (Фрунзе, I8S) и др.
Структура и объем работы.- Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, списка литературы (77 наименований), 4 приложений. Основной текст излокен на iscстраницах, иллюстрируется 42 рисункам, дополняется 7 таблицами.