Введение к работе
Актуальность темы. Системы контроля и управления (СКУ) тепловых іектрических станций (ТЭС) развиваются в направлении создания полно-асштабных АСУТП.
Отличительной особенностью полномасштабных АСУТП является то, что ш реализуются на базе программно-технических комплексов (ПТК), которые ормируют единую информационно-техническую среду систем управления.
Основной эффект создания полномасштабной АСУТП связан, в первую <ередь, с возможностью гарантировать качество управления и, тем самым, эеспечить стабильность технико-экономических показателей тепломеханиче-:ого оборудования.
Гарантированное качество управления может быть достигнуто путем при-енения более сложных алгоритмов расчета систем, учитывающих неопреде-энность динамических свойств теплоэнергетических объектов управления 'ОУ). Эти алгоритмы, реализуемые в единой информационно-технической зеде АСУТП и учитывающие неопределенность динамических свойств ТОУ, элжны органично дополнять существующие частотные методы расчета авто-атических систем регулирования (АСР) и обеспечивать необходимые усло-ія их гарантированной работоспособности.
Неопределенность динамических свойств ТОУ связана, как правило, с тиянием случайных эксплуатационных возмущений и является характерной :обенностью функционирования систем управления энергоблоков тепловых тектрических станций. Поэтому применение новых алгоритмов расчета трепет предварительного решения задачи идентификации с количественной денкой меры неопределенности (адекватности) получаемых математических оделей ТОУ в частотной области. Таким образом, задача разработки и ис-тедования методов оценки адекватности экспериментальных математиче-<их моделей ТОУ, учитывающих влияние реальных случайных процессов эзмущений, представляется актуальной.
Цель работы. Целью настоящей работы является разработка и исследо-ание методов и алгоритмов оценки меры неопределенности зкспериментапь-ых математических моделей ТОУ с учетом случайного характера реальных эзмущений и с выбором критерия адекватности в частотной области.
Для достижения поставленной цепи необходимо решить следующие : дачи:
разработать алгоритмы непараметрической идентификации непрерь ных ТОУ, позволяющие определять меру адекватности экспериментальн математических моделей в частотной области;
провести анализ типовых промышленных методик непараметрическ идентификации ТОУ с помощью критерия адекватности получаемых кс плексных частотных характеристик (КЧХ); в ходе анализа выявить облас более предпочтительного применения той или иной методики;
оценить влияние на конечные результаты времени наблюдения исхс ных временных характеристик.
Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе v пользуются: теория автоматического управления (теория идентификации а тем управления); теория случайных процессов и математическая статисти» математический анализ; операционное исчисление.
Основные научные результаты и новизна.
1.Разработаны теоретические основы алгоритмов определения мер адекватности непараметрических математических моделей ТОУ в частотні области, отличающиеся тем, что дисперсии оценки КЧХ ТОУ рассчитывают' непосредственно по модели случайного процесса возмущений (в виде канон ческого разложения) экспериментальных временных реализаций, полученнь как отклики на управляющие ступенчатые воздействия.
2.Принятые исходные методики оценки переходной характеристики ра смотрены с единых позиций и выполнено их обобщение, отличающееся ТЄІ что учитывается предыстория переходного процесса.
З.Проведен анализ теоретических основ разработанных алгоритмов п тем доказательства равномерной сходимости функциональных рядов, опр деляющих меру адекватности оценки КЧХ. Получены формулы для оценки о татка ряда, отбрасываемого при практических вычислениях. Показано, какс минимальное количество членов ряда необходимо взять при практических Bt числениях, чтобы определить дисперсию оценки КЧХ с заданной точностью.
4.На основе вычислительных экспериментов определены області предпочтительного применения методик в зависимости от параметре экспресс-аппроксимации переходной характеристики объекта и случайної процесса возмущений.
5.Предложен интегрированный критерий, учитывающий при оценке КЧХ зк случайную составляющую погрешности этой оценки (дисперсию), так и огрешность "усечения" интеграла Лапласа при переходе в частотную бласть.
Практическая ценность работы заключается:
в разработке алгоритмов оценки адекватности математических моделей ри непараметрической идентификации теплоэнергетических объектов управ-ения;
в выявлении областей предпочтительного применения промышленных іетодик идентификации в зависимости от "инерционности" объекта правления и характеристик случайного процесса возмущений;
в разработке процедур оптимизации параметров анализируемых мето-,ик идентификации теплоэнергетического оборудования.
В целом для АСУТП тепловых электростанций полученные результаты, оторые доведены до уровня алгоритмов, входят в состав математического беспечения систем управления и предназначены для реализации пакетов рограмм идентификации ТОУ (например, на станции автоматизации настрой-и АСР на стенде ПТК "Квинт" разработки ГНЦ НИИ "Теплоприбор").
Достоверность теоретических положений диссертации определяет-я корректным использованием математического аппарата и результатами іроведенньїх вычислительных экспериментов.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы юкладывались и обсуждались на семинарах кафедры СУ ИГЭУ (Иваново, 995 - 1999 гг.), на U международной научно-технической конференции Восток-Запад" (Москва, 1996), на международной научно-технической онференции "VIII Бенардосовские чтения" (Иваново, 1997), на іеждународной научно-технической конференции "Управление в технических истемах" (Ковров, 1998).
Публикации. Основное содержание работы отражено в 5 печатных габотах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти лав, заключения, списка литературы из 89 наименований. Основная часть іаботьі содержит 124 с.