Введение к работе
Актуальность теми. Автономные электроэнергетические установки относятся к сложным искусетвеннш человека --машинным системам, основной функцией которых является бесперебойное снабжение энергией потребителей. Размещение на автономных объектах вычислительного, навигационного, радиолокационного и другого оборудования ведет к ужесточению требований по обеспечении качества электрической энергии, высокой надежности и живучести автономных электроэнергетических систем (АВЭС) при сокращении энергопотерь. Эти обстоятельства вынуждают проводить специальные комплексные исследования по улучшении электромагнитной совместимости автономной сети, преобразователей электроэнергии и бортового вычислительного оборудования, разработке точных методов оценки мощности и энергии в динамических режимах.
Поиск решения данных задач часто осуществляется в условиях вероятностной неопределенности, которая связана со случайным характером нагрузки АВЭС, отказом оборудования, влиянием помех и многими другими факторами. При этом реальная проблемная область комплексных исследований характеризуется настолько большим пространством состояний решаемой задачи, что бывает очень трудно организовать поиск решения известными методами.
Инструментом мощной интеллектуальной поддержки исследователя при решении таких задач могут служить автоматизированные системы научных исследований (АСНИ), построенные на основе достижений информационной технологии и ориентированные на знания о проблемной области. Увеличение уровня интеллектуализации 1СНИ ставит ряд проблем.
Возникает необходимость объединения двух подходов: основанного на количественных моделях, характерных для существующих АСНИ; основанного на качественных моделях и используемого на этапе формирования гипотез. Несмотря на наличие многообразия моделей оптимального планирования и управления экспериментом, ни одна из них в полной мере не учитывает сложную иерархическую структуру, динамизм и многозадачность процесса комплексных исследований АВЭС в
условиях вероятностной неопределенности.
Поэтому, создание модели экспериментальных исследований АВЭС и разработка алгоритмов управления експериментом, обеспечивающих получение достоверной информации, в сочетании с энергосберегающей технологией исследований, является актуальной научной проблемой.
Цель работы - создание комплексной вероятностной модели экспериментальных исследований АВЭС, что позволит наиболее полно и адекватно отразить динамизм объекта исследований, а также разработка алгоритмов управления экспериментом на основе вышеуказанной модели и достижений информационной технологии, что позволит повысить точность, оптимизировать энергопотребление и снизить трудоемкость эксперимента.
Задачи исследования:
1. Построение и анализ модели эксперимента с учетом
вероятностной неопределенности;
-
Создание комплексной модели экспериментальных исследований как процесса поиска решения задачи активного эксперимента;
-
Разработка алгоритмов поиска решения задачи и управления экспериментом по критериям, отражающим качественную и количественную стороны эксперимента;
4. Разработка и реализация структуры АСНИ АВЭС как
системы, ориентированной на знания.
Методы исследования базируются на элементах теории вероятностей и линейной алгебры, дискретной математики, использовании методов и алгоритмов информационной технологии.
Научная новизна. В диссертации получены новые результаты:
-
Создана комплексная вероятностная модель, отличающаяся от известных двухуровневым представлением эксперимента как процесса поиска решения проблемы о учетом вероятностной неопределенности в пространстве задач и пространстве состояний, что отражает динамизм объекта исследований и позволяет выбирать наилучшее представление в процессе поиска.
-
Синтезированы алгоритмы поиска решения и управления
экспериментом, в отличие от известных основанные на двухуровневой модели активного эксперимента с использованием оценочной функции общего вида, что позволяет:
осуществлять постановку проблемы, гибко реагируя на изменение цели и задачи без значительных затрат:
производить редукцию проблемы на верхних уровнях представления с использованием существующей иерархии полученных подзадач;
- организовать поиск решения по критериям, отражающим
качественную и количественную стороны оптимизации (максимум
достоверности, минимум энергозатрат).
3. Разработана виртуальная макроструктура АСНИ АВЭС, реализующая комплексную модель поиска и ориентированная на знания о проблемной области исследований, что позволяет создавать на ее основе проблемно-ориентированные системы, в которых заложена возможность развития при появлении новых задач с учетом изменений требований к системе и программы эксперимента.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
На основе предложенной макроструктуры АСНИ АВЭС разработан программно-аппаратный комплекс автоматизации исследований динамики мобильных энергоустановок на базе компьютера ІВИ PC/AT и аналого-цифрового интерфейса L205 со специализированными модулями управления экспериментом, который может быть использован для:
- заводских приемо-сдаточных испытаний АВЭС и подсистем (двигатели внутреннего сгорания, электрические машины, статические преобразователи электроэнергии);
исследований динамических характеристик и электромагнитной совместимости подсистем АВЭС.
Внедрение результатов работы в промышленность. Результаты работы внедрены в НПО "Силовая электроника", г.Саранск, а также использовались при выполнении НИР N53/9A-92 "Разработка метода и приборного средства регистрации мощности и энергии мобильного сельскохозяйственного агрегата" в Мордовском государственном университете. Результаты внедрения работы подтверждены соответствующими актами.
Апробация. Основные положения и результаты диссертации докладывались на следующих конференциях и семинарах:
XII совместном научно-методическом семинаре
"Автоматизация . проектирования в энергетике и
электротехнике" и научном семинаре "Методы комплексной оптимизации установок по преобразованию тепловой и атомной энергии в электрическую", г.Иваново 1988 г.
- межреспубликанской научно-технической конференции
"Методы и средства управления технологическими процессами",
г.Саранск, 1989 г.;
- научно-технической конференции "Проблемы и прикладные
вопросы физики", г.Саранок, 1993 г.
- межреспубликанской научно-технической конференции
"Применение прогрессивных технологий, композиционных
материалов и покрытий с целью повышения долговечности
сборочных единиц при изготовлении и ремонте машин",
г.Саранск, 1994 г.
- Второй научно-технической конференции "Использование
научно-технических достижений в демонстрационном
эксперименте и постановка лабораторных практикумов",
г.Саранск, 1994г.
научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Мордовского госуниверситета им. Н.П.Огарева (Огаревские чтения 1988-1995гг).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ: 2 статьи, 2 депонированных рукописи и 3 -тезисы докладов.
Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 98 наименований, 3 приложений. Основная часть работы изложена на 132 страницах машинописного текста. Работа содержит 4 таблицы, 22 рисунка.
