Введение к работе
Актуальность темы. Одними из важнейших мировых экологических проблем являются уменьшение толщины озонового слоя и глобальное потепление климата
Для решения проблемы по защите озона были проведены международные совещания, заседания ряда международных объединений В результате чего в 1985 году была подписана Венская конвенция об охране озонового слоя В 1986 году был принят Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой В 1990 году к нему были приняты Лондонская, в 1992 году - Копенгагенская, в 1997 году - Монреальская, в 1999 году - Пекинская поправки, в которых были конкретизированы вещества, разрушающие озоновый слой и сроки сокращения их производства и потребления В 2005 году последние три поправки к Монреальскому протоколу были приняты Российской Федерацией
В декабре 2004 года Российская Федерация присоединилась к Киотскому протоколу, регулирующему выброс в атмосферу парниковых газов
В настоящее время не существует хладагента, который по своим параметрам мог бы полностью заменить озоноразрушающие вещества в действующем оборудовании, поэтому одним из перспективных направлений замены экологически опасных рабочих веществ является использование смесевых холодильных агентов В связи с этим возникает задача синтеза состава новых смесей холодильных агентов с заданными значениями характеристик, не влияющих негативно на окружающую среду Наличие большого числа критериев выбора делает практически невозможным решение этой задачи вручную.
В настоящее время актуальной является задача разработки математической модели и программного обеспечения синтеза состава смесей холодильных агентов с использованием современных методов поиска решений
Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка метода, модели, алгоритмов и программного обеспечения для синтеза состава смесей холодильных агентов
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе осуществляется решение следующих основных задач
Анализ работ по исследованию холодильных агентов, поисковых методов, систем поддержки принятия решений
Определение состава критериев выбора смесей холодильных агентов, выбор направления оптимизации, диапазона изменения значений критериев
Разработка математической модели синтеза состава смеси холодильных агентов
Разработка метода поиска рациональных решений в задаче синтеза состава смеси холодильных агентов
Разработка тестовой функции для проверки сходимости приближенных алгоритмов поиска.
Создание комплекса программ для поддержки принятия решения при синтезе состава смеси холодильных агентов
Методы исследования. Для решения поставленных задач и достижения намеченной цели использованы методы математического моделирования, системного анализа, теории принятия решений, эволюционные методы, методы математического программирования, методы математической статистики
Достоверность и обоснованность работы. Обоснованность результатов обусловлена корректным применением указанных методов исследования Достоверность подтверждается вычислительными экспериментами и практическим применением результатов диссертационной работы, что отражено в актах внедрения
На защиту выносятся:
Модифицированный комплексный эволюционный метод поиска рациональных решений задач поискового проектирования
Математическая модель синтеза состава смеси холодильных агентов
Тестовая функция для проверки сходимости приближенных алгоритмов поиска
4. Результаты реализации разработанной модели синтеза состава смеси холодильных агентов и модифицированного комплексного эволюционного метода в виде компьютерной система поддержки принятия решения для синтеза состава смеси холодильных агентов Научная новизна:
Предложен модифицированный комплексный эволюционный метод поиска, основанный на генетическом алгоритме и последующем поиске локально-оптимального решения, отличающийся возможностью применения различных стратегий поиска в зависимости от постановки задачи
Разработана математическая модель, формализующая синтез состава смеси холодильных агентов, позволяющая получить рациональные решения на основе группы методов многокритериального выбора, отличающаяся возможностью задания условий на количество входящих в состав смеси агентов, на типы и значения критериев смеси.
3 Предложена новая тестовая функция, предназначенная для проверки сходимости приближенных алгоритмов поиска с учетом их генетической природы, отличающаяся большей овражностыо, чем существующие тестовые функции, позволяющая более эффективно производить оценку сходимости и вычислительной мощности эволюционных методов Практическая ценность работы:
Разработано алгоритмическое обеспечение, реализующее математическую модель синтеза состава смеси холодильных агентов, функциональная и инфологическая модели системы поддержки принятия решения, которые применены при создании компьютерной системы поиска решений на основе модифицированного комплексного эволюционного метода и компьютерной системы поддержки принятия решений для синтеза состава смеси холодильных агентов.
Разработанная компьютерная система поддержки принятия решений принята к использованию на предприятиях, осуществляющих эксплуатацию холодильного оборудования
Модифицированный комплексный эволюционный метод использован в учебном процессе Астраханского государственного технического университета при преподавании дисциплин «Системы искусственного интеллекта», «Системы реального времени»
Апробация научных результатов. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на IX Международной открытой научной конференции «Современные проблемы информатизации в технике и технологиях» (Воронеж, 2004 г), V Международной научной конференции «Наука и образование» (Белово, 2004 г), IV Всероссийской научно-практической конференции «Информационные технологии в экономике, науке и образовании» (Бийск, 2004 г.), VII Международной научной конференции «Наука и образование» (Белово, 2006 г), IV Всероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука - региону» (Вологда, 2006 г), III ежегодной межвузовской научно-практической конференции «Тенденции развития современных информационных технологий, моделей экономических, правовых и управленческих систем» (Рязань, 2006 г), X Всероссийской научно-практической конференции «Научное творчество молодежи» (Анжеро-Судженск, 2006 г).
Публикации. Основные положения диссертационной работы отражены в 14 опубликованных научных работах, в том числе в 1 статье в научно-техническом издании, в котором ВАК РФ рекомендует публикацию основных научных результатов диссертаций, в 2 свидетельствах об официальной регистрации программ для ЭВМ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из ПО наименований и 6 приложений Общий объем работы ПО страниц машинописного текста
