Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ 'їііЛі. Реальные трубопроводные системы (ТС) различного назначения чаеуо представляют собой сложные технические комплекс!,:, хррактізризуюциееи следующими свойствами: целостностью, не-линейчостями, распределенностью параметров, динамичность», инерционность!;, многомерностью, наличием эволюционных процессов. Для улучшения качественных и количественных, характеристик потоков в сложных ТО существует необходимость в управлении технологическим процессом (ТП). Несмотря на то, что современный уровеш внедрения систем автоматизации рчпаот ряд задачі управлении ТО, существует проблема комплексного управления динамическими процессами п 'Го. для ее решения целесообразно использовать методі! И средства анализа управляемости л ТС с применением имитационного моделирования на 'дал. Существенно;! для с личных ТС является проблема оценки устойчивости объекта управления при различных фг.зоют: возмущениях.
/'налнз различных способов имитации систем показывает, что для имитационного моделирования сложных ТО целесообразно применение процессного способа имитации ЇП, который позволяет обеспечить максимальное приближение программной модели к реальное действительности. Подобны'"1 подход позволяет рассматривать сложную ТС как единый многомерный* объект управления с распределенными параметрами, которой функционирует прл значительном,влиянии фазовых помех. Аля математического описания ТП в ТС в зтих случаях обосновано применение систем дифференциальных уравнений є часткіж производных е совокупности с имитаторами краевых условий. Однако, испольэовяние подобных Hi зачастую затруднено из-за отсутствия теоретической базы для постановки имитационных экспериментов (ИЭ) на моделях ТО с непрерывно-дискретным характером 111, где непрерывно движущаяся рабочая среда управляется дискретным перемещением регулирующих органов при наличии фазовых помех. Поэтому исследования сложных ТО с использованием процессного способа имитации 1TI ранее не проводились.
Следовательно, при использовании Ш для анализа различных структурных свойств сложных ТС актуальна проблема разработки новой мег-тодики имитационного моделирования и средств ее реализации на персональных 3b.d. Применение новой методики имитационного моделирования ТС позволит специалистам проектировать и эксплуатировать системы управления ТС на принципиально ноеом качественном уровне и с высокой скоростью их разработки.
LuvL РАЬСТи. ОоЕсрсенствонание информационно-технологического сооепечения і исследовании структурных свойств сложных ТС как объ-
4.
ектов управления с распределенными параметрами на основе применения имитационного моделирования. Разработка метода построения имитационной модели слояной ТС (на примере системы с водяным теплоносителем) и методики исследования имитационной модели для анализа различных аспектов управляемости ТС.
-
Метод динамической аппроксимации потокораспределения для оценки параметров состояния и анализа структурных свойств ТС, рассмотренный на примере исследования управляемости сложной ТС.
-
Методика "имитационного моделирования ТС для решения задач оценки качества управляемости сложной ТС с прогнозируемой точностью и ее интерпретация для объектов управления с распределенными параметрами (давлением - Рп ; расходом - Qn ; удельной плотностью - J>iii температурой 7л,- потока).
-
Принципы и критерии оценки качества управляемости сложных ТС при проведении ИЭ (на примере гидравлической и термической устойчивости ТС, определяемых по динамике флуктуации рабочих точек на модифицированной ( Wu~n/) диаграмме с одновременным контролем границы вскипания потока по температуре насыщения Тц\ *').
-
Программное обеспечение для персональной ЭЫ 1ЪЛ PC на языке Паскаль і ориентированное на имитацию непрерывно-дискретных процессов и исследование структурных свойств сложных ТС (в частности, управляемости ТС).
,У1ЩЫ "ЛССд&ОВАНИЯ. Основываются на системном подходе, использовании полунеявных разностных схем для решения дифференциальных уравнений в частных производных; аппроксимации эмпирических данных, представляемых в табличном виде; применении логико-алгебраических, конечно-разностных, математико-статистических и имитационных методов моделирования.
1, Разработан метод построения имитационной модели сложной
ТС, заключающийся в декомпозиции ТС на элементарные компоненты,
которые описываются стандартными дифференциальными уравнениями,
аналитическими и логическими зависимостями и составлении схемы
вычислительного процесса в соответствии с реальным перемещением
потоков по трубопроводам системы.
2. Построена гибридная (по способу формализации) управляемая
М сложное ТС для класса объектов управления с распределенными
b.
параметрами, обеспечивающая решение задач оценки качества управляемости ТС при наличии стохастических (Газовых помех. Модель апробирована на примере исследования сложной ТС с водяным теплоносителем (см. рисунок I).
Ъ. Разработана методика исследования свойств ИМ сложной ТС, позволяющая оценивать управляемость по гидравлической и термической устойчивости ТС в зависимости от параметров модели.
4. Сформулированы принципи и критерии априорі.ого анализа границ управляемости реальних ТС по гидравлической и термической устойчивости, определяемых по динамике перемещения рабочих точек на модифицированных ( Wt/ *Л(/ ) диаграммах, с одновременны* контролем границы вскипания потока по температуре насыщения /X'' f при давлении вскипания rpsJt (ом. рисунок 2).
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ исследования состоит в разработке информационно- технологической базы для исследования и проектирования систем управления ТС, включающей в себя комплекс ИМ и позволяющей:
выбирать оптимальнее параметры системы, обеспечивающие процесс потокораспределения в ТС с заданным качеством;
повысить эффективность исследований управляемости ТС на всех этапах эволюции объекта управления;
поднять уровень технологичности моделирования Тії в ТС, сокращающий время их разработки.
ДОСТОЬііРНОСТЬ МУЧНЫХ ШХШШШ. работы определяется сопоста-вительнтм анализом результатов имитации на тестовых задачах, применением апробированных методик аппроксимации реальных процессов, корректны-! использованием математических методов решения дифференциальных уравнения в частных производных с контролем устойчивости численного решения на каждом шаге имитации.
РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ осуществлялась в рамках НИР "Верховина", "Имитация" Пушкинского втапего военного инженерного строительного училища, "Надломленность" Военного инженерно-строительного института. Разработанные методики исследований используются эксплуатационными организациями ьЮ РФ, в учебном процессе ПВВИСУ, на ряде предприятий Гомельской области, а также в учебном процессе ГГУ им.Ф.Скорины.
6.
ДІ'аРОБАЦЯЯ РАБОТЪ'. Основные результаты работы доложены и обсуждены нч:
2-ом Минском «іеждуняродном форуме "Тепломясеообмен-1.ЖФ-92" (19-22 мая 1992г., ИТМО им.«.3.Лыков» >НК БССР);
Йевдня родной конференции "Применение персонялькых ЭВМ в теплоснабжении" (13-14 япреля 1993г., МЦЗНТ г.Сянкт-Петер-бург);
Международной научно-технической конференции "Функцио-Няльно-ориентировяьные вычислительные системы" (ФОВС-93)
(10-14 октября 1992г., ХШ-ИШЭ, гИлуштв);
- Международной математической конференции к 2о-летию Гомельскогогосударственного университет* им.&.Скорины (19-22 апреля 1994г., Ш г.Гомель);
Всесоюзной няучно-пряктической конференции "Вопросы экономики и организации информационных технологий" (ноябрь 1991г., ГПУ им.Ф.Скорины, гор.Гомель);
Научно-технических конференциях Министерств* Обороны -"*ктулльные проблемы перестройки военно-строительного производства в современных условиях" (1990г., ПВВИСУ, г.Санкт-Петербург), "Совершенствование военно-строительного производства" (1990г., ПВВИСУ, г.Санкт-Петербург), "Науки производству" (1У91г«, ПЬВИСУ, г.Сянкт-Ііетербург), "Научные и практические вопросы совершенствования теплоэнергетических установок малой мощности" (Новые технологии в малой энергетике) (22-25 декабря 1993г., БИСИ, г.Сянкт/ІІетербург).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы отряжены в рябогях [і-13^.
Структура работыt Диссертация сосо»»^ из введения,пяти глав, заключения-, списк» литературы, восьми приложений и изло-«еня на 198 страницях машинного текст*.
