Разработка комбинированного нейросетевого способа, моделей и средств для оперативного управления сложными техническими системами

• Автор: Мисник, Антон Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 151 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ СПОСОБОВ, МОДЕЛЕЙ И ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ СЛОЖНЫМИ ТЕХНИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ
1.1 Способы управления сложными техническими системами
1.2 Моделирование сложных технических систем
1.3 Существующие программные средства для моделирования сложных
технических систем и управления ими
1.4 Постановка задачи исследования
1.5 Выводы по главе
2 РАЗРАБОТКА КОМБИНИРОВАННОГО НЕЙРОСЕТЕВОГО СПОСОБА И МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ СЛОЖНЫМИ ТЕХНИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ
2.1 Комбинированный нейросетевой способ моделирования сложных
технических систем
2.1.1 Сбор информации о системе
2.1.2 Проверка системы на применимость способа моделирования
2.1.3 Выделение элементов сложной системы
2.1.4 Формирование логической модели системы
2.1.5 Построение матрицы инциденций для системы
2.1.6 Построение системы уравнений на основе матрицы инциденций.
2.1.7 Получение решений системы уравнений для различных начальных условий
2.1.8 Проверка системы на наличие параметрических ошибок
2.1.9 Построение композиционной нейросетевой модели сложной
технической системы
2.1.10 Обучение нейросетевых моделей элементов системы на основе решений системы уравнений и начальных условий
2.1.11 Композиция нейросетевых моделей элементов в единую модель системы
2.1.12 Дообучение нейросетевых моделей на основе данных о функционирующей системе
2.1.13 Проверка обученных нейросетевых моделей элементов системы на наличие параметрических ошибок и ошибок обучения
2.1.14 Формирование нейросетевого супервизора

2.1.15 Обучение нейросетевого супервизора
2.1.16 Проверка модели на наличие структурных ошибок
2.2 Модельное обеспечение способа моделирования сложных систем
2.2.1 Логическая модель системы
2.2.2 Параметрическая модель системы
2.2.3 Нейросетевая модель системы в виде композиции нейросетевых моделей элементов системы
2.2.4 Нейросетевая модель системы, супервизор
2.2.5 Оперативное изменение структуры и топологии модели системы
2.3 Способ поддержки принятия решений при оперативном управлении сложными техническими системами
2.3.1 Определение управляемых параметров для системы
2.3.2 Определение диапазонов изменения управляемых параметров
2.3.3 Определение шага изменения управляемых параметров
2.3.4 Определение целевых параметров системы
2.3.5 Определение диапазонов величин целевых параметров системы, при которых функционирование системы считается успешным
2.3.6 Определение параметров эффективности работы систе,мы
2.3.7 Проверка комбинаций управляемых параметров
2.4 Принятие решений на основании результатов работы модели
2.5 Выводы по главе
3 РАЗРАБОТКА ПРОГРАМММНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ СЛОЖНЫМИ ТЕХНИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ
3.1 Разработка программных средств для моделирования сложных технических систем
3.1.1 Разработка модуля анализа элементов системы
3.1.2 Разработка модуля визуального редактора
3.1.3 Разработка модуля параметрического моделирования
3.1.4 Разработка модулей нейросетевого моделирования
3.2 Разработка программных средств для поддержки принятия решений при управлении сложными техническими системами
3.3 Выводы по главе
4 ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ СЛОЖНЫМИ СИСТЕМАМИ
4.1 Общие сведения о системах теплоснабжения

4.2 Структура централизованных тепловых сетей
4.3 Особенности функционирования тепловых сетей
4.4 Тепловые сети как объект управления
4.5 Специфика тепловых сетей г. Могилёва
4.6 Объект управления
4.7 Выделение элементов системы
4.8 Построение логической модели системы
4.9 Построение параметрической модели системы
4.10 Построение иерархической композиционной нейросетевой модели системы
4.11 Выбор временного промежутка для оценки эффективности использования разработанных программных средств
4.12 Оценка эффективности использования разработанных программных средств для упрощённой схемы с одним потребителем
4.13 Оценка эффективности разработанных программных средств для упрощённой схемы с двумя потребителями
4.14 Оценка эффективности использования разработанных программных средств для схемы с девятнадцатью потребителями
4.15 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

1.3 Существующие программные средства для моделирования
сложных технических систем и управления ими
В настоящее время существуют различные типы программных средств для решения задач моделирования и управления в сложных технических системах в различных сферах: в атомной и аэрокосмической промышленности, в железнодорожном транспорте и автомобилестроении, в производственнотехнологических системах, в нефтегазовой промышленности, в системах теплоснабжения и др.
Для решения широкого спектра задач в этих областях применяются программные системы типа CAD (Computer-aided Design) - системы полнофункционального инженерного анализа с мощными средствами и обширными библиотеками типов элементов для сеток метода конечных элементов и различных физических процессов.
Широкое распространение получили программные системы ANSYS/Multiphysics, APNASTRAN, MSC.NASTRAN, Abaqus. Во многих случаях эти системы интегрированы с препроцессорами родственных систем, в частности, с ANSYS 1СЕМ CFD, PATRAN. Системы полнофункционального анализа характеризуются наличием собственных средств моделирования геометрии и возможностями ее импорта не только посредством коннекторов к CAD-системам, но и через промышленные стандарты: ACIS, Parasolid.
Другой тип программных средств Computer-aided Design- системы инженерного анализа, встроенные в сложные системы автоматизированного проектирования (САПР), например, решение Pro/MECHANICA для Pro/ENGINEER, Unigraphics NX CAE для Unigraphics NX, Extensive Digital Validation (CAE) для IDEAS, CATIA CAE для CATIA. CAE-модули, встроенные в «тяжелые» семейства САПР, имеют менее мощные средства анализа.
Следующий тип программных средств - системы инженерного анализа среднего уровня. Это системы как со встраиваемым интерфейсом в CAD-системы (COSMOS/Works, COSMOS/Motion, COSMOS/FloWorks для