Методы обработки информации для задач управления переходными процессами в магистральных трубопроводах

Методы обработки информации для задач управления переходными процессами в магистральных трубопроводах

Автор: Кудинов, Никита Валерьевич

Шифр специальности: 05.13.01

Научная степень: Кандидатская

Год защиты: 2006

Место защиты: Ростов-на-Дону

Количество страниц: 215 с. ил.

Артикул: 3305041

Автор: Кудинов, Никита Валерьевич

Стоимость: 250 руб.

Методы обработки информации для задач управления переходными процессами в магистральных трубопроводах  Методы обработки информации для задач управления переходными процессами в магистральных трубопроводах 

1. ИНФОРМАЦИОННЫЕ И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ ТРАНСПОРТИРОВКИ ПО МГП
1.1 Основные сведения о технологии магистральной транспортировки газа и се проблемах
1.1.1 Технологическая структура магистральных газопроводов
1.1.2 Особенности и сложности обшей задачи управления МГП.
. 1.3 Роль математического обеспечения МГП в решении задач управления
1.2 Задачи к проблемы построения модуля имитационного моделирования МИМ информационного ядра системы управления
1.2.1 Технологические и информационные задачи МИМ МГП.
1.2.2 Идеологические проблемы построения МИМ МГП
1.2.3 Общая характеристика инженерноматематических проблем построения МИМ МГП.
1.3 Задачи, методы и проблемы построения математической модели МГП
1.3.1 Свойства и характеристики существующих газодинамических моделей
1.3.2 Сложности использования готовых математических моделей.
1.3.3 Проблемы построения математических моделей.
1.4 Задача и методы и проблемы решения уравнений в частных производных для имитационного моделирования распределнных объектов
1.4.1 Сеточный подход к решению задачи моделирования
1.4.2 Свойства и возможности различных пространственных и временных схем решения ЛУ.
1.4.3 Шаблоны и свойства двумерных разностных схем
1.4.4 Балансная пространственная интерполяция параметров распределнных объектов.
1.4.5 Особенности временной аппроксимации в балансных моделях.
1.5 Методы решения систем дифференциальных уравнений.
1.5.1 Математическая формулировка задачи исследования ДУ
1.5.2 Общая характеристика методов решения задачи Коти
1.5.3 Алгоритм метода РунгеКутта.
1.5.4 Алгоритм метода Эйлера для жстких систем ДУ
1.5.5 Краткий обзор методов численного интегрирования.
1.5.6 Выбор и анализ методов численного интегрирования
1.6 Место подсистемы имитационного моделирования в АСУ ТП транспортировкой природного газа
1.7 Постановка задачи исследования.
2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОДСИСТЕМЫ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ТРАНСПОРТИРОВКИ НО МАГИСТРАЛЬНОМУ ГАЗОПРОВОДУ
2.1 Методологические основы математического описания участка магистрального газопровода
2.1.1. Общие сведения о модели. Концептуальная модель прои. трки газа по У МГП
2.1.2 Основные допущения
2.1.3 Законы сохранения при транспортировке газа по участку газопровода
2.2 Математические модели механических процессов транспортировки газа
2.2.1 Математическая модель закона сохранения количества вещества в движущемся газе уравнение неразрывности
2.2.2 Общая математическая модель сохранения и преобразования механической энергии для процесса движения вязкого газа по трубопроводу.
2.2.3 Математическая модель вязкого трения в условиях транспортировки газа по МГП
2.2.4 Математическая модель преобразования механической энергии при движении газа по МГП.
2.2.5 Обобщение результатов.
2.3 Математическая модель преобразования полной энергии для движения вязкого газа по трубопроводу.
2.3.1 Математическая модель сохранения и преобразования полной энергии газа при движении по УМГП.
2.3.2 Математические модели составляющих уравнения преобразования полной энергии
2.3.3 Полная математическая модель процесса транспортировки на участке газопровода и е частные случаи.
2.3.4 Условия динамической совместимости.
2.3.5 Изотермическая математическая модель процесса транспортировки на участке газопровода.
2.3.6 Изоэнтропическая математическая модель статики процесса транспортировки на участке газопровода
2.3.7 Изотермическая математическая модель статики процессов транспортировки на участке газопровода
2.4 Математическая модель газоперекачивающего агрегата ГПА.
2.4.1 Роль ГПА в общей математической модели УМГП.
2.4.2 Расчетная структура ГПА.
2.4.3 Математическая модель статики механического движения ГПА.
2.4.4 Математическая модель статики движения газа в ГПЛ.
3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОГО АЛГОРИТМА ФОРМИРОВАНИЯ ЯЧЕЕЧНОЙ МОДЕЛИ ДИНАМИКИ
МАГИСТРАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА.
3.1 Пространственная аппроксимация изотермической модели участка МГП.
3.1.1 Изотермическая модель процесса транспортировки газа по участку МГП
3.1.2 Парадигма пространственной аппроксимации распределнного объекта
3.1.3 Пространственная аппроксимация изотермической модели транспортировки газа по МГП
3.1.4 Аппроксимация граничных условий изотермической модели
3.1.5 Предпосылки балансной парадигмы применительно к процессу транспортировки газа по участку МГП
3.1.6 Основные балансные соотношения
3.1.7 Граничные условия в аппроксимаиионнойбалансной схеме
3.1.8 Составная схема моделирования динамики газовой среды
3.1.9 Вычислительные примы повышения точности аппроксимаиионных формул.
3.1. Имитационное моделирование компрессорных станций
3.2 Исследование пространственнобалансной схемы
3.2.1 Исследование устойчивости пространственнобалансной схемы.
3.2.2 Исследование сходимости пространственнобалансной схемы.
3.3 Исследование временной аппроксимации участка МГП произвольной днны
3.3.1 Варианты построения алгоритмов моделирования динамических процессов.
3.3.2 Метод Эшера с автоматической подстройкой шага интегрирования.
3.3.3 Анализ аппрокешшционного решения в существенных переходных режимах
3.3.4 Выбор адекватного метода имитационного моделирования участка лшгистрапыюго газопровода
3.4 Пространственновременные аспекты аппроксимации.
3.4.1 Пространственновременные ограничения шаблона разностной
схемы.
4 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ УМГП КАК МОДУЛЬ ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
4.1 Задачи и проблемы разработки модуля имитационного моделирования
4.1.1. Обмен информации со Асистемами.
4.1.2 Особенности внутренней структуры модуля
4.1.3 Постобработка результатов моделирования
4.2 Внутренняя структура модуля имитационною моделирования.
4.2.1 Потоковое взаимодействие объектов
4.2.2 Обобщенная структура межобъектного взаимодействия
4.2.2 Структурная организация алгоритмов и данных
4.3 Пользовательский интерфейс интерактивной версии модуля.
4.3.1 Оконный интерфейс ППП.
4.3.2 Редактор проектов.
4.3.3 Форма динамической визуализации.
4.3.4 Индикатор хода состояния процесса
4.3.5 Интерфейсное взаимодействие с пользователем и алгоритмы динамической визуализации.
4.3.6 Визуализация переходных процессов
4.4 Имитационное моделирование в среде пакета .
4.4.1 Моделирование статических процессов
4.4.2 Моделирование динамических процессов.
4.4.3 Быстродействие и эффективность ППП
5. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЯ.
Приложение I. Оценка скорости движения возмущения по газопроводу 5 Приложение 2. Параметры оптимального газоперекачнвающего агрегата
Приложение 3. Величина шага при автоматическом выборе при
использовании разработанного алгоритма
Приложение 4. Листинг библиотеки имитационных моделей
Приложение 5. Акты внедрения.
ВВЕДЕНИЕ


Спектр оператора временного перехода, для него определяется формулой у у, где оператор идентичного преобразования, Якобиан функции правых частей систем дифференциальных уравнений. Задача автоматической подстройки шага заключается в том, чтобы для устойчивых корней из спектра оператора подобрать такое значение А, чтобы эти корни уравнением 1 проектировались во внутренность единичной окружности рис. Моделирование участка газопровода этим методом показало рис. ГПА происходит перестройка временного шага, и он становиться слишком маленьким и алгоритм оказывается более чувствительным к вычислительному шуму, теряя устойчивость. Кео О
неявной схеме, поскольку они абсолютно устойчивы при любом шаге, но требуют большего количества вычислений. Таким образом, наиболее эффективными и точными оказываются локальнонеявные схемы, результат применения которых для решения газодинамической задачи приведн в диссертации. Далее решается задача выбора одного из способов пространственной аппроксимации среди различных схем правосторонних противопотоковые схемы, левосторонних схемы по потоку и предложенной в работе аппроксимациоинобалансной схемы. Для этого проведен вычислительный эксперимент, в котором объект разбивался на п е , ячеек, и производилась линеаризация, а для полученных матричновекторных математических моделей рассчитывался спектр системной матрицы и исследуется распределение характеристических чисел на корневой плоскости. Эксперимент показал, что при правосторонней аппроксимации собственные числа располагаются в неустойчивой, а при левосторонней в устойчивой области. Аппроксимация на предложенной аппроксимационнобалансной схеме при помощи центрированных разностей приводит к расслоению корней и локализации их в двух подобластях области устойчивости. Эволюция и локализация собственных чисел при сгущении. Четвертая глава. В этой главе анализируются принципы разработки программного продукта, реализующего функции модуля имитационного моделирования процесса транспортировки природного газа. Описывается подход, позволяющий моделировать информационно связанные объекты в общем пространстве состояний. Приводится описание относительной оптимизации вычислительных процессов при моделировании многовходовых систем, взаимодействующих непосредственно через переменные состояния. Описывается пользовательский интерфейс модуля, который основан на однодокументном окне 1, редакторе проектов и индикаторе хода процесса моделирования. Особое внимание уделяется разработке низкоуровневых подпрограммам и функций таких как операции над матрицами и векторами, т. Рассматривается вопрос моделирования в реальном времени. В связи с этим приводиться данные тестирования производительности на разных аппаратных платформах при различных тактовых частотах системной шины. По полученным данным производиться экстраполяция и выбор аппаратной платформы, подходящей для имитационного моделирования процессов транспортировки с заданной точностью. Разработан модуль имитационного моделирования МИМ, который позволяет осуществлять имитацию процесса транспортировки природного газа по магистральным газопроводом с учтом процессов, происходящих в активных компрессорные станции и пассивных регулирующие заслонки технологических агрегатах. Модуль разработай в объектноориентированной парадигме программирования. Моделирование при таком подходе является результатом взаимодействия множества внутренних компонентов программы. Основной поток информации при моделировании передается между компонентом, реализующим численный метод решения систем дифференциальных уравнений v и набором объектов, отвечающих за вычисления правых частей. Они организованы по иерархическому принципу. Эти объекты взаимодействуют между собой при помощи интерфейсов, описанных в классе I. Взаимодействие между объектами определяется на более высоком уровне иерархии. Например, взаимодействие между КС и газодинамической моделью по переменным состояния газа определяется в объекте участок магистрального газопровода ii. Такая схема взаимодействия поддерживает модульный принцип и позволяет подключать внешние модули без перестройки программной и алгоритмической структуры МИМ.

Рекомендуемые диссертации данного раздела

28.06.2016

+ 100 бесплатных диссертаций

Дорогие друзья, в раздел "Бесплатные диссертации" добавлено 100 новых диссертаций. Желаем новых научных ...

15.02.2015

Добавлено 41611 диссертаций РГБ

В каталог сайта http://new-disser.ru добавлено новые диссертации РГБ 2013-2014 года. Желаем новых научных ...


Все новости

Время генерации: 0.242, запросов: 244