Многокритериальная оптимизация и повышение стабильности показателей качества систем управления объектами теплоэнергетики

• Автор: Денисова, Людмила Альбертовна
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 303 с. : ил.

1 ПРОБЛЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ

1.1 Современное состояние автоматизации и характеристика технологических процессов объектов теплоэнергетики

1.2 Моделирование и оптимизация при синтезе систем управления

1.3 Анализ работ по использованию методов событийного моделирования при проектировании систем управления
1.4 Использование интеллектуальных технологий на базе теории нечетких множеств и генетических алгоритмов

1.5 Проектирование адаптивных систем управления

1.6 Выводы по главе

2 РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИИ СОЗДАНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
2.1 Средства событийного моделирования на базе гибридных дискретнонепрерывных моделей для систем с переменными параметрами
2.2 Технология событийного моделирования систем управления с переменными параметрами

2.3 Разработка событийной модели системы питания парогенератора энергоблока АЭС

2.4 Событийное моделирование САР ПГ при возмущениях на энергоблоке
2.5 Технология моделирования стохастических возмущений
2.6 Выводы по главе
3 МНОГОКРИТЕРИАЛЬНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕНЕТИЧЕСКИХ АЛГОРИТМОВ
3.1 Многокритериальная оптимизация при параметрическом синтезе импульсной системы регулирования на базе генетического алгоритма
3.1.1 Обоснование подхода к решению задачи оптимизации как многокритериальной
3.1.2 Математическая модель системы регулирования
3.1.3 Постановка задачи многокритериальной оптимизации САР
3.1.4 Решение задачи многокритериальной оптимизации САР
3.1.5 Методика построения обобщенного критерия
3.2 Многокритериальная оптимизация при параметрическом синтезе нечеткой системы регулирования на базе генетического алгоритма

3.2.1 Обоснование подхода к решению задачи оптимизации нечеткой САР как многокритериальной
3.2.2 Математическая модель нечеткой системы регулирования
3.2.3 Описание функционирования и параметры нечеткой САР
3.2.4 Постановка задачи многокритериальной оптимизации нечеткой САР
3.2.5 Решение задачи многокритериальной оптимизации нечеткой САР
3.2.6 Оптимизация на основе обобщенного критерия и сравнительный анализ традиционной и нечеткой САР
3.3 Выводы по главе
4 МЕТОД ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРИ УЧЕТЕ ОГРАНИЧЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АЛГОРИТМА ОПТИМИЗАЦИИ
4.1 Структура и параметры САР. Задача и этапы проектирования
4.2 Определение границ области поиска оптимального решения
4.3 Оптимизация САР с релейно-импульсными регуляторами
4.5 Выводы по главе
5 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АДАПТИВНЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
5.1 Синтез адаптивных систем управления на основе идентификационного подхода
5.1.1 Постановка задачи создания адаптивных систем с прогнозирующей моделью
5.1.2 Управление объектом в стационарном режиме. Синтез алгоритма управления с прямой адаптацией
5.1.3 Управление в условиях нестационарности. Синтез алгоритма управления с идентификацией параметров объекта управления
5.1.4 Организация переключений алгоритмов управления на основе анализа устойчивости системы
5.1.5 Синтез алгоритмов идентификации. Управление объектом при неизвестных параметрах
5.1.6 Модельные исследования адаптивной САУ с прогнозирующей моделью и перестраиваемой структурой
5.2 Проектирование систем управления с поисковым методом адаптации
5.3 Синтез системы управления с адаптивной компенсацией статической ошибки на базе нечеткого логического вывода
5.3.1 Оптимизация системы управления с учетом чувствительности критерия
качества
5.3.2. Обоснование необходимости коррекции задания для компенсации статической ошибки

5.3.3 Инструментарий автоматизированного проектирования Тергої
5.3.4 Нечеткая компенсация статической ошибки регулирования
5.3.5 Результаты экспериментальных исследований
5.4 Выводы по главе
6 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ
6.1 Программно-технический комплекс для регулирования давления в главном паровом коллекторе энергоблока АЭС
6.2 Программно-технический комплекс для регулирования питания парогенераторов энергоблоков № 3 и № 4 Кольской АЭС
6.3 Разработка и экспериментальные исследования системы автоматического регулирования питания парогенераторов энергоблоков № 1 и № 2 Кольской АЭС
6.3.1 Характеристика объекта управления
6.3.2 Оценка статистических характеристик возмущений
6.3.3 Математическая модель системы питания парогенератора
6.3.4 Оптимизация параметров основного регулятора САР ПГ
6.3.5 Анализ устойчивости основного регулятора САР ПГ
6.3.6 Оптимизация параметров аварийного регулятора САР ПГ
6.3.7 Экспериментальные исследования САР ПГ на моделирующем стенде
6.4 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ. АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ

Графическая функция /ь реализует дискретную модель инерционного звена, которая задается в виде аппроксимирующего разностного уравнения
У, = -^Г~Г У,-1 + ТГ-Т
T + h, T + h
где h - такт дискретизации; х,, у, (у,.,) - значения входного и выходного сигналов в текущем (предыдущем) такте. Графическая функция^ реализует релейные элементы с помощью конструкции из точек принятия решений и переходов, которая аналогична логической схеме «если ...-то...».
Для реализации переменного периода дискретизации используется функция AFTER темпоральной (временной) логики. Временной логический оператор after - двоичный оператор, операндами которого является количество Stateflow-событий. Для циклической работы состояния A_State предназначено выражение "after (h1,event)", что означает: "активизировать состояние A_state не ранее, чем через hx временных циклов (наступлений событий "event")".
При этом величина такта квантования h носит случайный характер и вычисляется при каждой активизации состояния A_state.
События "event" задаются в модели Simulink-блоком Pulse Generator (генератор импульсов) с периодом, выбранным в соответствии с тактом дискретизации непрерывной части - модели объекта управления. Выходными сигналами State-flow-диаграммы pulse regulatorl являются вычисленные значения управляющего сигнала на регулирующий клапан и сигнала местной обратной связи, которые действуют в течение следующего такта.
Подсистема control valve (рисунок 2.5) представляет собой модель регулирующего клапана, управляющего расходом воды на стоке из емкости, снабженного электрическим исполнительным механизмом. Модель РК с ИМ, выполненная стандартными средствами Simulink (рисунок 2.5, а), представлена усилительным звеном с коэффициентом передачи, учитывающим пропускную способность клапана и его время хода, а также интегратором с ограничениями.
В случае перехода по технологическим причинам на резервный регулирующий клапан его параметры - время хода и ограничения - могут изменяться