Распределение ресурсов в многоуровневых иерархических системах с активными элементами

• Автор: Дикарев, Константин Игоревич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 143 с.

Содержание
Содержание
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. МЕСТО ЗАДАЧ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСОВ В ИЕРАРХИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ В КЛАССЕ ЗАДАЧ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ

1.1. Моделирование технических объектов как многоуровневых иерархических систем

1.2. Задачи оптимального распределения ресурсов в сложных системах как задачи математического программирования

1.2.1. Оптимальное распределение ресурсов как задача исследования операций..

1.2.2. Постановка общей задачи математического программирования. Классификация задач

1.2.3. Примеры задач распределения ресурса в сложных иерархических системах

1.3. Содержательное описание проблемы оптимального распределения ресурса в иерархических системах с активными элементами
1.3.1. Задачи согласования параметров для участков газотранспортной системы.
1.3.2. Задачи поиска оптимальных режимов функционирования производственной системы с многорежимным оборудованием
1.3.3. Проблема поиска оптимальных режимов функционирования систем отопления
1.3.4. Общая проблема оптимального распределения ресурсов в иерархических системах с активными элементами
Глава 2. ОБЩАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И ПОСТАНОВКА ОПТИМИЗАЦИОННЫХ ЗАДАЧ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСОВ В ИЕРАРХИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ С АКТИВНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
2.1. Общая математическая модель распределения ресурсов в иерархических системах с активными элементами
2.2. Частные подмодели распределения ресурсов в иерархических системах с активными элементами
2.2.1. Транспорт природного газа в газотранспортных системах с газоперекачивающими мощностями в качестве активных элементов
2.2.2. Функщюнирование производственной системы с многорежимным оборудованием в качестве активных элементов
2.2.3. Функционирование системы водяного отопления с насосами сетевой воды в качестве активных элементов
2.3. Постановки оптимизационных задач распределения ресурсов в иерархических системах с активными элементами
2.3.1. Общая постановка задачи оптимального распределения ресурсов в иерархических системах с активными элементами
2.3.2. Постановка задачи оптимизации режимов транспорта природного газа в газотранспортных системах
2.3.3. Постановка задачи поиска оптимальных режимов функционирования производственной системы
2.3.4. Постановка задачи поиска оптимальных режимов функционирования систем теплоснабжения
Глава 3. АЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСОВ В
ИЕРАРХИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ С АКТИВНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
3.1. Алгоритм решения задачи оптимального распределения ресурсов в иерархических системах с активными элементами. Общий случай

3.2. Алгоритмы решения задач оптимизации режимов транспорта природного газа в
газотранспортных системах
3.2.1. Случай отдельного активного элемента газотранспортной системы
3.2.2. Случай газотранспортной системы с активными и пассивными элементами
3.3. Случай фрагмента системы отопления с насосными установками в качестве активных элементов
3.4. Алгоритм решения задач оптимального функционирования производственной системы
Глава 4. ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОГРАНИЧЕННЫХ РЕСУРСОВ В СИСТЕМАХ С АКТИВНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
4.1. Структура пользовательского интерфейса программной системы распределения
ресурсов в иерархических системах с активньми элементами
4.1.1. Модуль базы данных
4.1.2. Модуль выполнения решения
4.1.3. Модуль представления решения
4.1.4. Системные требования
4.2. Типовые сценарии решения задач распределения ресурсов в иерархических системах с активными элементами
4.3. Решение прикладных задач распределения ресурсов в иерархических системах с использованием разработанных программных средств
4.3.1. Решение задач оптимального согласования входов и выходов газотранспортной системы
4.3.2. Решение задач поиска оптимальных режимов функционирования производства с многорежимным оборудованием
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ. Документы, подтверждающие внедрение результатов диссертационной работы

ВВЕДЕНИЕ
В сфере обеспечения оптимального и безопасного функционирования современных сложных технических объектов и систем, учитывая существенное увеличения их количества, возникает вопрос о необходимости их эффективного использования и адекватного управления ими.
Решение задач оперативного управления или планирования работы сложных производственных систем подразумевает наличие эффективных моделей, позволяющих предсказывать поведение систем в различных штатных или экстремальных ситуациях. Если условно схематизировать рассматриваемые технические устройства в виде единиц, преобразующих входные параметры в выходные по некоторым алгоритмам, то появляется задача нахождения оптимальных режимов работы рассматриваемых объектов, при которых заданные на их входах параметры и воздействия обеспечивают требуемые значения параметров на выходах с наименьшими затратами. Такую задачу можно назвать задачей оптимального согласования входов и выходов. В свою очередь, подобные задачи требуют разработки и применения моделей преобразования и распределения различного рода ресурсов.
Под ресурсами в данном случае могут подразумеваться самые различные характеристики рассматриваемых сложных систем, и технологических процессов в их рамках. Здесь могут рассматриваться материальные, энергетические или временные ресурсы, а также средства производства (например, станки или обслуживающие устройства), или параметры транспортируемых сред. Ограниченность ресурсов, а также конфликтные ситуации, которые возникают при попытках достижения их эффективного использования, переводят задачи распределения и преобразования ресурсов в сложных разветвленных технических системах в разряд задач оптимизации. Основной целью постановки и анализа задач оптимального планирования работы технических систем является нахождение таких режимов их функционирования, чтобы обеспечить

Некоторые из элементов системы являются входными и выходными. Под ними подразумеваются элементы, которые не имеют предшествующих элементов и последующих элементов соответственно.
Задачей системы в целом является распределение некоторого ограниченного ресурса, то есть получение регламентированного количества ограниченного ресурса на ее выходных элементах в заданный период работы. На выходных элементах системы регламентируются количества ограниченного ресурса, которые система должна обеспечить в соответствии со своим назначением. На входных элементах системы заданы доступные значения распределяемого ограниченного ресурса.
Активные элементы системы имеют вход, выход, а также могут получать извне управляющее воздействие. Элемент преобразует ресурс на своем входе для реализации заданного количества ресурса на выходе. Количество ресурса на выходе активного элемента, и стоимость реализации данного режима являются функцией подаваемого на активный элемент управляющего воздействия.
Пассивные элементы системы имеют вход и выход. Пассивный элемент реализует ресурс на своем входе для обеспечения заданного количества ресурса на выходе, как и в случае активного элемента. При этом, значение количества распределяемого ресурса на выходе пассивного элемента является функцией только внутренних параметров, и не зависит от каких-либо внешних управлений.
Все значения распределяемого системой ограниченного ресурса на входах и выходах пассивных и активных элементов, могут иметь интервальные ограничения, связанные с техническими особенностями реальных аппаратов и машин, моделируемых элементами.
При описанных условиях требуется определить такую стратегию управления активными элементами системы, чтобы она обеспечивала требуемые количества распределяемого ограниченного ресурса на всех своих выходах, при соблюдении ограничений на значения ресурса как на входах и