Разработка методов и алгоритмов поиска неизбыточных структур в процессе синтеза систем управления вентиляцией негазовых шахт

• Автор: Шестаков, Максим Павлович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЩАЯ ПОСТАНОВКА И КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАДАЧ ПОИСКА НЕИЗБЫТОЧНЫХ СТРУКТУР В ПРОЦЕССЕ СИНТЕЗА СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

1.1. Определение и формализация основных понятий

1.2. Минимальнофакторный выбор и его место в общей теории

выбора вариантов

1.3. Общая постановка и классификация задач поиска неизбыточных структур

1.4. Выводы по главе 1

2. ЗАДАЧИ УПРАВЛЕНИЯ, ПРЕДПОЛАГАЮЩИЕ ПОИСК НЕИЗБЫТОЧНЫХ СТРУКТУР, И ИХ ФОРМАЛИЗАЦИЯ

2.1. Синтез неизбыточных регуляторов в линейной системе со скалярным управлением и векторной обратной связью

2.1.1. Состояние проблемы

2.1.2. Предварительное обсуждение задачи
2.1.3. Математическая постановка задачи
2.1.4. Приведение условий допустимости решения к форме частично линейных ограничений
2.1.5. Возможные обобщения постановки задачи
2.1.6. Оценка грубости неизбыточных регуляторов
2.1.7. Упрощение регуляторов в пространстве состояний
2.2. Синтез неизбыточных регуляторов в линейной системе с многомерным объектом управления
2.2.1. Синтез системы управления со статическим регулятором.
2.2.2. Синтез системы управления с динамическим регулятором.
2.3. Выводы по главе 2
3. СВОЙСТВА РЕШЕНИЙ ЗАДАЧ ПОИСКА НЕИЗБЫТОЧНЫХ СТРУКТУР. МЕТОДЫ ПОИСКА НЕИЗБЫТОЧНЫХ СТРУКТУР
3.1. Линейные задачи
3.1.1. Свойства неизбыточных решений системы линейных уравнений
3.1.2. Свойства неизбыточных решений системы линейных неравенств
3.2. Методы решения линейных задач
3.2.1. Методы поиска неизбыточных структур решений системы линейных уравнений
3.2.2. Методы поиска неизбыточных решений системы линейных неравенств
3.3. Проверка условий существования и единственности решения
3.4. Программная реализация решения линейных задач
3.4.1. Разработка алгоритма поиска неизбыточных решений
3.4.2. Общее описание разработанного программного обеспеченья
3.4.3. Поиск неизбыточных структур с помощью разработанного программного обеспеченья
3.4.4. Выводы по главе
4. СИНТЕЗ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЕМ В СЛОЖНОЙ СИСТЕМЕ ВЕНТИЛЯЦИИ НЕГАЗОВОЙ ШАХТЫ
4.1. Поиск неизбыточных структур в процессе синтеза системы вентилирования шахт.
4.2. Расчета аварийных режимов вентиляции с предварительным расчетом вентиляционной системы
4.3. Синтез системы управления проветриванием шахт
4.4. Синтез системы управления проветриванием действующей шахты
4.5. Выводы по главе 4 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


На основе предложенных методов и алгоритмов, разработана справочно-информационная система, которая позволяет эффективно искать минимально-факторные (неизбыточные) решения систем линейных уравнений с указанием допустимости решения и осуществлять структурный и параметрический синтез и анализ систем управления вентиляцией негазовых шахт. В четвертой главе изложены общие подходы к синтезу систем управления воздухораспределением в вентиляции негазовых шахт. Освещены основные требования, и общие подходы к синтезу. В настоящее время большинство вентиляционных систем крупных шахт очень сложны, и насчитывают до тысяч ветвей, что вызывает затруднения синтеза систем управления даже при использовании ЭВМ. Поэтому одной из задач является упростить процесс синтеза системы управления. Подход к данной задаче как к задаче поиска неизбыточных решений значительно снижает трудоемкость расчетов и дальнейшее обслуживание технической системы. Существующие методы управления вентилированием основаны на расчете воздухораспределения в уже существующей и формально описанной системе, и не учитывают возможности изменения структуры. При синтезе системы управления вентилированием возникает необходимость учета диагоналей. Существующие методы преобразования диагональных соединений выработок, в частности метод перехода с треугольника на звезду, не дают результатов нужной точности, так как они базируются на упрощающих задачу допущениях. Требуют более детальной разработки методы преобразования и расчета комбинированных соединений с внутренними выработками в виде усложненных дополнительными разветвлениями диагоналей. Представлены методы эквивалентных преобразований типовых звеньев и соединений в системах вентиляции для последующего расчета системы вентилирования. Методом эквивалентной замены выработок можно рассчитать и упростить комбинированное соединение с диагональю, решение которого затрудненно невозможностью выделения диагонали в локальное диагональное соединение. Использование метод поиска простых структур при регулировании воздухораспределения в вентиляционных система значительно упрощает расчеты аварийной вентиляции. Помимо задач, которые могут решаться до возникновения аварии, упрощенная вентиляционная система может бьггь предварительно подготовлена для каждого выемочного участка с целью использования ее во время аварии для решения экстренных задач по оперативному управлению вентиляцией выемочного участка. Задача оптимального расположения регуляторов в системе вентилирования шахты эффективно решается методами поиска неизбыточных минимально-факторных структур, т. Что бы было возможно синтезировать систему управления для всей вентиляционной сети шахты, производится синтез системы управления для локальных участков сети с предварительным упрощением. Мы имеем дело с системой, структура которой постоянно изменяется. Поскольку процесс решения задачи поиска минимально-факторных решений с использование разработанной программы занимает незначительное время, то систему управления можно пересчитывать при каждом ее изменении, незначительно изменяя уже составленную систему уравнений, характеризующую сеть. Первоначальное оптимальное распределение регуляторов в системе шахты. Т.е. Был произведен синтез системы управления для вентиляционного участка действующей шахты. Алгоритм расчета: упрощение схемы, путем выше описанных эквивалентных преобразований; задание максимальной структуры; поиск неизбыточных решений. Приведены результаты синтеза. Методы исследований. В работе были использованы аппарат математической логики, теории множеств, графов, структур данных, системного анализа. Формализация и математическая постановка задач поиска неизбыточных структур. Методика поиска неизбыточных решений. Результаты анализа задач синтеза систем управления, предполагающих поиск неизбыточных решений. Синтез неизбыточных регуляторов в линейной системе со скалярным управлением и векторной обратной связью, со статическим и динамическим регуляторами. Свойства неизбыточных решений системы линейных уравнений и линейных неравенств. Методы поиска неизбыточных решений и алгоритм поиска неизбыточных решений для задач с ограничениями заданными в виде системы линейных уравнений. Синтез системы управления воздухораспределением, методы преобразования вентиляционной сети.