Оценка достоверности информационного обеспечения АСУТП гидроагрегата на основе функционально-ориентированных нечётких математических моделей

• Автор: Захарченко, Виталий Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 160 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1 ДОСТОВЕРНОСТЬ ЗНАЧЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ В СЛОЖНЫХ

СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ.

1.1 Характеристика сложных систем управлении

1.2 Обзор методов контроля достоверности значений параметров контроля и управления АСУТП ГА.

1.2.1 Диагностические методы.

1.2.2 Методы резервирования иили дублирования.

1.2.3 Методы контроля передаваемой информации

1.2.4 Методы алгоритмического контроля достоверности информации

1.2.4.1.1 Контроль диапазона измерения параметра

1.2.4.1.2 Контроль скорости изменения параметра.

1.2.4.1.3 Методы контроля устаревания параметра.
1.2.5 Алгоритмические методы для защиты и сохранения достоверной
информации.
1.3 Описание неопределенности параметров контроля и управления АСУТП ГА
1.3.1 Анализ погрешностей
1.3.2 Интервальные вычисления
1.3.3 Теория вероятностей
1.3.4 Нечткие величины
1.3.5 Эмпирические методы и элементы искусственного интеллекта.
1.4 Средства динамического описания характерного диапазона
1.4.1 Правила
1.4.2 Имитационные модели
1.4.2.1.1 Агрегатная модель Бусленко
1.4.2.1.2 Непрерывнодискретная система Глушкова
1.4.2.1.3 Гибридная система А.Пнуэли
1.4.2.1.4 Модель системной динамики Форрестера
1.4.2.1.5 Многоагентное моделирование.
1.4.2.1.6 Когнитивные модели
Основные выводы и рекомендации
2 МОДЕЛИ ДЛЯ ОЦЕНИВАНИЯ ДОСТОВЕРНОСТИ ПАРАМЕТРОВ
2.1 Определение достоверности значения параметра на основе характерного диапазона
2.1.1 Достоверность значения параметра для одного характерного
диапазона
2.1.2 Интерпретация достоверности значения параметра.
2.1.3 Модельное значение параметра по одному характерному диапазону .
2.1.4 Достоверность значения параметра по нескольким характерным
диапазонам.
2.1.5 Среднее модельное значение параметра.
2.1.6 Г раница управления
2.2 Формирование динамического характерного диапазона.
2.2.1 Представление параметров в имитационной модели.
2.2.2 Построение карты состояний.
2.2.3 Формирование характерного диапазона изменения параметра
2.2.3.1 Характерный диапазон на основе исторических данных.
2.2.3.1.1 Минимаксное формирование характерного диапазона.
2.2.3.1.2 Вероятностное формирование характерного диапазона.
2.2.3.1.3 Нечткое формирование характерного диапазона
2.2.3.2 Характерный диапазон на основе функциональных зависимостей
2.2.3.2.1 Описание функциональных зависимостей
2.2.3.2.2 Вычисление функциональных зависимостей
2.2.3.2.3 Ерасширение для вычисления функциональных зависимостей.
2.2.3.2.4 Недоонределнные модели для вычисления функциональных зависимостей
2.3 Идентификация имитационной модели.
2.4 Адекватность диапазона характерного изменения параметра
Основные выводы и рекомендации.
3 АРХИТЕКТУРА ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ОЦЕНИВАНИЯ ДОСТОВЕРНОСТИ ЗНАЧЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ
3.1 Требования к программному комплексу оценивания достоверности параметров ПКОДП.
3.2 Общее описание ПКОДП .
3.3 Компоненты ПКОДП.
3.3.1 Модуль импорта данных.
3.3.2 Модуль формирования характерного диапазона изменения
параметра.
3.3.3 Модуль параметризации модели
3.3.4 Среда конфигурирования имитационной модели
3.3.5 Модуль исполнения имитационной модели.
3.3.6 Модуль интеграции с системой управления.
3.3.7 Модуль валидации
3.3.8 Модуль интервальных вычислений
3.4 Потоки данных ПКОДП
3.5 Алгоритмы ПКОДП
3.5.1 Алгоритмы среды конфигурирования
3.5.2 Алгоритмы среды исполнения
Основные выводы и рекомендации.
4 ПРИМЕНЕНИЕ МОД ДЛЯ ПАРАМЕТРОВ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ АСУТП ГА ЖИГУЛВСКОЙ ГЭС
4.1 Общее описание АСУТП гидроагрегата.
4.2 Карта состояний имитационной модели гидроагрегата
4.2.1 Моделирование температуры подпятника и подшипника.
4.2.2 Моделирование мощности гидроагрегата
4.2.3 Моделирование основных алгоритмов гидроагрегата.
4.3 Модуль импорта данных
4.4 Модуль формирования характерного диапазона изменения параметра.
4.5 Модуль параметризации модели
4.6 Модуль исполнения модели
4.7 Модуль интеграции с системой управления.
4.8 Параметризация модели.
4.8.1 Режим Пуск.
4.8.2 Режим Останов.
4.8.3 Режим В работе
4.9 Испытание и тестирование ПКОДП
4. Сравнение с аналогом
4. Результаты работы ПКОДП
4. Примеры ошибок реальных систем
АС учта тепла и газа Новокуйбышевской ТЭЦ
АС контроля и управления гидроагрегатом Жигулвской ГЭС
Система телемеханики Самарской ГРЭС.
Система сбора и передачи информации Саратовской ГЭС.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ


Крайне важно, чтобы оценка достоверности значения параметра формировалась независимо от характеристик измерительновычислительного канала, каналообразующего оборудования, применяемых протоколов передачи данных и воздействий на него неопределнных факторов внешней среды. Применительно к АСУТП ГА методы определения достоверности параметров должны быть реализованы без остановки технологического процесса с учтом ограничений на время обработки информации и на ресурсы системы управления. В этой связи разработка методов оценивания достоверности значений параметров контроля и управления АСУТП ГА является актуальной. Предмет исследования автоматизированные системы управления технологическими процессами гидроагрегата. Объект исследования достоверность значений параметров входных данных АСУТП ГА. АСУТП ГА на основе функциональноориентированной модели оценки достоверности значений параметров контроля и управления АСУТП ГА. Анализ особенностей современных АСУТП ГА для выявления основных факторов, влияющих на достоверность значений параметров контроля и управления. Исследование существующих подходов к определению достоверности параметров контроля и управления АСУТП Г А. Разработка функциональноориентированной модели оценки достоверности для параметров контроля и управления АСУТП ГА, не требующей остановки технологического процесса и позволяющей сократить количество ложных срабатываний АСУТП ГА. Разработка программного комплекса, оценивающего достоверность значений параметров контроля и управления ЛСУТГ1 ГА в реальном времени. Апробация и исследование эффективности модели оценки достоверности значений параметров применительно к реальным АСУТП ГА. Краткий анализ известных методов определения достоверности значений параметров контроля и управления АСУТП и обоснование принятого подхода к решению описанной ранее проблемы. Методы, используемые в АСУТП ГА, полностью идентичны, поэтому далее будем рассматривать методы для АСУТП в целом. В настоящий момент времени существует несколько основных подходов определения достоверности значений параметров контроля и управления АСУТП, которые можно разбить на следующие группы. Вопервых, диагностические методы группа методов, ориентированная на определении признаков присутствия работы оборудования контроль наличия питания на всех участках канала, по которому в систему поступает информация в АСУТП, работоспособность аппаратуры, связанной с доставкой значения параметра в систему, наличие специальных откликов аппаратуры и прочие. Очевидно, что если некий участок канала передачи данных или сам источник данных неисправен отключен, не в работе, то значение параметра, принимаемое системой АСУТП по такому каналу, считать достоверным нельзя. Основной математический аппарат по определению, расчту такого рода неисправности, недостоверности описан в теории наджности систем , . Необходимость такого контроля при определении достоверности значений параметров не вызывает сомнений. Однако указанная группа методов не достаточна для полного заключения, поскольку не учитывает возможных помех на линии связи и возможности того, что работающий источник данных предоставляет некорректную информацию некоторое значение из области значений параметра несоответствующее действительности. На практике такие явления распространены. Обозначенная группа методов также не анализирует времени примапередачи, которое должно быть минимальным в системах АСУТП. Временные ограничения являются особенностью критичным требованием всех систем АСУТП. Вовторых, методы резервирования или дублирования источников информации, каналов передачи данных, модулей прима и обработки данных, алгоритмов. Как правило, эти методы определяют достоверность значений параметра по принципу большинства мажоритарный принцип 2 из 3, 3 из 5 и т. Таким образом, для определения достоверного значения параметра контроля и управления АСУТП необходимо более трх источников этого параметра, при этом информация в АСУТП должна поступать по разным независимым каналам передачи данных. В случае если число источников данных становится чтным например, при неисправности одного, при расхождении показаний трудно определить достоверный источник.