Методы и средства построения адаптивных систем мониторинга и диагностирования сложных промышленных объектов

• Автор: Аралбаев, Ташбулат Захарович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Оренбург
• Количество страниц: 383 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ .

Глава 1. ОСНОВНАЯ ПРОБЛЕМА И КОНЦЕПЦИЯ ЕЕ РЕШЕНИЯ

1.1. Объект и предмет исследования. Основные понятия и определения

1.2. Характеристика сложных промышленных объектов СПО как объектов мониторинга и диагностирования

1.3. Классификация систем мониторинга и диагностирования СМД

1.4. Проблема мониторинга и диагностирования СПО.

1.5. Традиционные пути решения основной проблемы, их ограничения и

недостатки

1.6. Содержательная постановка задачи построения адаптивных СМД СПО.

1.7. Принципы самоорганизации и их значимость для создания адаптивных СМД СПО.

1.8. Основная концепция решения проблемы.

1.9. Выводы
Глава 2. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СМД СПО
2.1. СМД как подсистема АСУ ТП.
2.2. Организация и архитектура СМД СПО.
2.3. Классификация, характеристика и анализ режимов работы СМД СПО
2.4. Анализ факторов, определяющих эффективность СМД СПО.
2.5. Анализ и синтез критериев оценки качества СМД СПО.
2.6. Формальная постановка и декомпозиция основной задачи
разработки методов и средств построения адаптивных СМД СПО.
2.7. Выводы.
Глава 3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНОЙ МОДЕЛИ
АДАПТИВНОЙ СМД И ЕЕ КОМПОНЕНТОВ
3.1. Разработка модели сложного промышленного объекта.
3.1.1. Концептуальная модель СПО
3.1.2. Автоматная модель СПО.
3.1.3. Имитационная модель СПО.
3.2. СМД СПО как многофазная адаптивная система массового обслуживания
3.3. Исследование адаптивных характеристик модели СМД СПО.
3.4. Комбинаторновероятностный метод анализа и исследования маршрутов в СМД с циклическим обслуживанием объектов
3.5. Моделирование остаточного ресурса СПО.
3.6. Разработка модели для прогнозирования режимов загрузки СМД СПО
на основе полигармонического полинома.
3.7. Принятие решения о выборе оптимальной стратегии устранения нерегламентированных состояний на основе морфологического анализа и игрового подхода
3.8. Выводы
Глава 4. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ
ПОСТРОЕНИЯ АДАПТИВНЫХ СМД СПО НА ОСНОВЕ
САМООРГАНИЗАЦИИ И КОЛЛЕКТИВНОГО ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ
4.1. Модель самоорганизующейся технической системы для распознавания
образов.
4.2. Разработка алгоритмов синтеза разделяющей функции мажоритарного вида на основе метода группового учета аргументов МГУА
4.3. Исследование характеристик комбинаторного и итерационного алгоритмов МГУА
4.4. Сопоставление способов распознавания состояний СПО на основе метода Байеса и метода разделяющих функций мажоритарного вида.
4.5. Исследование адаптивной самоорганизующейся технической
системы для распознавания образов.
4.6. Метод дихотомического диагностирования состояний СПО
4.7. Принципы построения адаптивных устройств распознавания
образов.
4.8. Принципы разработки средств имитации СПО.
4.9. Особенности построения программных средств диагностирования
и прогнозирования СМД СПО.
4 Выводы
Глава 5. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЙ БАЗИС ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ
АДАПТИВНЫХ СМД СПО
5.1. Организационнотехнические принципы построения СМД СПО.
5.2. Декомпозиция процесса проектирования СМД.
5.3. Распределение стоимостного ресурса между подсистемами СМД
5.4. Характеристика методологического базиса СМД СПО
5.5. Выводы.
Глава 6. РАЗРАБОТКА АДАПТИВНЫХ СМД СПО НА ОСНОВЕ
МЕТОДОВ И СРЕДСТВ САМООРГАНИЗАЦИИ СИСТЕМ
6.1. Разработка адаптивной СМД состояния алюминиевых электролизеров
6.1.1. Алюминиевые электролизеры как объекты мониторинга и диагностирования
6.1.2. Нерегламентированные состояния алюминиевого электролизера и методы их диагностирования
6.1.3. Подсистема сбора, регистрации и первичной обработки данных об объекте.
6.1.4. Минимизация признакового пространства состояний алюминиевого электролизера на основе корреляционного метода.
6.1.5. Планирование и организация эксперимента по сбору, регистрации
и первичной обработке исходных данных.
6.1.6. Способы диагностирования анодного эффекта на алюминиевом электролизере на основе корреляционного и дихотомического методов распознавания образов.
6.1.7. Способ диагностирования состояния подмыкание анода алюминиевого электролизера.
6.1.8. Прогнозирование анодного эффекта на алюминиевом электролизере
6.1.9. Алгоритм и программы диагностирования технологического состояния алюминиевого электролизера.
6.2. Применение метода дихотомическот распознавания образов в
диагностике оборудования для нефтедобычи.
6.2.1. Особенности мониторинга и технического диагностирования оборудования для нефтедобычи.
6.2.2. Метод дихотомического диагностирования насоснокомпрессорных труб на основе разделяющей функции мажоритарного вида
6.2.3. Способ оценки и прогнозирования технического состояния долота буровой установки с использованием дихотомического метода диагностирования.
6.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


В настоящее время на алюминиевых заводах Росси и ближнего зарубежья работают около тысяч алюминиевых электролизеров, а число действующих нефтяных скважин России на год по данным работы 7 достигает 0 тысяч. Каждый из этих технических объектов в определенной мере охвачен средствами СМД. Условия эксплуатации СПО также определяют общие и отличительные свойства систем. Естественно, каждая из конкретных СМД уникальна и теоретически может представлять отдельный класс в некоторой абстрактной классификации, в которой число классов равно числу систем. Сокращение числа классификационных признаков КП приводит к уменьшению числа классов и увеличению объектов в каждом классе. Оптимальное число и перечень КП определяется принятыми критериями разбиения. Известно, что исследуемые объекты определяются количественными и качественными характеристиками 3,6. Использование количественных признаков приводит к увеличению классов за счет большой градации значений признаков и в конечном счете к вырождению классификации. СМД, например, функциональную полноту, адаптивность. СМД. Перечисленные особенности качественных признаков СМД обусловили их применение при разработке классификации. Одним из основных требований к классификационным признакам относится то, что они должны быть естественными, наиболее существенными для основных потребителей классификации. Известны различные подходы к выбору классификационных признаков, причем каждый из них может быть охарактеризован с позиций субъективности задачи выбора. Известны методы объективной компьютерной классификации объектов на основе выбора перечня классификационных признаков с учетом заданных критериев, например с использованием хорошо известного метода группового учета аргументов 0. Для этого необходимо в качестве исходных данных иметь всю совокупность исходных объектов и классификационных признаков. Одним из логических подходов к выбору перечня КП относится метод морфологического анализа ,1,8, предусматривающий на начальном этапе выбор из исходного множества системных признаков тех, которые существенно влияют на организацию СМД и их техникоэкономические характеристики. В связи с этим в настоящей работе предлагается производить выбор КП на основе морфологического анализа системных характеристик и использования совокупности критериев оценки качества СМД. Такой системноорганизационный подход позволяет выбирать лишь те признаки, которые определяют организацию СМД и ее эффективность. Е ДРР2,. Ргп параметры СМД каждый из которых определяется соответствующими организационными признаками системы я1Д, . РгРн являются функциями от организационных признаков ргРтт 1А Общая совокупность признаков, обеспечивающих параметры РгРт составляет искомый перечень классификационных признаков. Выбор системы классификации и кодирования Следующим шагом в разработке классификации является выбор системы классификации и кодирования объектов, в данном случае СМД. Сопоставительный анализ известных систем определил выбор фасетной системы классификации с параллельным многоаспектным способом кодирования. Анализ СМД СПО при разработке классификации произведен на основании характеристик систем, представленных в научнотехнических публикациях по данной теме, основные из которых представлены в списке литературы. При этом в качестве параметров СМД, определяющих обобщенный критерий качества систем выбраны достоверность и своевременность принятия решения по результатам мониторинга и диагностики. На основе описанного подхода построена следующая классификация СМД. Область применимости СМД отнесение к одной или нескольким областям применения, например металлургия, нефтедобыча. Основной аспект решаемых в СМД задач теоретический, практический. Вид стратегии мониторинга и диагностирования систем управление надежностью объектов, контроль состояний и обеспечение оптимальных режимов работы объектов. Независимость функционирования автономные, неавтономные в составе АСУ ТП, АСУ П. Число объектов контроля единичное, множество объектов. Функциональная полнота СМД функционально полные, функционально неполные СМД. Режим работы СМД непрерывный, периодический, стохастический. Р . Л .