Идентификация показателей качества судовых автоматизированных систем на основе оптимальных планов вычислительного эксперимента

• Автор: Солдатенко, Сергей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 144 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ СУДОВЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ПЛАНИРОВАНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА.

1.1. Особенности идентификации судовых автоматизированных систем

1.2. Идентификация судовых АС на основе планирования вычислительного эксперимента

1.3. Критерии оптимальности планов вычислительного эксперимента при идентификации судовых АС

2 УСЛОВИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ.

2.1. Моменты плана

2.2 Достаточные условия оптимальной идентификации.

2.3 Необходимые и достаточные условия оптимальной идентификации

3 ВЫБОР СТРУКТУРЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЛАНОВ ЭКСПЕРИМЕНТА.

3.1 Структурный синтез оптимального плана вычислительного эксперимента

3.2 Формализация задачи параметрического синтеза многофакторного эксперимента
3.3 Параметрический синтез планов двухфакторного эксперимента.
3.4 Параметрический синтез оптимальных планов четвртого порядка на четыре фактора
3.5 Параметрический синтез оптимальных планов четвртого порядка на два фактора.
3.6 Комплекс программ для определения полиномиальных моделей показателей качества АС.
3.6.1 Параметрический синтез планов вычислительного эксперимента, на основе модифицированного метода деформированных многогранников.
3.6.1.1 Архитектура системы, достоинства и недостатки.
3.6.2 Программная реализация обработки непрерывных планов вычислительного эксперимента на основе обобщенного метода наименьших квадратов
4. ИДЕНТИФИКАЦИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ИСКАЖЕНИЯ КРИВОЙ НАПРЯЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ БУРОВОЙ
УСТАНОВКИ СО СТАТИЧЕСКИМИ ВЫПРЯМИТЕЛЯМИ
4.1 Постановка задачи
4.2. Идентификация показателей искажения ЭЭС с несколькими выпрямителями.
4.3 Анализ коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения ЭЭС буровых установок.
4.4 Статистический анализ точности полиномиальных моделей
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Вопросом планирования эксперимента посвящено большое число работ отечественных и зарубежных авторов. Большой вклад в развитие этой теории внесли отечественные ученые В. В.Налимов [,], В. В. Фёдоров [], Г. К. Круг [], С. М. Ермаков[]. АС, обеспечивающие необходимую точность для широкою диапазона изменения исследуемых параметров. Встречающиеся в отдельных работах планы, минимизирующие ошибки аппроксимации (смещение), предназначены для получения, полиномиальных моделей третьего порядка, которые не обеспечивают достаточную точность расчётов в широком диапазоне изменения исследуемых параметров для сложных судовых АС. Указанная проблематика определила актуальность основного направления настоящей работы. Анализ существующих полиномиальных моделей показателей качества сложных автоматизированных систем и определение моделей обеспечивающих высокую точность аппроксимации в широком диапазоне изменения параметров. Определение условий оптимальности и синтез планов вычислительного эксперимента обеспечивающих достаточно высокую точность аппроксимации. Разработка алгоритма параметрического синтеза оптимальных планов вычислительного эксперимента и его программная реализация. Определение полиномиальных моделей АЭЭС с трёх^ фазными и V двенадцати фазными выпрямителями. Объектом исследования в диссертационной работе являются судовые автоматизированные системы, характеризуемые сложным математическим описанием, многорежимностыо и многовариантностью. Предметом диссертационной работы являются аппроксимирующие полиномиальные модели процессов судовых АС. Определение явном виде условий оптимальной идентификации полиномиальной модели четвёртого порядка показателей качества СЛС. Синтез планов четвёртого порядка для определения ПМ показателей качества С АС. Разработка комплекса программ для параметрического синтеза планов и обработки результатов вычислительного эксперимента. Определение ПМ четвёртого порядка показателей качества процессов в судовых электроэнергетических системах (СЭЭС) со статическими преобразователями. Практическая ценность. В результате проведенных исследований доказана целесообразность и эффективность использования полиномиальных и моделей для решения конкретных задач, возникающих при проектировании автоматизированных судовых АС. Разработанные модели и программные средства легли в основу методики, позволяющей повысить эффективность расчета показателей качества процессов судовых АС. Реализация работы. Разработанные в диссертации полиномиальные модели показателей качества процессов в судовых АС, внедрены в учебном процессе и в ОАО “Научно-производственная фирма Меридиан”. Ап роба кия работы. Материалы диссертации докладывались на XI Санкт-Петербургской международной конференции «Региональная информатика (РИ-)», международная конференция в Вологде «Информатизация процессов формирования открытых систем». Публикации. Основные положения о работе рассмотрены в семи ^ публикациях, в том числе одна из статей опубликована в издании, имеющимся в перечне научных журналов ВАК Министерства образования и науки РФ. Оптимальное проектирование судовых автоматизированных систем производится на основе математических моделей, отражающих в гой или иной мере наиболее существенные свойства проектируемых систем, в том числе и ограничений, наблюдаемых в реальных условиях. В настоящее время не представляется возможным создание универсальных моделей судовых АС, всесторонне и адекватно отражающих их свойства в различных режимах функционирования. Поэтому, как правило, рассматриваются специализированные математические модели процессов, соответствующие отдельным процессам в АС. При исследовании и проектировании судовых АС рассматривают установившиеся, квазиустановившиеся и переходные процессы, причем в зависимости от типа судовых АС и этапа их проектирования исследование тех или иных процессов приобретает превуалирующее значение. АС, обычно описываются нелинейными дифференциальными, трансцендентными и алгебраическими уравнениями высокого порядка, что существенно затрудняет исследование на ПК указанных процессов, в особенности на персональных компьютерах.