Развитие теории и методов сетевой идентификации трубопроводных систем

• Автор: Новицкий, Николай Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 435 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
СПИСКИ ОСНОВНЫХ ОПРЕДЕЛЕНИИ, СОКРАЩЕНИИ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
ГЛАВА I. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ПОЛОЖЕНИЯ В ОБЛАСТИ ОЦЕНИВАНИЯ
И ИДЕНТИФИКАЦИИ ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ РАЗЛИЧНОГО ТИПА И НАЗНАЧЕНИЯ
1.1. Краткая.характеристика современных ИЮ и проблемы их идентификации
1.2. Обзор основных научно-методических разработок и направлений исследований
1.3. Проблема комплексной сетевой идентификации ТПС и постановка задач ее исследования
ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ И МЕТОДИКА ГИБКОГО СТАТИСТИЧЕСКОГО ОЦЕНИВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
2.1. Общая постановка задачи статистического оценивания параметров ГЦ
2.2. Об ограниченности традиционных статистических методов для численного оценивания параметров ГЦ
2.3. Основные положения методики приведенной линеаризации
2- 4. Статистические характеристики и свойства решении по

ГЛАВА 3. РАЗВИТИЕ МОДЕЛЬНОГО АППАРАТА ТЕОРИИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ
ЦЕПЕЙ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ОЦЕНИВАНИЯ
3.1. Модели для оценивания ГЦ с сосредоточенными параметрами
3. 2. Модели для оценивания ГЦ с переменными параметрами
3.3. Модели для оценивания ГЦ с распределенными параметрами
ГЛАВА 4. МОДИФИКАЦИИ МПЛ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ УСЛОВИИ ОЦЕНИВАНИЯ
4.1. Оценивание при разнохарактерных данных
4.2. Оценивание при многократных измерениях
4.3. Оценивание при неизвестных параметрах распределения ошибок измерений
4. 4. Методы решения основных подзадач МПЛ и их модифика-

• а.
5. 2

ции . '
ГЛАВА 5. РЕШЕНИЕ СОДЕРЖАТЕЛЬНЫХ ЗАДАЧ СЕТЕВОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ
ТИС НА БАЗЕ М1ТЛ
Оценивание состояния
Прогнозирование состояний
Параметрическая идентификация
Структурная идентификация
Диагностика технического состояния
Расчет потокораспределения
О применимости МЕЛ для задач управления режимами ТЛС
ГЛАВА 6. МЕТОДЫ АНАЛИЗА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИДЕНТИФИЦИРУЕМОСТИ ТПС
6.1- Проблема идентифицируемости и ее структуризация
6.2. Качественный анализ и синтез идентифицируемости ГЦ
6.3. Количественный анализ идентифицируемости ГЦ
6. 5. Обеспечение устойчивости процедур оценивания и идентификации
ГЛАВА 7. ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ МЕТОДОВ СЕТЕВОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ТПС
Сетевая идентификация нефте- и газоснабжающих систем
7.1. 7. 2.
7.3 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ЛИТЕРАТУРА ПРИЛОЖЕНИЯ
Идентификация параметров и режимов работы водо
теплоснабжающих систем
Краткая характеристика программных реализации

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Современные трубопроводные системы (ТПС) тепло-, водо-, нефте-, газоснабжения и др. представляют собой уникальные по своим масштабам и сложности инженерно-технические сооружения, являющиеся неотъемлемыми подсистемами энергетики и народного хозяйства. Они характеризуются структурной неоднородностью, пространственной разнесенностью, иерархичностью, переменностью структуры, параметров и режимов работы, наличием множества других свойств, предполагающих необходимость их рассмотрения как больших и сложных физико-технических систем.
Эффективность решения задач развития, реконструкции и управления функционированием ТПС при постоянном повышении требований к их надежности и экономичности напрямую связана с уровнем применения методов математического моделирования и вычислительной техники, степени достоверности информации о фактических характеристиках и параметрах 1ПС, адекватности применяемых моделей их реальному состоянию.
Проблема идентификации фактических параметров и состояний ТПС все более выдвигается на передний план в последнее время, что, с одной стороны, связано с интенсивными, неконтролируемыми процессами старения ТПС, а с другой, появлением необходимых предпосылок для своего решения на базе внедрения современных технических средств количественного учета, дистанционного контроля и измерения параметров, автоматизации диспетчерского управления и локального регулирования.
Вопросам идентификации ТПС различного типа и назначения посвящено достаточно много работ. Однако полученные к настоящему времени научно-методические результаты носят разрозненный характер, направлены на решение частных прикладных задач, не покрывают всей проблематики идентификации ТПС, во многом дублируют друг друга и в целом не отвечают современным запросам практики- Такое положение определяется, с одной стороны, сложностью и многообразием задач идентификации, а с другой - отсутствием межотраслевых исследований и разработок, посвященных комплексному рассмотрению этой проблемы.
Несмотря на разнообразие содержательных формулировок и целей решения задач идентификации, их объединяет ряд общих свойств,

где р, я - вектор узловых давлений и сопротивлений участков сети соответственно. Переопределяя (1.11) за счет дополнительных режимов и удаляя уравнения, соответствующие неизмеренным давлениям, на базе оставшейся подсистемы в принципе может быть достигнуто решение относительно неизвестных Б, х!и>, и=ГТ¥, и, возможно, части неизмеряемых компонент <з‘и5, и=Г7й.
Задача идентификации при малом числе точек замера давлений рассматривается также в работе [36], но применительно к газопромысловым сетям. Недостаток измерительной информации предлагается компенсировать введением некоторой априорной пропорциональности между искомыми сопротивлениями трубопроводных участков внутри некоторых их групп, выделяемых по определенным эскплуатационным признакам (число таких груш в каждом конкретном случае предполагается определять на основе численных экспериментов). Данный прием, по сути означающий введение в модель уравнений, связывающих значения сопротивлений по некоторым участкам, довольно распространен также при идентификации трубопроводных звеньев систем магистральных газопроводов [75,85,130,167,166].
В работе [59] также предлагается использовать априорную информацию о сопротивлениях участков сети, но путем введения дополнительного критерия - близости искомых оценок априорным данным. При этом решение задачи идентификации (иллюстрируемое на примере газораспределительной сети) предлагается осуществлять с помощью эволюционных алгоритмов самоорганизации случайного поиска. Разработанная на их основе итерационная процедура заключается в последовательном осуществлении операций генерации допустимых решений и их отбраковки в соответствии с предъявляемыми требованиями на языке критериев (назначенная целевая функция, система ограничений в виде законов Кирхгофа и др.). Преимуществом данного алгоритма является его независимость от конкретного вида соотношений для элементов сети или целевой функции (квадратичная, модульная и т. п. ), однако при решении практических задач его применение связано со значительными затратами машинного времени и эвристическим подбором параметров алгоритма, что характерно для методов типа случайного поиска.
Во многом аналогичная постановка (основанная на регуляризации решения путем введения дополнительного критерия-стабилизатора) рассматривалась в [73,186] для решения задачи идентификации газосборных сетей- Вычислительная процедура базировалась на использовании методов теории чувствительности и предполагали