Синергетический подход к диагностике потерь эффективности

Тема 8. Синергетический подход к диагностике  потерь эффективности

         Задача повышения эффективности управления энергоёмкими техническими системами усложняется большой инерционностью современных технических систем. Уравнение для косвенного измерения критериев управления таких технических систем  обязательно имеет в своей записи эталонную модель объекта управления в виде динамической характеристики по каналу управления, для того чтобы приводить входные управляющие воздействия к одному моменту времени измерения с критерием управления.  Например, динамическая модель критерия управления  котлоагрегатом [64] имеет вид:

где: Y₁(iT_S)- текущее значение расхода перегретого пара;  Y₅(iT_S)- текущее значение температуры перегретого пара;  Y₆(iT_S)- текущее значение давления перегретого пара;   X₁(iT_S) -  текущие  значение расхода топлива;  X₂(iT_S) - текущее значение расхода воды; h₁₅(jT_S) – элемент массива весовых коэффициентов по каналу влияния расхода топлива на температуру перегретого пара,  h₂₁(jT_S)- элемент массива весовых коэффициентов по каналу влияния расхода питательной воды на расход перегретого пара, intY₆(iT_S) – текущее значение энтальпии перегретого пара при текущем значении давления перегретого пара, N – длина массивов программного обеспечения.

           Анализ критерия (3.1) показывает, что определение (косвенные измерения) текущих значений критериев управления информационно-измерительными подсистемами (ИИС)  автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) не могут быть выполнены по прямым  и косвенным измерениям множества физических величин без применения современных средств вычислительной техники и рационального программного обеспечения. Выше было рассмотрено математическое обеспечение измерительной подсистемы (см. гл. 2.2), которое предназначено для реализации основного назначения виртуального прибора как технического средства для визуализации текущего состояния технологического процесса и выработки рекомендаций по оптимальному управлению технологического процесса в целом.

            Виртуальный прибор – это неотделимая часть робастной технической системы, как самонастраивающаяся системы адаптивного управления технической системы  с неточно известной (или вообще неизвестной) математической моделью объекта управления, работающая в условиях случайных нестационарных возмущений и случайных стационарных помех измерения.  То есть, в условиях внешнего стохастического воздействия, а, следовательно, в условиях неполного, нечеткого и неточного знания характеристик объекта управления и характеристик окружающей среды, в которой функционирует этот объект. Неопределенность объекта управления отражается в неточности знания модели объекта, причем как параметрической, так и структурной. При этом, все виды погрешностей измерения всех приборов участвующих в определении текущего положения рабочей точки технологического процесса, сосредоточены в показаниях виртуального прибора. По этому и все потери могут быть определены (см. рис. 3.1) по показаниям виртуального прибора, Z(iT_S).  На рисунке 8.1 представлена геометрическая интерпретация физических явлений образования потерь в робастной технической системе.  При этом потери, формируемые при адаптивном управлении, G_у(t) , очевидно равны сумме показаний виртуального прибора на всём интервале наблюдения. При работе робастной технической системы потери состоят из трех составляющих. Потери остаточного дрейфа ,, которые определяются скоростью дрейфа характеристик объекта управления, α_др(t). Потери неточности измерения, , которые полностью определяются метрологическими характеристиками информационной подсистемы виртуального прибора и зависят только от периода опроса датчиков, T_S ,  длины реализаций показаний виртуального прибора, N и статической погрешностью измерения, ∆, которая формируется на периоде управления, T_p. Текущее значение погрешности может быть определено как текущее значение среднеквадратического отклонения D_Z(iT_S) от математического ожидания показаний виртуального прибора, М_Z(iT_S). Потери неточности идентификации, , как основная составляющая потерь, технической системы, тесно связана с особенностями реализации алгоритмов оптимального управления, алгоритмов визуализации текущего положения рабочей точки на критерии управления и режимами сбора и обработки измерительной информации в виртуальном приборе. Эти потери будем называть потери от ошибок текущей идентификации. При этом, общие потери в технической системе с адаптивным управлением естественно оценивать суммой:

                                ,                          (8.1)

где   - потери от остаточного дрейфа,  - потери от помех измерения,  - потери от неточности идентификации. прибора,