Введение к работе
Актуальность проблемы. Несмотря на серьезные успехи, достигнутые в области математического моделирования при автоматизации процессов проектирования и управления в энергетических системах, еще существуют задачи, для решения которых пока не удалось привлечь ЭВМ. Дело в том, что для некоторых из них применение традиционных методов численного моделирования наталкивается на ограниченность ресурсов при работе в реальном масштабе времени, а ряд других задач в этом классе моделей еще не формализован. К последним можно отнести, например, задачи, связанные с принятием решений при функционировании энергетических систем и объектов в нештатных ситуациях. Несмотря на существующие проблемы помощь ЭВМ при решении подобных задач остро необходима.
Можно предположить, что для их решения окажутся полезны идеи логического (неколичественного, нечисленного) моделирования и искусственного интеллекта в рамках методологии экспертных систем, первые и пока разрозненные опыты применения которой в отраслях энергетики в достаточной мере оптимистичны. Однако, для создания общей методологии анализа и синтеза средств поддержки принятия решений в данной предметной области на основе технологии экспертных систем необходимо выявить подходы к логическому (нечисленному) моделированию тех процессов, для которых не построены удовлетворительные численные модели; обосновать постановки и методы решения задач, возникающих при исследовании и при организации этих процессов; выявить необходимую структуру и исследовать свойства систем управления, создаваемых на основе разрабатываемых методов; сформулировать рекомендации относительно областей применения в отраслях энергетики элементов новой информационной технологии, которые могут быть созданы в рамках развиваемой методологии.
Известные обобщения относительно роли и типологии математических моделей в рамках системных исследований в энергетике касаются исключительно численных (количественных) моделей, не затрагивая иных способов формализации явлений реального мира. Поэтому продолжают оставаться актуальными направления исследований, связанные с созданием методологии нечисленного моделирования, что требует постановки задач в этом классе моделей, разработки алгоритмов их решения и типовых приемов синтеза отвечающих им средств поддержки
принятия решений для энергетических систем и объектов, что и составляет основное содержание данной работы.
Цель работы состоит в том, чтобы на основе анализа методов логико-математического моделирования и содержания реальных задач диагностики, прогнозирования и управления для систем и объектов энергетики создать теоретические основы и вытекающие из них методические принципы синтеза средств поддержки принятия решений, подтвердив эффективность их использования.
На защиту выносятся следующие основные научные и методические результаты:
1. Обоснование использования конечноавтоматных
моделей как средства логико-математического моделирования
при решении задач диагностики, прогнозирования и управления
для энергетических систем и объектов.
-
Теоретические основы систем управления (принятия решений), использующих конечноавтоматные модели.
-
Методические основы создания и применения средств поддержки принятия решений, основывающихся на использовании конечноавтоматных моделей, для систем и объектов энергетики.
Методы исследования. Разработанные в диссертации научные положения и методы базируются на применении кибернетического подхода и используют элементы теории множеств, общей теории систем, теории конечных автоматов, теории вероятностей. Экспериментальные исследования выполнены путем логико-математического моделирования на ЭВМ.
Научная новизна. В диссертации впервые поставлена и в основе своей решена проблема формализации и решения задач диагностики, прогнозирования и управления для систем и объектов энергетики на базе использования конечных автоматов как средства логико-математического моделирования. При этом на базе развитых в диссертации разделов абстрактной теории автоматов созданы теоретические основы анализа и синтеза систем автоматного управления, что позволило сформулировать и обосновать новое направление в исследовании систем класса "управляющий автомат - управляемый автомат", выявить неизвестные ранее их свойства. Благодаря этому были созданы методические основы построения и применения средств поддержки принятия решений для определенного в работе класса систем и объектов энергетики.
Практическая ценность. Разработанные в диссертации теоретические положения и методические принципы могут быть
применены для создания экспертных систем, играющих роль советчиков при решении задач диагностики, прогнозирования и управления в системах и объектах энергетики, а также для построения систем подготовки и тренажа оперативного персонала энергетических предприятий.
Использование результатов. Выносимые на защиту результаты исследований были использованы:
при создании инструментальной программной системы ДинЛоМо, предназначенной дія разработки и реализации средств поддержки принятия решений на основе синтеза конечноавтоматных моделей систем и объектов энергетики и решения на этой базе задач диагностики, прогнозирования и управления (СЭИ);
при разработке интеллектуальных средств поддержки принятия решений по восстановлению энергообъединений после крупной аварии (СЭИ);
при разработке экспертной системы для диагностики, прогнозирования и управления применительно к системам нефтеснабжения в нештатных условиях (СЭИ);
в работах по логическому моделированию процессов функционирования угольной ТЭС (СЭИ);
в работах по обнаружению "плохих" измерений в системах сбора и обработки данных о функционировании электроэнергетической системы (СЭИ);
в работах по логическому моделированию взаимосвязей экологических, экономических и социальных аспектов развития энергетики для решения задач прогнозирования и управления (СЭИ);
при разработке АСУ ТП для узлов энергоблока атомных электростанций, в частности, для системы электропитания (6 кв) собственных нужд и для насосной системы главных циркуляционных насосов (СЭИ и ВНИИ Электромеханики);
в работах по созданию конечноавтоматных моделей оборудования для системы подготовки и тренажа оперативного персонала энергопредприятий Минэнерго Украины (Институт проблем моделирования в энергетике АН Украины);
для разработки средств автоматизации управления некоторыми технологическими процессами в горнодобывающей и химической промышленности (Иркутский филиал ПКИ "Проектавтоматика");
Апробация. Отдельные положения диссертации неоднократно докладывались и обсуждались на семинарах, совещаниях, конференциях и симпозиумах различного уровня, в том числе на заседаниях Всесоюзного совещания по проблемам
управления, Всесоюзного симпозиума "Логическое управление", Всесоюзного симпозиума по проблемам управления большими системами энергетики, International conference on intelligent system application to power systems (ISAP 94, Montpellier - France -September, 1994), на Всесоюзных семинарах по методическим вопросам надежности больших систем энергетики, по имитационному моделированию, на семинарах в Институте проблем управления, в Институте кибернетики и Институте проблем моделирования в энергетике АН Украины, и т.д.
Публикации. По теме диссертации опубликована 41 научная работа, в том числе четыре монографические. Публикации отражают все основные результаты диссертационной работы.
Структура и объем работы. Работа содержит 304 страницы текста, в том числе 273 страницы основного, иллюстрированного 17 рисунками, и состоит из введения, семи глав, заключения и перечня литературы на 15 страницах (около 190 наименований).