Введение к работе
ёШХМШзщъ проблемы. Теплоэнергетические установки (ТЭУ> -класс сложных технических систем, функционирующих в статических и динамических режимах, состоящих из большого количества разнотипных и повторяющихся элементов, объединенных технологическими связями, отражающими движение материальных и энергетических потоков между элементами. Математическое моделирование ТЗУ - один из основных методов повышения эффективности проектирования новых и оперативного управления режимами существукащх энергоустановок, является достаточно сложной и трудоемкой проблемой. Автоматизация математического моделирования средствами ПЭВМ на базе современных информационных технологий, обеспечивающая высокую степень преемственности с ранее выполненными методическими наработками в этой проблемной области, имеет значительный технологический и научный эффект.
области автоматизации математического моделирования ТЭУ и других сложных технических систем непрерывного действия. Особое развитие получили средства автоматизации моделирования тепловых схем ТЗУ. Работы в этом направлении ведутся в СЭИ СО РАН более 25 лет. Была создана и эксплуатировалась более 15 лет система машинного построения алгоритмов и программ СМПП-6 (для БЭСМ-6). Опыт работы с СМПП-6 выявил преимущества данного подхода и, одновременно, ряд недостатков, основной из которых связан с тем, что система поддерживала единственный этап исследования энергоустановок - построение программы расчета по заданной в вида спецификации, технологической схеме. Другие этапы - пополнение архива моделей элементов схем, формирование технологических схем, подготовка численных значения исходных данных для расчетов, представление результатов расчетов в удобном для анализа виде, либо не охватывались системой и выполнялись вручную (что сопровождалось большим количеством ошибок, зат-
- 4 -рат времени и труда), либо выполнялись автономными программами (требующими постоянных корректировок). Кроме того, возникла необходимость в развитии алгоритма планирования вычислительного процесса, расширении облает применения на задачи моделирования динамики и схемно-параметрической оптимизации.
Поль работы заключается в создании комплексной технологии, охватывающей основные стадии математического моделирования ТЭУ (автоматизированное формирование математических моделей элементов схем. графическое задание технологических и расчетных схем, автоматизация подготовки значений исходных данных для программ расче-.четов, . представление полученных результатов расчетов в удобном для анализа виде и другие), а также в разработке соответствующего программно-вычислительного комплекса и инструментальных средств системы математического моделирования для персонального компьютера (СМПП-ПК). поддерживающих данную технологию.
Методы исследования. Методологической основой исследований и разработок являются системный и обьвктно-ортоктированный подходы. Реализация системы сопровождалась применением методов и математического аппарата теории множеств, теории графов, методов вычислительной математики, линейного и динамического программирования, некоторых асшктоз графоданамики, искусственного интеллекта и строится на сочетании формальных и эмпирических методов.
Научная новизна работы. I. Разработана новая технология математического моделирования, основанная на сочетании генерации моделей элементов схем, графического представления технологической схемы объекта, планирования вычислительного процесса и генерации программ, автоматизированной подготовки значений исходных данных
- Б -
и представления результатов расчета на технологической схеме.
-
Разработаны программно -вычислительный комплекс и набор инструментальных средств поддержки технологам для системы математического моделирования СМПЛ-ПК.
-
Разработан новый способ организации программно-вычислительного комплекса, интеграции инструментальных средств поддержки информационной технологии и внешних программных систем, основанный на использовании открытых для расширения диалоговых средств многовариантных динамических меню.
На защиту выносятся елвдушив наиболее важные результаты:
1. Технология математического моделирования, обеспечивающая эф
фективный процесс автоматизации рутинных операций, сокращение вре
мени проведения исследований и повышение качества решения задач на
всех этапах моделирования (от спецификации предметной области и
постановки задач, до интерпретации результатов и оформления печат
ных материалов по темо исследования).
2. Способ организации ітрограммно-вьіч'лслительного комплекса в
виде интегрированной по представлению, управлению и данным системы
инструментальных средств поддержки информационной технологии и
внешних программных систем.
3. Принципы организации лингвистических средств системы (языков
описания элементов схем, техпологачесюгх и расчетных схем, заданий
на генерацию, языков реализации, взаимодействия с пользователем,
представления и обработки компьютерных данных различного типа и
знаний предметной области).
Практическая ценность. Версия системы СМПЛ-ПК используется в ряде научно-исследовательских (ЦКТИ г. Санкт-Петербур/г), проектных (ВНШШЭнергопром) и эксплуатационных организаций (АОЭиЭ Иркутскэнерго, Ново-Иркутская ТЭЦ, ТЭЦ-10) энергетического профиля для проектирования и оптимизации режимов эксплуатации ТЗУ (паротурбин-
ных и парогазовых установок на различных видах топлива).
Разработанные технология, алгоритмы и некоторые программы автономно используются при создании других современных программных систем различной проблемной ориентации. Система СМГО1-ПК может быть перенастроена на лвбую прикладную область моделирования путем замены моделей элементов схем (с соответствующей модификацией библиотек подпрограмм).
Апробэпия работы. Основные результаты работы докладывались на заседаниях Всесоюзного семинара по автоматизации научных исследований (Новосибирск, 1985), на Всесоюзном семинаре ИВЕРСИ-85 "Системные и прикладные аспекты диалога на ПЭВМ" (Тбилиси, 1985), на Всесоюзном симпозиуме по модульным информационно-вычислительным системам (Иркутск, 1986), на Всесоюзной конференции "Применение АРМ на базе ПЭВМ в непромышленной сфере" (Москва, 1989), на Научно-технической школе "Новые информационные технологии" (Одесса, 1990), на Второй всесоюзной конференции по искусственному интеллекту (ВКИЙ-90, Минск, 1990), на Междукаїюдаой конференции и ярмарке программмных средств "Технология программирования 90-х годов' (Киев, 1991), на Втором международном форуме по применению компьютерного моделирования в энергетике (Эрлаиген, Германия, 1992).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатних работ, Структура в обЪем работы. Диссергация состоит из введения, трех разделов, заключения сішска литературы и 4 приложений. Общий объем 160 страниц текста, из них 124 основного текста. Содержит 25 рисунков и'таблиц. Список литературы включает 116 наименований.