автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Человеко-машинная оптимизация потокораспределения в развивающихся инженерных сетях

1 о шп ¡НС?

огй МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ п О ХАЙЖОВСКИИ ИНСТИТУТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ ИМЕНИ АКАДЕМИКА М. К. ЯНГЕЛЯ

"13

На правах рукописи

ГРИНЧАК Николай Васильевич

УДК 681.3.015; 622.692.4.01

Человеко-машинная ттимизация потокораспределения развивающихся инженерных сетях

05.13.01 — Управление в технических системах

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Харьков — 1993 """-1

Министерство образования,Укракны Харьковский институт радиоэлектроники имени академика М.К.Янгвля

■ На правах рукописи

ГРИНЧАК Николай Васильевич

УДК 681.5.015;622.692.4.01

' ЧЕЛОВЕКО. - МАШИННАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ПОТОКОРАСПРЕЩЕЛЕНИЯ В РАЗВИВАЮЩИХСЯ ИНЖЕНЕРНЫХ СЕТЯХ

05.13.01 - Управление в технических системах

Автореферат '

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ч

Харьков - 1993

Работа выполнена на кафедре прикладной математики и вычи тельной техники Харьковского, института инженеров городского зяйства

Научный руководитель :

доктор технических наук, профессор ЕВДОКИМОВ А.Г.

Официальные оппоненты:

Ведущая организация

доктор технических наук, профессор ПУТЯТИН В.П. .кандидат технических наук, доцент ТКАЧЕНКО В.Ф. ПО "Харька>Егаз" (г.Харьков)

Защита диссертации состоится

!l¿ " cM&Jj 199:

в _ час. на ' заседании специализированного coi

К068.37.01 в Харьковском институте радиоэлектроники им. акадЛ ка М.К.Янгеля (310726," Харьков-726, пр. Ленина, 14).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ХМРЭ.

Отзывы, заверенные печатью, просил присылать в 2-х экземг рах по адресу: 310726, Харьков-726, пр. Ленина, 14, кафедра^ нической кибернетики, на имя ученого секретаря специализироЕ ного совета.

Автореферат разослан " "

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук, профессор

1993 Г.

Э.А. Дедик

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

тусиъностъ проблемы. Коренные изменения, происходящие в иа-эбществе, неразрывно связаны с изменения!®! в области материно производства. Перед Украиной стоит задача в ближайшие

выйти на передовые научно-технические позиции. Для реализа-. /

этой стратегий необходимо создание .и быстрое качественное рение высокоэффективных технологий,vмашин и приборов, обвевающих " высокие темпы научно-технического прогресса, остижение этой цели требует динамичного, развития всех отрас-народного хозяйства, в том числе и топливно-энергетического нциала государства. Значительное место в структуре топливно-Гетических систем- занимает класс трубопроводных систем энер-ки. Несмотря на различие целевых продуктов (гар, нефть, теп-i вода), трубопроводные системы энергетики характеризуются м специфических особенностей, позволяющих объединить их в с отдельных систем - Инженерные сети (ИС). Инженерная сеть -йаиболее сложная-подсистема трубопроводных .систем знергети-

основным назначением которой является транспорт и распреде-

/

;е между потребителями жидких или газообразных.продуктов. Пышные сети относятся к классу непрерывно эволюционирующих ■ем. Процесс развития инженерных сетей во. времени необходимо ¡матривать как управляемый процесс развития структуры сети и

¡нения ее параметров с целью выполнения ею своего основного

' \

сционального назначения/Развитие инженерной сети в простран-» является, в первую очередь, следствием общей тенденции рос-готребления целевого продукта на нужды населения и промышлен-ги. Все это-приводит -как к появлению новых разнесенных в про-

странстйе потребителей целевого продукта, так и к необходо увеличения пропускной способности существующих инженерных се Традиционные метода проектирования инженерных сетей, оснс ные на их гидравлических и технико-экономических расчетах в жиме максимального потокораспределения малоэффективны для 5 ния задач проектирования и эксплуатации в условиях развития женерных сетей.'В этих условиях необходимы разработка и прик ние человеко-машинных методов анализа и синтеза потокодаспр ления, основанных на интерактивных процедурах общения челове машины и позволяющих использовать' возможности как ' ЭВМ, та интеллектуальных способностей человека.

Как результат всэго перечисленного появилась необходимое разработке диалоговой системы на базе 'решения задач анализа торораспределения и'гидравлического расчета с генерацией для кдого полученного варианта различных технико-экономических, хнологических и надежностных критериев с контролем требуемых раметров и переменных, а. также возможностью последующего, ана. , результатов расчета человеком. В зависимости от этих результ, и своего опыта человек может оценить текущий вариант-и, в сл; '^необходимости, изменить параметры-, получить новое текущее"р ние, проанализировать его и принять или прогенерировать новс т.д. При этом 'система должна уметь ;решать в автоматическом р< ме отдельные задачи потокораспределения и выдавать наиболее ]

* емлемые варианты с отбраковкой заведомо неприемлемых. г

; ЦеДь работы. Настоящая диссертационная работа посвящена р( нии отдельных задач сформулированной выше проблемы развития женерных сетей в пространстве и времени. В основе работы ле разработка диалоговой системы расчета потокораспределения в

ерных сетях.

Основные задачи исследования следующие:

- исследование задач анализа потокораспределения в ИС, опре-гение условий сходимости, оценка скорости сходимости решения;

- выбор и обоснование основных критериев и контролируемых эаметров оценки функционирования газовых и водопроводных се-1; . - ' . .

- исследование некоторых задач параметрической оптимизации ИС здача выбора диаметров кольцевой водораспределительной сети);

- исследование и разработка человеко-маппршых процедур реше-я задач оптимизации в инженерных сетях;

- разработка и усовершенствование специальных способов пред-авления информации для реализуемых алгоритмов;

Методы исследования. В- процессе выполнения диссертационной |боты использованы методы теории графов, теории систем и управляя-, линейной алгебры, математического программирования. Научная новизна диссертационной работы:

- определены условия существования и единственности решения эдйчи анализа потокораспределения в инженерных сетях, получены денки скорости сходимости решения этих задач;

- разработаны специальные списковые представления структур анных, использование которых позволило повысить эффективность еш'ения задач анализа и гидравлического расчета' ИС по быстродей-твию более чем на порядок по сравнению с существующими метода-и; г

- .'приведена оригинальная постановка задачи выбора рациональ-ых диаметров кольцевой водораспределительной сети, отличающаяся 'Т известных видом функции цели.и системой ограничений, исполь-

зованиё которой позволило разработать эффективный метод ее ре ния дл^ сетей любой размерности;

- разработана человеко-машинная процедура анализа и синт потокораспределения в инженерных сетях, отличающаяся от изве ных более эффективным сочетанием формализуемых и неформализуе методов, использование которой позволило значительно упрост процесс проектирования инженерных сетей, повысить эффективно проектных решений и сократить сроки их проектирования.

Практическая ценность диссертационной работы. Основные цр тические результаты диссертационной работы заключаются в раз ботке следующих пакетов программ:

- решения задач анализа и гидравлического расчета установ; шегося потокораспределения в распределительных сетях водо-гроснабжения;

- выбора диаметров участков кольцевой распределительной сег

- организации и управления данными для функционирования се^ вых задач;

- диалоговая система расчета инженерных сетей, обеспечиваю! функционирование всех программ в составе единого комплекса.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной } боты внедрены в СПКП АСУ УзНПО "Кибернетика" УзССР с реалы экономическим эффектом 48.96 тыс. руб., а также в научно-иса довательском институте " Белкоммунпроект''' (республика Беларус с реальным экономическим эффектом 60 тыс. руб. (Все показателе ценах 1990г.). Экономическая эффективность результатов внедрен материалов диссертационной работы подтвервдена документалы Результаты работы внедрены также в учебный процесс. Харьковскс инженерно-строительного института при изучении курса " Газоснг

б

яие городов и населенных пунктов".

На защиту выносятся: ' .

- условия существования и единственность решения .задач анали-

потокораспределения в инженерных сетях; оценка скорости схо-

мости этих задач;

- комплекс методов повышения эффективности по быстродействию шения задач- анализа потокораспределения в инженерных сетях;

- эффективный метод поиска рациональных диаметров в кольцевой допроводной сети; '

- человеко-машинная, процедура анализа и синтеза потокораспре-ления в- инженерных сетях.

Апробация работы. Оснрвные результаты диссертационной работы жладывались и обсуждались: на III республиканской конференции Методологические и прикладные'аспекты систем автоматизирован->го проектирования " (Ташкент, 1987); всесоюзной школе-семинарё Математические модели и методы анализа и оптимального синтеза ззвивающихся трубопроводных -р гидравлических систем" (Харьков, Э89); научно-технической конференции "Опыт автоматизации топ-Ыю-энергетйческого комплекса Ленинграда" (Ленинград, 1989), знальном семинаре "Совершенствование хозяйственного механизма зсурсосбережения" (Пенза, 1990)-и др.

Публикации: По теме диссертации опубликовано Еосемь научных абот. • '

Структура и об'ел работы. Диссертационная работа состоит из ведения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложе-ия.- Работа содержит 149 страниц машинописного текста, 23 рисун-а, 14 таблиц и приложения объемом 48 страниц.

| СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении, показана актуальность разработки человеко-машш ■ ных методов оптимизиции инженерных сетей в условиях их развит! Сформулирована цель исследования, изложены научная новизна практическая ценность работы. Дана общая характеристика рабой ее структура.

В первой главе "Обзор состояния проблемы и постановка задг исследования" дана общая характеристика состояния проблемы авт матизированного управления потокораспределением в развивающю водопроводных и газораспределительных сетях. Обосновывается у обходимость нового подхода к решению сетевых задач, описывает сущность диалоговой оптимизации и особенности расчета инженерг сетей в режиме диалога. Сформулированы цели и задачи диссерта:: оннрй работы.

Математические методы и алгоритмы расчета ИС, в том числе решения систем нелинейных уравнений, оптимизации, планировав разрабатывались исходя из пакетного режима решения задач. В к стоящее время в связи с. широким распространением мини- и Пс возникла необходимость в работе на-ЭВМ самого широкого^круга г льзователей, что 'требует пересмотра созданных ранее методов алгоритмов. Возникает проблема модификации моделей для диалог разбиения задачи на подзадачи.

. Технология проектирования ТС (тем более'в условиях ее рази тия) должна учитывать не только последние достижения в облас их расчета на ЭВМ, но и опыт и знания проектировщика. В оснс -такой технологии должна лежать человеко- машинная диалоговая с стема'анализа вариантов системы на базе гидравлического расче . инженерной сети и решения прямой задачи анализа!

Описываемая в работе диалоговая система предназначена для ак-зного использования в процессе решения задач проектирования, «знструкции и эксплуатации сетей водо- и газоснабжения и пред-1вляет собой инструмент исследования различных вариантов сети режимов ее работы. Большинство этих задач сводится к задаче гравлического расчета. Зта задача является задачей большой ра-фности (число переменных - до 8000). В реальных условиях спета задачи не позволяет применить прямые методы, поэтому ис-гьзуются .итерационные алгоритмы. Задачи автоматизированного явления инженерными сетями решаются с помощью процедур синте-(параметрического и структурного), оптимизации ( параметриче-1й и структурной), анализа. Задачи расчета режимов функциони-!зния инженерной сети являются составными частями задач анали-сети и представляют собой операции, направленные на определе-отдельных качественных показателей сети при заданных значе-х-параметров элементов и заданной структуре сети.. . Таким образом, на основании"обзора существующих методов реше-задач оптимизации инженерных' сетей сформулированы основные йчи и цели диссертационной работы. "

Во второй главе "Особенности моделирования технологических цессов в развивающихся ИС" рассмотрены особенности математикой модели водопроводных и газовых сетей, исследована- ско-ть сходимости прямой задачи анализа ИС, определены критерии кционирования -ИС на примере водопроводных сетей. Рассмотрены эторые способы повышения эффективности работы оптимизационных эрйтмов, ориентированных на работу в интерактивном режиме. Трц решении задач автоматизированного управления применяется зматическая модель установившегося потокораспределения. Эта

модель Для сетей водо- и газоснабжения строится на следую предпосылках: I сеть представляет собой систему большого чи подсистем трех типов: источников, линий связи и стоков (потре телей); в качестве источников и потребителей в сети рассматри ваются некоторые эквивалентные'участки, называемые фиктивным направленные от какого-либо узла сети к некоторой точке с ну вым давлением, или наоборот; под линиями связи подразумевая подсистемы двух типов: активные (насосные и компрессорные ст ции) и пассивные (участки трубопровода, регулируемые и нерегу руемые задвижки); структура инженерной сети Б=<в,с> задае ориентированным графом в=<7,Е> - V - множество вершин; Е - м кество дуг графа; с - пропускная способность или гидравличес сопротивление участка; для рассмотренных сетей справедлив пр ци^ сохранения потока - общий поток жидкости или газа, подав мый в сеть, равен суммарному потоку, потребляемому из сети сети имеют место законы Кирхгофа (постулаты сетей).

е

2 Ъ1пЯг' = 1.....

г=и

К= . :(г = е): ^

= - (3)

. = эдт. (д{)с{|д{| 1 <(ещ; (4)

(5]

Для водопроводных сетей'

&(г{- элемент цикломатической матрицы В(, с{- гидравлическое -ротивление 1-го участка, эе{ - коэффициент нелинейности {-го мента, <2{, 11 - длина и диаметр участка сети; р{, п{ -ффициенты {-го участка, ф{ - коэффициент аппроксимации. Каждая ветвь инженерной сети характеризуется'тремя величина-расходом, напором и сопротивлением, а сеть в целом - Зе вза-связанными величинами. Выберем е из этих переменных в каче-е независимых (решений), тогда, остальные 2е переменных бу-зависимыми (состояниями) и могут быть выражены как функции общем случае неявно заданные системой уравнений (1)-(5)) этих ависимых переменных. Иными словами, задавая конкретные значе-

4

независимых переменных в результате решения системы 2е урав-

кй (1 )-(5) можно определить значения состояний.

Сопротивления отдельных ветвей взаимонезависимы. Существует

более ц независимых расходов и не более ь-1 независимых по/

ь/напора (первый и второй постулаты инженерных сетей). Из х Ееличин, характеризующих участок сети, только две. могут ь независимыми, поскольку-третья всегда определяется на осно-ии (4), (5). Здесь (1 - цикломатическое число, а V - число Еер- ■ графа сети. Если на каком-то из участков сети заданы две пе-енные величины, то этот участок должен быть независим как по ходам, так и по напорам. При этом на каком-то другом участке /т.не заданы все величины.

Условия взаимонезависимости е решений называются условиями решимости уравнений модели. Суть,их сводится к следующему: е

независимых переменных Судут взаимонезависимы, если они: а) йе содержат трех решений, соответствующих одной ветви; С) существует хотя бы одно дерево графа, ветвям которого поставлены в соответствие два решения или решение-расход;

в) существует хотя бы одно другое дерево графа, содержав все ветви, которым поставлены в соответствие два решети и реп ние-потеря напора.

Любое решение уравнений модели при задании е независимых г ременных, удовлетворяющих перечисленным выше условиям ее разх шимости, назывется решением задачи анализа.

В главе показано, что обобщенный метод Ньютона решения оснс ной задачи анализа и обобщенный метод Ньютона с регулиром шага независимо от выбора начальной точки сходятся к точке мм МУ|МЭ со сверхлинейной скоростью, а метод наискорейшего спускг с линейной скоростью.

Наиболее сложной и длительной процедурой решения различ] задач анализа является та ее часть, которая связана с решеш систем нелинейных уравнений. В главе рассмотрены некоторые а собы повышения эффективности использования ЭВМ для решения за, анализа на примере наиболее.сложного ее варианта: прямой зад. анализа, учитывая специальные свойства рассматриваемого кла задач, и в первую очередь, ее топологические свойства.

Позиционно-списочное представление графа сети. При позици но-списочном представлении информация о графе сзти располагай в виде двух массивов М1, Мг соответственно содержащих и (по слу узлов) и 2е+1 элементов. Номер элемента массива 1' соотв ствует. номеру вершины графа. Массив Я содержит совокупно списков, каждый из которых описывает мнокество дуг, Екакдент

ределейной вершине. Каждая дуга включена в два списка - в одйн .г исходящая тз вершины, з другой - как входящая в вершину, ядай, список состоит только из отсылок из предшествующий змент и признака начала списка. Этил признаком служит номер цидентпсй данным дугам вершины со знаком минус. Номер .туги со-ветствует целой части номера элемента массива И2, деленного на а. Элементы массива, имеющие четные номера, определяют дуги афа, выходящие из соответствующих данному списку вершин, не-тные - дуги, входящие в соответствующие вершины. Массив Ы1 со-ржит адреса входов в списки массива и . Значение J-гo элемента ссива Ы , определяет положение в массиве Н2 последнего числа иска дуг, инцидентных j-7í вершине. На рис. 2. дан пример пред-■авления графа "сеги, изображенного па рис. 1 . с иллюстрацией Филирования списка дуг, шщидентшк третьей ве^г.о-е. В главе рассмотрены также родственные списочное представления.

Специальное представление сшружуры лшрктг* Якоби.. При ре^з-ш различных задач анализа КС ньютоновскими методам! 'тз ка.<дсй -ой итерации решается система линейных уравнений вида

десь IV - матрица Якоби размерности р.2; Ад - воктог. ириращэ-й расхода в хордах сети; / - вектор невязок исходной системы

нелинейных уравнений.

Решение системы можно представить в два' этапа: формирование, чементов матрицы {У и собственно решение системы линейных урав-эний.

В диссертационной работе предложен■эффективный способ форми-эеэния.матрицы !Т, позволяющий существенно сократить объзм опе-ашвной памяти для хранения структуры матрицы и ускорить реше-

ние задачи за счет сокращения количества вычислительных опера! на этапр формирования элементов матрицы.

1° 4 г ,1 О о ^ ■ 5 1 3 4° 3°

б

Рис. 1. Пример графа сети

1° " 2° 3° 4°

13 10 12 б

0 -1 -4 3 -г 4 -3 2 5. 9 Т 11 8

Третья глава "Метода и алгоритмы задач диалоговой оптимизации ¡аметров инженерных сетей" • посвящена исследованию некоторых-(ач оптимизации параметров ИС. Рассмотрена задача выбора диа-_ ?ров кольцевой водораспределительной сети, как наиболее слоя— i из задач параметрической оптимизации. Предложено решать эту *ачу в два этапаДля отдельно взятого диаметра из сорта-1та выпускаемыг промышленностью определяется оптимальный режим э эксплуатации. В качестве решения этой задачи используются Злицы Шевелева. 2) Собственно.решение задачи выбора диаметров, я этого предложена оригинальная постановка задачи, позволившая Цественно упростить алгоритм ее решения. Пусть L, Ы, N - множества индексов дуг графа, представляющих бой участки с активными элементами, магистральные участки и грузки (стоки) -соответственно. В ряде дуг графа сети известны ачения расходов qk (fo=l/q;u?/('4 J). В некоторых узлах сети вве-ны ограничения по давлениям, Р{>Р{+.-Известны параметры маги-ральных участков сети за исключением их диаметров: длины учас-:ов/14 ((еМ), коэффициенты нелинейности.эе{ '(t&U), разности гео-ёических отметок (для систем водоснабжения J (ietf)). Име-:ся также зависимость hi(ql), раскрытая для всех iGII. В этом 1учае задача выбора диаметров участков водораспределительной-!ти заключается в получении значений d{ и неизвестных, но фун-даонально связанных с ними расходов и потерь напора по осталь-т участкам инженерной сети.,

- п . (аУ .

у = 1Л1А + <8>

(elf teJf - ■ ЗеП

где| А1( =аьг{; В, = ^ ш{з4+85.88оТ) (9)

) 1

а, Ь, ш, з, а, о, 7, т) - коэффициенты;

(<*; Гн;

5 = Гд^ ),l)JU^¡í),vJ исЫ) ./г, и^И),^ и^Ю) {еЕ,

Гев2

'^(д{). = ?г£п;(д{) - (12

где = здг (д{)с{|д4| 1 (1еЩ; (13

I.

\ > 'и=и (15;

Задача (8) -_(15) является задачей нелинейного математичесь го программирования при ограничениях в виде равенств и огра^ ченности снизу' ряда переменных. Здесь в качестве функции це используется величина приведенных затрат. ПриведенныеГ^-затра включают в себя капитальные вложения и эксплуатационные расход Для распределительной сети капитальные вложения определяются д аметрами участков, а эксплуатационные расходы - количеств энергии, необходимой для доставки воды потребителям. Для каждо диаметра йеС из сортамента диаметров, выпускаемых промышле.

г

ностью, существует оптимальный режим его функционировав V** (16). Учитывая это ограничение в работе предложе; упростить функцию цели '(8): минимизировать эксплуатационные з;

в, которые для распределительной сети определяются затратами' згии на доставку воды, а расходы на строительство косвенным J30M учитывать введением ограничений (16). В новой постановке-зча выбора рациональных диаметров формулируется следующим об-эм: необходимо выбрать диаметры участков распределительной i таким образом, чтобы с одной стороны обеспечить минимальные згетические затраты на подъем воды, а.с другой стороны, вели-i диаметров должны быть не больше' тех значений, которые обе-швают транспортировку 1 воды к потребителям с соблюдением эвия (16) . Величины qt (1<вЪ) заданы по условию задачи.

У = 1 - nin;

leL ХеП

х = '{q.jUehjM) ,DjUe*) .VjUeU) (JeH) (Jeff))

9i = 2 reSt

ieE2 '

де ^{ny(Qt) f a—1' teJi' dtE°

dt '

■ Y = Vo^uVSbtf

■ ut < v\+, leU (23) , P, > P* , Jeff

. ' - /

- U. = -5- , tea (25) q, = const , teluii

" ^ -

Решение этой задачи осуществляется в два этапа. На первом,'

(17)

(18)

(19)

(20) (21)

(22)' (24)

наиболее емком по затратам времени, осуществляется решение t темы уравнений и неравенств (18) - (25), а на втором определг ся значения h(la).

Четвертая глава "Диалоговая система решения задач оптимизг в инженерных сетях" посвящена описанию разработанной дс РИС точки зрения разработчика основой любой диалоговой системы я: ется информационное обслуживание. В главе описывается специг зированная база данных инженерных сетей (БД ИС). Элементы ре ционного подхода к ее проектированию упростили процесс создг БД ИС, а специально выбранное физическое представление да! позволило добиться высокой эффективности прикладных проце. Описывается'упрощенная структура диалоговой системы ДС РИС примере решения задачи анализа установившегося потокораспред< ния в абстрактой водопроводной сети. В главе предложена мо, диалогового процесса автоматизированного управления ИС, pací тривается роль обеих партнеров и итерационный процесс peim оптимизационных задач в ИС. Описывается математическое обесп. ние процедуры решения оптимизационных задач: структура прогр оптимизационные алгоритмы, стратегия поиска оптимальных^реш с использованием -оптимизационных алгоритмов. Приведены сцен взаимодействия пользователя'с ДС РИС и конкретные примеры и льзования ДС РИС для расчета газовых сетей небольших городов

Процесс принятия проектного решения при проектировании, сплуатации и реконструкции инженерной сети обобщенно можно п ставить в виде модели, рис. 3.

Участие человека -в процессе автоматизации, диспетчерского равления инженерной сетью требует анализа действий, выполня человеком и ЭВМ при совместном решении'задач в ИС. В npot

юга человек выбирает необходимые процедуры П = СП , П2, или операции, оценивает критерии К = К2. ..., Кп> и

шмает одно из альтернативных решений. ЭВМ выполняет процеду-засчета, анализа, оптимизации.

<р : и1 М2

Рис. 3. Модель процесса выбора оптимального режима функционирования ИС

Итерационный процесс решения оптимизационных задач в ИС при

эщи ДС РИС состоит из циклов, кавдый из которых включает в ^

- решение задач синтеза структуры ИС;

- решение задач анализа для объединенных в некотором функцио-з условий, заданных' в функциональной спецификации. Функцио-ьная спецификация при этом изменяется по результатам выполне-предыдуцей структуры.

- решение задач параметрической оптимизации.

Эти задачи математически формулируются как задачи НЛП. Их 5енностями являются: наличие ограничений на параметры и ха-геристики элементов сети, большая размерность вектора варьи-пых параметров, технологические ограничения на варьируемые зметры. "

3. работе предлагается использовать разумное сочетание не-пьких методов, позволяющих эффективно решать поставленные за-

/

19

дачи-.- В главе изложены- два реализованных в рамках диссертаи ной работы метода: метод деформируемого многогранника Нелде Мида й метод покоординатного спуска, распространенный на ел двусторонней ограниченности переменных.

Диалоговые средства повышают эффективность задач оптималь управления за счет того, что пользователь непосредственно е чается в процесс поиска, получая оперативную оценку текущих зультатов и используя свои знания, опыт и интуицию. Сценарий алогового взаимодействия пользователя с ДС РИС включает в следующие этапы: 1) описание, инженерной сети на входном я системы; 2) описание оптимизируемых характеристик сети и кр риев оптимальности; 3) выбор и описание варьируемых параме элементов сети; 4) выполнение поисковой процедуры оптимиза анализ полученного решения, принятие решения о продол» или прекращении поиска, корректировка задания на оптимизацик Входной язык ДС РИС представляет собой набор "директив, се нных в таблицу. Эта система, директив или команд выбрана 1 образом, что на пользователя, работающего с ДС РИС в рамках ей профессиональной деятельности, практически никаких^ограг ний в выполнении своих функций не накладывается. Наличие ере "подсказки" даёт возможность пользователю, знакомому толь: проблемной областью (т.е. специалисту по водопроводным или'г распределительным сетям), получить требуемые результаты без дварительного детального изучения ДС РИС.

В заключении приведены основные результаты работы и еде общие выводы по работе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основным результатом диссертационной работы является создание алоговой системы расчета инженерных сетей. ,

В рамках выполнения диссертационной работы получены следующие учные и практические результаты:

1. Определены условия существования и единственности решешия дачи анализа потоКораспределения в инженерных сетях, получены енки скорости сходимости решения этих задач.

2. Разработаны специальные списковые представления структур иных, использование которых позволило повысить эффективность шения задач .анализа и гидравлического расчета ИС по быстродей-вию более, чем на порядок по сравнению с существующими метода-

3. Приведена оригинальная'постановка задачи.выбора рациональ-х-диаметров кольцевой водораспределительной сети, отличающаяся

известных видом функции цели и системой ограничений, исполь-вание. которой позволило разра.ботать эффективный метод ее реие-:я д.дя сетей любой размерности. Реализованы два варианта'этой да^и:

- выбор диаметров участков СПРВ при заданной производитель-юти-источников;

- общий случай задачи выбора диаметров участков*СПРВ.

-'"4. Разработана человеко-машинная процедура анализа и синтеза ггокораспределения в инженерных сетях, отличающаяся- от извест-[х более эффективным сочетанием формализуемых и неформализуемых ¡тодов; использование которой позволило значительно упростить юцесс проектирования инженерных сетей, повысить эффективность гаектных решений и сократить сроки их проект1фования.

/

21.

5.. Практическим результатом этих разработок является ППП РИС, мрдифищации которого учитывают специфические особенно< газовых и водопроводных сетей. Он включает в себя следующие nj граммы:

- решения задач анализа и гидравлического расчета установ!

. \

шегося' потокораспределения в распределительных сетях водо-газоснабжения;

- выбора диаметров участков кольцевой распределительной сег

- организации и управления данными для функционирования сег вых задач;

- диалоговая система расчета инженерных сетей, обеспечиваю! функционирование всех программ в составе единого комплекса.

Все программное обеспечение реализовано в операционной cps M^-DOS и (с некоторыми ограничениями) в HSX-11M на языках п] граммирования Фортран, Турбо-Паскаль и Clipper. Диалоговая ci тема может работать в составе АСУ ТП-,-САПР, АС ДУ водопровода и газовых сетей.

Материалы диссертации-опубликованы в следующих работах:

I. Гринчак Н.В. Диалоговая система расчета водопроводных ci тем: структура и .функционирование. - В сб.: Методы аналйза оптимального синтеза трубопроводных систем. - Материалы семи ра. Иркутск.: СЭИ, 1991.

2. Гринчак Н.В., Погребняк Б.И. Специализированная СУБД диа. говой системы диспетчерского управления и водопроводной сеты • В сб.:„Тезисы докладов III республиканской конференции " Мето, логические и прикладные аспекты систем автоматизированного п] ектирования." - Ташкент, 1987. •

3. Гринчак Н.В., Штельма О.В. Человеко-машинная система оп'

ьногЬ управления водопроводной сетью. - В сб. Тезисы докладов [альн|эго саминара "Совершенствование хозяйственного механизма :урсосберекения." - Пенза, 1990.

4. Евдокимов А.Г., Гринчак Н.В., Калилов У. Разработка и пемзование позиционно-списочного представления графа сети при ектиртовании инженерных сетей. - В.сб.: Вопросы вычислитель: и прикладной математики. - Ташкент: РИСО -АН УзССР, 1987, :.83, с.81-86.

5. Евдокимов А.Г., 'Гринчак Н.В., Жалилов У. Особенности ррс-а инженерных сетей в интерактивном режиме. В сб.: - АСУ и боры автоматики. г.Харьков 1989. вып. 90.

6. Редько А.Ф., Федоров Н.В., Ильченко A.A., Гринчак Н.В. Ме-ические указания по выполнению гидравлического расчета город-х газораспределительных систем к курсовому проекту " Газосна-ние городов - Харьков.: Харьковский филиал межвузовского играфического предприятия, 1986. - 56с.

7. Федоров Н.В., Гринчак Н.В., Воеводина М.Ю. Диалоговая сис-а диспетчерского управления водопроводной сетью. - В сб.: Те?— ti -докладов III республиканской конференции " Методологические рикладные аспекты сйстем автоматизированного проектирования"., вшкент, 1987.' /

3. Хренов A.M., Гринчак if.B. Методические указания ho применю адаптивных алгоритмов гидравлического расчета газовых се- . в,составе математического обеспечения АСУ ТП газоснабжения эдов. - Киев: РДМУ-204, УССР 04У - 85. - 28с.

Автор