автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Экспертная поддержка процессов проектирования и диагностики силовых трансформаторов

р Г Б ОД

ц вня teati

lia правах рукописи УДК 1..106:621.31:1

ВИНОГРАДОВА Людмила Владимировна

ЭКСПЕРТНАЯ ПОДДЕРЖКА ПРОЦЕССОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ДИАГНОСТИКИ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Специальность 05.13.12 — Системы автоматизации проектирования (энергетика)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иплиопо 190(3

Работа выполнена в Ивановском государственном энергетическом университете.

Научным руководитель —

доктор технических наук, профессор Попов Г. В. Научны й консультант —

кандидат технических наук Игнатьев Е. Б. Официальные о п и о н еит ы:

доктор технических наук, доцент Баков Ю. В., кандидат технических паук, доцент Голяков С. М. Вед у щ а я организация — АО «Ивэнерго», г. Иваново.

Защита диссертации состоится « » г.

в . {Ч часов па заседании диссертационного совета Д 063.10.01 Ивановского государственного энергетического университета но адресу: 153548, г. Иваново, ул. Рабфаковская, 34.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. р

•/ Ь 0 £1 шл Л

Автореферат разослан « /У. » . . . 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

ТАРАРЫКИН С. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТ»

Актуальность теми. Анализ' опыта эксплуатации трансформаторов показывает, что материальные затраты зависят . от качества проектных разработок и уровня квалификации обслуживающего персонала. В связи с этим особую актуальность приобретают работы, позволяющие осуществлять формализацию опыта специалистов и привтечение .его на- веек этапах жизненного цикле трансформатора. Это стало реальным в связи с развитием теоретических разработок в области искусственного Интеллекта, инженерии знаний.

Особенностью проектирования электротехнических обгектов, к которым относится трансформатор, является учет совместно протекающих и взаимно.обусловленных Физических процессов и внешних возмущения, очевидно, что все задачи оптимального проектирования многокритериальны по своему существу. Именно проблемы многокритериальной оптимизации являются наиболее трудноФпрмализуемым моментом проектирования трансформатора, от эффективности решения которых зависит, успех всего проектного решения.

Основной задачей эксплуатации электротехнического оборудования является обеспечение его надежности. Она достигается и поддерживается путем привлечения' автоматизированных систем диагностики и контроля, основу котррых составляют экспертное системы, оперирующие знаниями в данной предметной области, Гибкий, доступный для пользователя язык представления знаний позволит дать максимальную • отдачу от общения со специалистом в области диагностирования трансформаторов. Накопленные при этом взаимодействии знания, поддерживаемые аппара- . ■том обработки неполной информации, обеспечат достоверную оценку технического состояния объекта в реальных условиях эксплуатации.

Таким образом, решение проблем организации экспертной поддержки процессов проектирования и диагностики трансформаторов представляются актуальными.задачами. ■

Цель диссертационной работы и задачи исследования.' Цель работы заключается в разработке алгоритмов экспертной поддержки процессов диагностики и проектирования трансформаторов. Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решены следующие задачи:

- определена концепция организации экспертной поддержки;

- решена проблема экспертной поддержки принятия решения при многокритериальной оптимизации силовых трансфэрматоров;

- разработан способ Формализации языка представления знаний, позволяющий поддерживать семантически сложную предметную область;

- разработан математический аппарат, исчисления коэффициентов до-

верия, который является основополагающим компонентом функционирования машины логического вывода:

- практически реализована подсистема многокритериальной оптимизации адаптивной расчетной системы;

- разработана и реализована экспертная система диагностики масло-наполненного электротехнического оборудования.

На .защиту выносятся: . ..

1. Способ организации экспертной поддержки принятия решения при многокритериальной оптимизации силовых трансформаторов.

2. Способ формализации языка представления знаний о предметной области диагностики трансформаторов. .

3. Математический аппарат исчисления коэффициентов доверия фактов.

4. Организация системы ДИАГНОСТИКА.

Оснорньв методы исследования. При решении поставленный задач были использованы теория нечетких множеств, теория вероятностей, теория формальных систем, теория принятия решений, теория ' построения систем автоматизированного проектирования. •

Нов№? научные результата. Основными научными результатами работы являются:

- способ организации экспертной поддержки принятая решения при многокритериальной оптимизации силовых трансформаторов, основанный на использовании предпочтений ЛПР, й отличающийся .от известных, возможностью комплексного подхода к. решению данной проблемы: использование Формализованных качественных показателей при выборе варианта решения или их формализация Спо представленному ряду предпочтений) для дальнейшего применения; •

- способ.реализации языка представления знаний в семантически сложной предметной области, оригинальность которого заключается в создании информативной, компактной и удобной для пользователя базы знаний, структура которой способствует повышении скорости логического вывода:

- математический аппарат исчисления коэффициентов доверия фактов, поддерживающий логический вывод и в условиях неполной информации.

Практическая ценность работы, Значение диссертационной работы для практики 'заключается в следующем: .'.''.■

1. Способ принятия решений при многокритериальной оптимизации, предложенный в работе, положен в основу функционирования 'подсистема оптимизации адаптивной расчетной системы. Комплексный подход к вопросу экспертной поддержки оптимизационных расчетов позволяет формализовать знания и интуицию опытных специалистов и использовать их в аналогичных проектным ситуациях.

Я

2. Разработана экспертная система диагностики технического состояния маслонаполнеиного электротехнического оборудования ДИАГНОСТИКА, которая обеспечивает прогнозирование развития дефектов в условиях неполной информации и выдачу рекомендаций ' по дальнейшей эксплуатации оборудования. Практиирсксе V. сполпуивание сисгсмы позволяет повысить надежность электрооборудования за счет раннего обнаружения развития, дефектов и снижения вероятности субъективных ошибок обслуживающего персонала.

Реализация результатов работы. В основу диссертации положены научные и практические результаты, полученные автором в ряде научно-исследовательски« работ, выполненный в Проблемной научно-исследовательской лаборатории САПР Ивановского энергетического института в период 1986-1993 гг., а также в работая, проводимых по заданиям:

- 03.19. А. Общесоюзной научно-теинической программы 0.80.03. ГКНГ <1988-1990'гг.):

- "Разработка адаптивной системы автоматизированного проектирования" Мэжвузовской научно-технической программы " Перспективные информационные технологии в высшей школе " подпрограммы "Информатизация проектирования" <1992 г. ):•

' - "Разработка механизма экспертной поддержки в адаптивной САПР" 5 раздел республиканской комплексной программы "Исследование, разработка, освоение и выпуск мелкосерийной и малотоннажной наукоемкой продукции для отраслей народного хозяйства РСФСР" <1993 г.).

- "Разработка программного обеспечения диагностики и прогнозирования технического состояния электротехнического оборудования (ЭТО)" <1993-1995 гг.).

Результаты работы внедрены в АО "Ивэнерго", в АО "Ростовэнерго" и на Костромской ГРЭС в составе системы "ДИАГНОСТИКА", в Ивановском государственном энергетическом университете, а также в Ивановском 'инженерно-строительном институте.

■ ' Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались: на Всесоюзной научно-технической конференции "Современное состояние, проблемы и перспективы энергетики и технологии в/энергостроении" ( Иваново, 1989), на Республиканской' научно-технической конференции "Автоматизация проектирования в энергетике и электротехнике" С Иваново, 1991), на Второй Мэждународной научно-технической конференции "Актуальные проблемы фундаментальных наук" <Москва, 1994), на научном семинаре "Управление режимами электроэнергетическим систем" <Иваново, 1995).

Рубрикации. По теме диссертации опубликовано 7 научный работ. -

Структура и объем работн. Общий обгем работы составляет 169 страниц: из ник: 26 страниц с рисунками и 36 страниц приложений.

ОСНЭВНЗЕ СОДЕРЖАЩЕ РАБОТЫ

Диссертационная работа состоит из введения, четырем глав, заключения и приложений. Во введении определены цели и задачи ; работы, обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы основные положения, выносимые,на защиту.

В первдй главе проводится анализ предметной области исследования, изучактся проблемы интеллектуализации автоматизированная систем, рассматриваются различные существующее подходы к экспертной поддержке, уточняются задачи диссертационной работы.-

Трансформатор, как объект проектирования, практически не имеет "белых" пячен. Раяее удалось формализовать многие этапы его концептуального создания. При этом вопрос принятия решения при многокритериальной оптимизации трансформатора рассмотрен не в полной мере. Известна попытка разработки механизма выбора при многокритериальной оптимизации в работах. В.И. Бутовского. Предложенный им алгоритм принятия решений основан на привлечении помои^ экспертов, выраженной- в предоставленной ими системе предпочтений. Подобный подход имеет ограниченный диапазон использования, т.к. точное решение может быть получено только в случае транзитивного (непротиворечивого) ранжирования.

Необходимость применения формализованных инженерных знаний б САПР обусловлена невозможностью учета многих свойств проектируемых изделий в виде количественных показателей, что становится одной из •причин низкого качества проектных решений, . Поэтому совершенствование механизмов принятия решений.при проектировании трансформаторов позволит решить эту проблему.

Отслеживать поведение объекта в 'реальных условиях эксплуатации призваны системы технической диагностики. Основу практически каждой такой системы составляет- экспертная подсистема, базирующаяся на знаниях о предметной области диагностики. Исследование предметной области диагностики трансформаторов 'Показало,' что уровень решения проблемы, обеспечиваемый инструментальными экспертными . системами, является приемлемым для принятия решения по дальнейшей эксплуатации оборудования/ Разработка гибкого языка представления, знаний обеспечит эффективное взаимодействие основных компонентов экспертной системы, а наличие корректного механизма логического вывода, поддерживавшего неполную информацию, значительно расширяет область применения подобных систем.

В идеальном случае, создание надежных. трансформаторов - результат глубокой взаимосвязи процессор проектирования и диагностики.

Вторая глава посвящена решению ряда трудноформалиэуемых проблем принятая решений при проектировании трансформаторов, одной из которой является выбор решения при многокритериальной оптимизации.

Многообразие, а часто противоречивость различных требования, неполнота информации,, некзьятгтсгп«ость проектировщиков, неточность используемых моделей неизбежно приводят к тому, что субъективный процесс принятия решений в ряде случаев имеет некорректный характер. Предлагаемый математический механизм устраняет вышеуказанные недостатки.

Пусть Р - множество Парето-оптимальных вариантов решения: Р = Ч Х|.=Сх,, .... хг.) I I - 1,.и >, где Х - вариант решения;

т - количество, рассматриваемых вариантов (мощность множества Р);

1 - количество переменных, характеризующих единичный вариант решения.

Вопрос выделения критериальных параметров проектирования является наиболее важным и сложным. Как. правило, аналогичные проектные ситуации характеризуется одним и тем т списком критериальных параметров. • • ■. • .

Примем, что К - множество критериев Формирования множества Р:

К - С к,, .... ка ). К = X.

где п - количество критериальных параметров.

.Задача принятия решения сводится к поиску такого 1, что

1 е [1,щ], п » тахСЮ, п. е (?, г.- «Ю,

где г - комплексная свертка значений критериев одного варианта;

й - множество комплексных сверток критериев рассматриваемых вариантов; ..■'•■

Г - Функция получения комплексной свертки. .

Весь дальнейший анализ ориентирован на привлечение внешней экспертной поддержки, которая выражается в формировании лицом, принимавшим решение (ЛПР), системы коэффициентов-приоритетов критериев А,з, причем: а

£ Ь ■ - 1-

• ■ 4 =1

Для нахождения комплексной свертки г применяется метод попарных сравнений, суть которого сводится к построению матриц М бинарных отношений предпочтения или неразличимости значений критериальных параметров и коэффициентов-приоритетов критериев..

Значение комплексной свертки 1-го варианта будет определено:

П - Г СОсСЛ -ОД 13), * /

где Ос - матрица собственных чисел матрицы бинарных отношений коэ4^ фициентов, приоритетов критериев: 0J - матрица собственных чисел матрицы бинарных отношений значений критериальных параметров. После определения значений комплексных сверток всех вариантов в множестве Р, выбор оптимального варианта X не представляет особого труда, т.к. он будет иметь максимальное значение свертки г - гаах(й). Легко получить отображение X < хс | 1=1..к> на X':

X' - <хЧ1 хЧе X, 1-1..к. V 1 тг > п.+1, V 1 хЧ >- хЧ-и >• На практике нередко опытные проектировщики испытывают затруднения в' установлении количественных значений коэффициентов приоритетов критериев.'Для них гораздо легче проранжировать множество неу-лучшаемых вариантов (или его часть), отметив варианты с- убывающей, по их мнению, полезность». Таким образом, на основе-указанного ряда вариантов решения, необходимо определить значения коэффициентов приоритетов критериев а,).

■ Определение, значений коэффициентов-приоритетов критериев. по соответствующему ранжированию вариантов решений, пр-сушэству, является решением обратной задачи. Для ее реализации- необходимо решить следующую систему уравнений й неравенств:

Л12ц + *з21г + • • .+ /К21К. - и4,

и2,

А,2л1 + Аг2ог + V •+ АК2ак - Чп., к.

Е к] .. 1, ' и, > и* > ... > "Цл.

где п ■- количество проранжированнык вариантов решения; к - количество критериев оценки вариантов: к) . - значение коэффициента приоритета З-го критерия: Ц, - полезность 1-го варианта; . -211 ~ приведенное значение 1-го критерия 1-го варианта: Мгпах - Ус ^ -'

21 Л « -—-:-- ,

Ыгпак! - «тд^

где ии - значение 1-го критерия 1-го варианта.

(1)

а

Решение системы Ш определяется методом перебора веек возможных сочетаний значений коэффициентов приоритетов ..... *а). путем изменения Ь} от 0 до 1 с Фиксированным шагом. Анализ влияния величины шага изменения л на точность и скорость вычислений показал, что значение этого шага не'следует приникать меньшим 0.01, т.к. вре-

решения системы возрастает в геометрической прогрессии от количества критериев, а получаемая точность («счета яйлЯется избыточной в данной постановке задачи.

Предлагается оригинальный способ решения задачи переборного типа, в которой мощность предоставленного множества Р и количество критериев - переменные величины. Решение основано на использовании Метода рекурсии.

Иногда представленное ранжирование вариантов не обеспечивает сходимости процесса нахождения коэффициентов приоритетов. В роботе приведен способ- решения данной проблемы за счет понижения полезности варианта, вносящего расхождение в процесс.

Предложенный метод исследования и принятия решения весьма эффективен, поскольку полученное на его основе ранжирование вариантов носит формализованный характер, делающий процедуру принятия решения для ЛПР прозрачной и наглядной. ' .

Другой проблемой, при проектировании трансформаторов является задача" элективного раскроя электротехнической стали. Ее Формализация дает возможность решения проектно-конструктЪрских задач в комплексной постановке, например, выбор диаметра.стержня магнитопровода и Формирование сечения стержня с' учетом минимальных отходов электротехнической стали ("раскрой сам на себя") и т.д. •

В трансформаторном производстве обычно совмещаются продольный и поперечный раскрои (ПДР и ПНР соответственно).

■ Для ППР задача Формируется в следующем виде-'

ла (и

.1Л1п(2) » г(х1, х.-г, .... Хггд) > Е ( Ехи-уи - БО, (2)

'.,'.'••.' I =1 1 =1

когда.множеству А - -Ср,, рг.....Рпа1 V ц е А >, рс » (bt.at.St)

ставится а соответствие множество В - V», .... Упв| V Уе е В>

' Уе »-сСсц, Сев.....Сет.) Л к « (кеГ. ке». •. кет.),

где 2 - общий излишек пластин (по количеству), получаемых при ППР; Р1 - пластина 1-го типа: длиной , шириной Ьс и потребность» Бс' т - .кодииестео,-пластин, нарезаемым иэ-одной заготовки: па -■количество типоразмеров нарезаемых пластин при ППР:

ги - количество способов получения пластины одного типоразмера: пЬ - количество стандартным ножей: '

XI¡- количество заготовок длиной , пропускаемых через стандартный нож V? •

Ус л — количество пластин одного типоразмера, получаемых из одной заготовки: •

Ус - стандартный нож 1-го типа, обеспечивающий получение кет, пластин шириной с>,т, выкраиваемых за один раз. . Решение задачи (2) осуществляется ь два этапа. На первом - формируется соответствие:

рь —> 1л.. V 1 6,(1, ..... па}, где IX - множество пар СI, т). I « {' 1.....пЬ->,

ПрИ.11,1») ^ <—> Ьс » Сига-

11а втором этапе минимизируется Функционал 2. ~ ПДР по временному фактору делится' на опережающий и текущий. Постановка задачи опережающего [|ДР имеет вид:

тПи.Ю (3)

при 0 * хи * Ми 1 е {1, ..., п>,

п IV А

£ xi << 1, в - е ьт < о v к - >: ь1хь > о, (, -1 .1-1 ''(.-!

где К - критерий.эффективности,как правило:

а

К * Р(х1, х2.....Ха) "5 - £ кц.Х1,

I =1

' ' . Мс = ю1пС№, Ц Р(,), при. 5 - №,ЬЧ1, < Ьи,

где Б - технологическая ширина рулона стали (полная ширина рулона стали минус две ширины технологической кромки): • xi -'количество рулончиков шириной 1н»

Ь - максимально допустимое число ' рулончиков, выкраиваемых иэ

одного рулона стали (технологический параметр): О - максимально допустимый отход стали (по ширине): П - количество видов рулончикоб: ' .

~ максимальное необходимое количество рулончиков данного вида. Задача (3) решается методом рационализированного перебора. При этан эа счет развитой системы ограничений объем области поиска незначительно превышает объем допустимой области.'. Алгоритм перебора реализован'в виде последовательных этапов, число1которых определяется алгоритмически из условии: '

а ги 1

£ Г>1 <ЗЛ ): Ь|. > I. ы ' ' I

Н

Функционирование технологической подсистемы основывается на развитой базе данных, от актуальности' которой зависит эффективность предложенных системой решений.

. В тоетьг0 глав? рассматриваются вопросы Формализм ши аэ^ка грсд-ставле:.ч:я знаний и разраоотки способа реализации отдельных функциональных компонентов экспертной системы, предназначенной для поддержки принятия решений при диагностики трансформаторов.

Под понятием языка представления знаний определяется совокупность способа представления математической модели предметной области, формы реализации знаний и механизма логического вывода.

Структурно - параметрическое описание математической модели предметной области диагностики представляет собой объединение кортежей атрибутов: а

Р - U Pi - Р, и Р* и ... и Ра, 1=1

где Pi - кортеж, или упорядоченное множество атрибутов, в котором каждый атрибут занимает строго определенное место;

1 - номер Кортежа, 1 е { 1.....и )!

п - количество кортежей.

а - < Pi1, Ps1,.... Pi <-..;.. Рк<- I k < га }, Vp [p e P], где kt - количество атрибутов в 1-ом кортеже; V 1 [ku < ml: m - максимальное количество атрибутов в кортеже. Строгое расположение атрибута в кортеже обеспечивает быстро© вычисление адреса содержимого любого атрибута. Кортежи атрибутов СРО связаны мажду собой в иерархическую структуру с помощью "управляющих" параметров, находящихся в кортежах более высокого уровня.

. База знаний (БЗ) разработанной экспертной системы R:;

R « { Ru>, Ri. - < [QJ, tVu], Ft >,

где Ri - i-oe правило продукционного типа; Ci, - условие применения 1-го правила: Vt — промежуточные переменные 1-го правила; Ft - тело правила.

Разработана следующая форма реализации знаний: <тело правила» ::« С [F п|\едт»еылха_1 THEN) С IF п1\едп»оьила_2 ТНЕМ С IF ... 1 [ELSE зсис.иоче«ав._2] [ELSE ...1.

Предложенная форма реализации знаний обладает рядом существенных преимуществ:

- наличие в теле правила разделов "ELSE" обеспечивает наглядность при его составлении:

- в разделах "^ок-х«ненив._1" и "£ак-иочемие._2" могут означиваться разные атрибуты предметной, области:

- возможность поддержки вложенных конструкций логических операторов увеличивает информативность правил, а распределение предпосылок при этом ведет к сжатию БЗ: .

- предпосылка может быть распределена между условием применения правила и (или) элементарными предпосылками условных операторов, что позволяет агрегировать элементарные правила.

Первичным толчком для инициализации машины логического вывода будет Формулировка желаемой цели (или целевой функции). Иэ всего множества атрибутов предметной области выделяются те, значения которых должны быть определены (или уточнены) в процессе' взаимодействия с экспертной системой. Эти атрибуты объединяются в базу целей (А): А • ( Р1 | V Р1 е Р }.

Атрибуты, значения которых известны, объединяются в базу фактов (БФ) Р:

Р - < р1 | v рс е Р >. при А П Р - 0.

Каждое правило (Ю на семантическом уровне осуществляет отображение некоторого входа X в выход У. .то есть реализацию некоторой функции:

й : С => X —» У. с

где С - логическое выражение, определяющее условия,." при выполнении которых возможно определение У из X (может отсутствовать);

X - множество входных атрибутов правила: ;

X - V хч е Р>, X = Т:

У - множество определяемых атрибутов:

■ У * {у».,.,уе|-V уе е Р>: '■

Г - функция реализации, по которой, зная атрибуты X, можно определить атрибуты У.

В общем случае процесс вывода представляет иэ себя обход дерева решений, ветвистость которого зависит от сложности структуры предметной области и от качества (корректности) БЗ. Разросшееся семантическое дерево решений, как правило, содержит тупиковые ветви вывода. С учетом вышесказанного и для значительного сокращения машинных ресурсов (времени вывода, оперативной памяти) предлагается отказаться от полного построения пространства поиска решения за счет

применения прямого направления вывода, т.е. вывода от фактов к цели.

Все пространство решений можно представить в вида графа, содержащего атрибутные и предикатные вершины (соответствуют отношениям атрибутов). Возбуждение атрибутной вершины (атрибут принадлежит БФ) приводит к возбуждении вокруг гр6я все;: связей с предикатными вершинами, из юторых формируется "слой" правил Б:

Б « (М Уйс 3 .еч. с X,- аь € Р > , где ас - атрибут возбужденной вершины графа.

Из всего множества Э Необходимо выделить те правила, активизация который возможна при данном конкретном состоянии базы фактов. Для этого применяется система правил определения возможности активизации:

- для возможности'активизации правила необходимо, чтобы все входные атрибуты правила (X) принадлежали базе фактов (И), а в случае вхождения в (X) атрибутов второго рода, необходимо чтобы и уп|>авляю-щие атрибуты структуры Ю входили в нее;

■ - правило, содержащее логическое условие применения (С), оказывается способным к активизации только в том случае, если есе атрибуты, входящие в (С) •, принадлежат базе фактов и (С) при этом принимает значение "истина".

Все "слоевые" правила, для которых доказана возможность активизации, пропускаются через интерпретатор, результатом Функционирования которого является инициализация атрибутов предметной области.

Различает два типа инициализации атрибута ас - ' первичная ( ас неопределен) и вторичная ( «= Р), а также две ситуации инициализации атрибута - в рамках одного "слоя" и в разных "слоях" правил. Вторичная инициализация атрибута в одном слое служит определяющим условием организации ветвления логического вывода, которое поддерживается специальным структурным стеком. В главе определены правила поддержки данного стека.'

Условием окончания циклического процесса вывода служит или инициализация всех элементов базы целей (целевой функции), или определение неразрешимости задачи.

Для оценки результатов функционирования механизма логического вывода введено понятие коэффициента доверия (КО) - это субъективная величина, отражающая степень уверенности в "паре": <атрибут,- значение>, <правило - факт> и т.д. -

Принято, что КР определен на интервале СО,100].

Предварительный коэффициент доверия факта•КГХ Гр), выводимого через арифметическое выражение, зависит от КО .атрибутов, входящих в него, и равен минимальному их них: К1ХМ). Если же на инициализацию атрибута накладывается логическое условие, характеризующееся К1ХШ,

то КГХ Fp) соответственно корректируется:

косм) ■ kdcu)

KDCfp) - -—--..

• 100 ■ : Логическое выражение, так же как и логическое' .условие применения. являются совокупностью бинарных логических отношений. Правила определения KLXU) единичного бинарного отношения приведены в таблице 1. ....

Коэффициент доверия 1-го Факта, определяемого j-ым правилом, вычисляется: • ;

■ kíxrj ) '■ ккс.,) • кгхг|>) ■

KD'iTt.) = ——-------:- ..

.10000 '

где KDCRj)'- коэМицирнт доверия правила: ■

KIXCj) - коэффициент доверия'логического условия применения правила: • , ■'■■'"■ KíXfp) - предварительный ko^iWmuhpht доверия Факта.

■ Таблица 1

операнд А onepoh« B отношение результат • KO CU) результата

TRUE ■ FALSE A aivj В FALSE ■ КГХ В) • ,

то if: TRUE • A and В ' TRUE ' юПчГ КГХА).КГХВ'1]

FALSE FAI SE A and В FALSE m«x[KDCA).'KLXB)l

F Ai SE TRUE A and. В FALSE КГХ'А)

TRUE •FALSE A or В TRUE коса)

true true A or В • ' TRUE maxtKLXAi.KDCB)]

' FA1.SE FAI SE . A or В . FALSE mint КЕХ А). КГХ В>]

fai.se . true A. or В • TRUE .. KDCA) .

Таким образом, обобщенный коэффициент доверия 1-го факта КК*Ч), выведенного правилом, определяется по 14]'.. •

Из (4)'следует, что привлечение правила в процесс вывода может как снижать'коэффициент доверия Факта,так и его надшивать! При достижении условия КГХП = 0. атрибут становится неизвестным и: удаляется, из базы Фактов. •

Предложен.графический, подход к определению коэффициентов доверия логических выражений, содержащих неопределенны« атрибуты Г базы Фактов р, т.е 2п(Г) с [ГптЛ'шах]. ■

1Я

KD'(ft), если факт определяется впервые;

CKDCfiMOO + KD4f(,)-100 - WXfO-KD'CftЛ-100 ------, если факт

KÍX i\)

К(ХГ|,)• ЦП'(Г-.) подтвержден;

ККГс) и формирование ветвления вывода, если факт не подтвержден в рамках одного "слоя" правил;

окончание вывода по ветви, если факт не подтвержден.

рассматривается структура системы ДИАГНОСТИКА (рис.1) и основные ее характеристики.

Разработанная система предназначена для использования в составе энергосистем и крупных энергопредприятия для поддержки принятия решения по техническому обслуживанию тслонаполнеиного электрооборудования. Автоматизированная система позволяет:

- проводить комплексную оценку состояния функционирующего электрооборудования на основе данных испытаний и контрольных замеров, а также им автономный анализ:

- автоматически получать дайные концентраций газов с хроматографа типа "Цвет":

- выдавать рекомендации по дальнейшей эксплуатации данного оборудования;

- протоколировать результаты испытаний и предложенных рекомендаций;

- обеспечивать графическую интерпретацию динамики изменения контролируемых параметров;

- хранить информацию о предприятиях энергосистемы, оборудовании предприятий, паспортные данные оборудования и данные замеров и испытаний;

- Формировать и корректировать методики диагностирования:

- генерировать и в дальнейшем легко изменять модель предметной области диагностирования.

В настоящее время система позволяет проводить анализ следующих данных испытаний маслонаполненного оборудования: хроматографическо-го анализа растворенных в масле газов, измерения сопротивления изоляции, измерения диэлектрических потерь изоляции, измерения сопротивления обмоток, измерения потерь холостого кода, химического анализа масла, измерения сопротивления короткого замыкания и осуществлять комплексный анализ.

Рис. 1 Структура'системы ДИАГНОСТИКА

Результатом проведения анализа является протокол, в который входят сообщения о данных испытаний, наличии и виде предполагаемого дефекта, рекомендуемых мероприятиях по дальнейшей эксплуатации оборудования и действиях по уточнениям дефекта. • ■ . Возможность машины логического вывода экспертного компонента Системы ДИАГНОСТИКА осуществлять поиск решения, основанный на привлечении неполных данных, подтверждает преимущества ее применения в реальных условия эксплуатации электрооборудования. •. ' ■ •

В системе ДИАГНОСТИКА используются данные двух типов: внешние и собственные.' Они различаются способом хранения.назначения и доступа. Внешние данные системы ДИАГНОСТИКА хранятся в файлах стандартного с(ЬГ - Формата. Их поиск и обработка, .по сравнению с собственными, происходит дольше из-за неэффективного способа-хранения с!ЬГ - формата, но, благодаря им, программный комплекс становится открытым и может быть плавно вписан в АСУ энергетических систем и предприятий. Внешние данные играют роль средства информационного обмена с окружающим миром. ".'•'''

. Программный комплекс разрабатывался как система открытого типа, т.е. обеспечена возможность его развития без участия разработчиков.

Данная возможность базируется на привлечении предложенного способа Формализации языка представления знаний. Последующая доработка некоторых функциональных элементов системы позволит превратить программный комплекс в инструментальную систему для создания прикладных экспертных систем.

Систем.! написана на языке Borland Pascal 7.0 и функционирует под управлением DOS. Диалоговый процессор, использующий средства библиотеки Super Vision, обеспечивает стандартный графический интерфейс (аналогичный Windows) и поддерживает драйвер "мыши".. Бее диалоговые формы содержатся в файле, ресурсов и легко трансформируются без изменения кода программы с помощью стандартного редактора ресурсов.

• СОТ)ВН№ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВИЗОДЫ РАБОТЫ •

1. 0щ>еделена концепция организации экспертной поддержки процессов проектирования и диагностики трансформаторов.

2. Разработан механизм экспертной поддержки принятия решений при многокритериальной оптимизации трансформаторов. В отличии от предложенных ранее, данный механизм осуществляет комплексный подход: реализует возможность использования формализованных качественных показателей при выборе варианта решения или позволяет их формализовать (по представленному ряду предпочтений) для дальнейшего применения.

3. Механизм экспертной поддержки принятия решений положен в основу подсистемы оптимизации адаптивной, расчетной системы АРС, разработанной в ПНИЛ УИ САПР ИГЭУ.

4. Разработана автоматизированная система ТИП раскроя электротехнической стали, осуществляющая принятие решения по загрузке оборудования с оперативным учетом производственных возмущений, получение кваэиоптимального результата при максимально возможном обеспечении требований непрерывности, поточности и цикличности производства..

5. Предложен и реализован математический аппарат исчисления-коэффициентов доверия фактов.. Он позволяет устанавливать коэффициенты доверия фактов,- активизируемы« правилами, и обеспечивает возможность поддержки неопределенных фактов.

6. Предложен способ формализации языка представления знаний, обеспечивающий сопровождение семантически сложной предметной области. Разработанная форма реализации языка способствует созданию информативной целостной БЗ, что ведет к значительному увеличению скорости логического вывода.

7. Нзшина логического вывода, при поддержки математики . коэффициентов доверия. Функционирует в условиях неполных знаниях о предметной области. Предложенный способ организации машины' обеспечивает

возможность исследования ветвящегося пространства поиска ■ по нескольким целевым атрибутам и тем самым гарантирует нахождение наиболее достоверного решения. • ■

8. Разработана система диагностики маслонаполненного электротехнического оборудования, прогнозирующая его техническое состояние. Система ДИАГНОСТИКА позволяет повысить . надежность контролируемого оборудования за счет раннего обнаружения развития•дефекта и своевременного проведения профилактических мероприятий.,

9. Использование формапиэованных квалифицированного опыта и качественных знаний на этапах проектирования и диагностики трансформатора позволит значительно снизить материальные ''затраты при его эксплуатации.

Разработанная при участии автора система ДИАГНОСТИКА внедрена в АО "Ростовэнерго" (г.Ростов), в АО "Ивэнерго" (г.Иваново), а также на Костромской ГРЭС (г.Волгореченск). Адаптивная расчетная система внедрена в учебный процесс ИГЭУ и ИИСИ и используется для выполнения лабораторных работ и курсовых проектов.

Содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. Вавинов Е.В., Виноградова Л.В., Попов Г.В. К вопросу создания персональной подсистемы технолога для предприятия трансформато-ростроения.// Изв. вузов. Электромеханика. -1990.- N6.- с.105-108.

2. Беэбородова И.А., Виноградова Л. В., Попов Г.В. Комплексная САПР для проектирования трансформаторов класса 35 кВ /Тезисы - докладов VIII всесоюзной научно-технической конференции по трансформато-ростроению. - Запорожье, 1990.

3. Адаптивная расчетная система автоматизированного проектирования: Метод, указания к лабораторным работам по курсу "Основы САПР" и курсовому и дипломному проектированию /Подгот. Игнатьев Е.Б., Виноградова Л.В.; Попов Г.В. ИГЭУ.- Иваново, 1993. - 52с.

4. Виноградова Л.В., Игнатьев Е.Б., Попов Г.В. Адаптивная расчетная система автоматизированного проектирования (АРС) // Вторая Международная научно-техническая конференция "Актуальные, проблемы фундаментальных наук": Сб.-докл. /М: ¡С1У. - 1994. - т.6. - с.53-65.

5. Виноградова Л.В., Игнатьев Е.Б., Попов Г.В. Об организации расчетного проектирования энергетических объектов. У/ Энергетическое строительство. - 1994. - N2. - с. 52-52. ■

■ 6. Система диагностики силовых масляных трансформаторов: Информационный листок. / Л. В. Виноградова, Е.Б. Игнатьев, В,Н. Ларионов, Г.В. Попов. Иваново:ЩГИ, 1995. 4 с. С Серия Р44.29.29. - N25-95).

' 7. Разработка системы диагностики силовых масляных трансформаторов / Виноградова Л.В., Игнатьев Е.Б., Ларионов В.И., Попов Г.В. // Научный семинар "Управление режимами электроэнергетических систем": Тезисы докладов. /Иваново: ИГЭУ. 1995v - .с. 31.