автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Математические модели теплоснабжения зданий с автономным источником тепла

Основные результаты диссертационного исследования можно сформулировать следующим образом.

1. Разработана методика построения математических моделей системы теплоснабжения зданий с автономными источниками тепла на основе уравнений тепловых балансов с осредненными значениями температур в каждом элементе.

2. Предложена иерархия математических моделей, описывающих энергоэффективность различных систем теплоснабжения и позволяющая моделировать как отдельные элементы системы, так и системы теплоснабжения в целом с помощью автономных систем дифференциальных уравнений. Для этой системы моделей разработана программная поддержка.

3. Для анализа работоспособности и оценки точности моделей, описывающих теплоснабжение отдельных помещений, предложены методы аппроксимации процессов управления теплоснабжением.

4. Сформулированы условия существования стационарных и нормативных тепловых режимов систем теплоснабжения и получены аналитические зависимости для их расчета.

5. Показана возможность полного и наглядного описания областей устойчивости систем первого-пятого порядков в пространстве коэффициентов характеристического уравнения или их преобразований.

6. Показаны возможные пути решения обратной задачи устойчивости -отыскания параметров исходной системы (с дополнительными условиями, специфическими для нее) по коэффициентам характеристических многочленов, выбранных по условиям устойчивости.

119

7. Предложен механизм решения систем обыкновенных дифференциальных уравнений, описывающих процессы теплоснабжения в области колебательной устойчивости.

Рекомендации к использованию

1. Компьютерное моделирование теплотехнических процессов различных видов систем теплоснабжения с автономным источником тепла.

2. Расчет тепловых потерь и их оптимизация в каждом элементе Системы теплового снабжения.

3. Проведение теоретических исследований на этапе проектирования различных зданий и сооружений и выбора источников тепла.

Заключение

1. Алексеев В.М., Тихомиров В.М., Фомин C.B. Оптимальное управление. -М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1979. -429 с.

2. Арнольд В.И. Обыкновенные дифференциальные уравнения. -М.: Наука, 1971.-240 с.

3. Батухтин В.Д., Майборода JI.A. Оптимизация разрывных функций. -М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984. -208 с.

4. Беллман Р., Гликсберг И., Гросс О. Некоторые вопросы математической теории процессов управления. -М.: ИЛ, 1962. -336 с.

5. Беллман Р., Дрейфус С. Прикладные задачи динамического программирования.-М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1965. 460 с.

6. Беллман Р., Энджел Э. Динамическое программирование и уравнения в частных производных. -М.: "Мир", 1974. 208 с.

7. Болтянский В. Г. Математические методы оптимального управления. М.:Наука, 1969-408 с.

8. Бродач M. М. Теплоэнергетическая оптимизация ориентации и размеров здания. //Научные труды НИИ строительной физики. Тепловой режим и долговечность зданий. М., 1987

9. Ван дер Поль Б., Бреммер X. Операционное исчисление на основе двухстороннего преобразования Лапласа. М.: Иностранная литература, 1952.- 506 с.

10. Варга Дж. Оптимальное управление дифференциальными и функциональными уравнениями: Пер. с англ. /Под ред. Гамкрелидзе Р.В.- М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1977.- 624 с.

11. И. Васильев Ф.П. Численные методы решения экстремальных задач. -М.: Наука, 1988. -549 с.

12. Владимиров B.C. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1981. -512 с.

13. Волков М.А., Волков В.А. Эксплуатация газифицированных котельных. -4-е издание, переработанное и дополненное. М.: Стройиздат, 1990.-256 с.

14. Волкова В.Н., Денисов A.A. Основы теории систем и системного анализа. -СПб.: Издательство СПбГТУ, 1999. 512 с.

15. Волынский Б.Н. Конструктивные решения энергосберегающих зданий. //Энергосбережение №4, 2001 с. 52-55.

16. Гантмахер Ф.Р. Теория матриц. М.: Наука, 1967. - 575с.

17. Герасимов А.Н., Иванов В.М. Условия устойчивости систем управления с нестабильными параметрами //Приборостроение. 1990. - №7. - т.ЗЗ. -С.14-18

18. Герасимов E.H., Почтман Ю.М., Скалозуб В.В. Многокритериальная оптимизация конструкций. Киев; Донецк: Вища шк. Головное издательство, 1985. - 134 с.

19. Гноенский J1.C., Каменский Г.А., Эльсгольц Л.Э. Математические основы теории управляемых систем.-М.: Наука, 1969.- 512 с.

20. Гордиенко Б.И., Жак C.B., Мирская С.Ю.О некоторых технических приложениях эконометрики. //Деп. В ВИНИТИ 02.06.99, № 1771-В99

21. Грудзинский M. М., Ливчак В.И., Поз М.Я. Отопигельно-вентиляционные системы зданий повышенной этажности. М.: Стройиздат, 1982.

22. Гутер P.C., Овчинский В.В. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта. -М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы., 1970. 432 с.

23. Делюкин A.C. Концепция реконструкции системы теплоснабжения Приморского района Санкт-Петербурга. //Энергосбережение №6, 2001 с. 42-45.

24. Денисов A.A., Колесников Д.Н. Теория больших систем управления. -JL: Энергоиздат, Ленинградское отделение, 1982.-288 с.

25. Дончев А. Системы оптимального управления: Возмущения, приближения и анализ чувствительности: Пер. с англ.- М.: Мир, 1987. -156 с.

26. Ельцов В.А. Использование энергоэффективных технологий в Смоленской области. //Энергосбережение №1, 2001 с. 10-14.

27. Жак C.B. Математические модели менеджмента и маркетинга. Ростов-на-Дону: ЛаПО, 1997. - 320 с.

28. Жак C.B. Задачи оптимального управления. Ростов-на-Дону: Изд-во РГУ, 1983.-35 с.

29. Жак C.B., Мирская С.Ю. Системный анализ, система моделей и многокритериальные задачи в экономике. //Системный анализ в экономике. Материалы 2 межвузовской конференции «Системный анализ в экономике», Таганрог, 2001, с. 20-25.

30. Жак C.B., Мирская С.Ю., Сидельников В.И. Оптимизационные задачи теплоснабжения помещений. //Деп. (ВИНИТИ) № 1065-В2001, 24.04.01

31. Жак C.B., Мирская С.Ю., Сидельников В.И. Экономичный обогрев помещения как задача оптимального управления. //Информационные технологии и системы. Выпуск 4, ВГТА, Воронеж, 2001, с. 133 138.

32. Жак C.B., Мирская С.Ю., Шидакова Н.Б. Модели принятия решений по нескольким критериям предпочтения. //Сборник научных трудов. Том 1. Математическое моделирование эколого-экономических систем, Кисловодск, 1997, с. 49-51.

33. Жак C.B., Сидельников В.И., Мирская С.Ю. Структура распределения тепловой энергии при анализе теплоснабжения отдельного помещения. //АВОК №4, 2002, с. 66-70.

34. Жак C.B., Мирская С.Ю., Сидельников В.И. Прямая и обратная задачи устойчивости генерирование параметров системы теплоснабжения. Известия вузов. Северо - Кавказкий регион. Естественные науки. 2003. № 1.

35. Железнов И.Г. Сложные технические системы (оценка характеристик): Учебное пособие для технических Вузов. -М.: Высшая школа, 1984. 119 с.

36. Загускин В.Л. Справочник по численным методам решения алгебраических и трансцендентных уравнений. -М.:Гос. изд-во физико-математической литературы, 1960.-216 с.

37. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям.- М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1976.- с. 576.

38. Кини Р.Л., Райфа X. Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещения: Пер. с англ./Под ред. И.Ф. Шахнова. М.: Радио и связь, 1981. - 560 с.

39. Кобринский Н.Е., Кузьмин В.И. Точность экономико-математических моделей. М.: Финансы и статистика, 1981. - 255 с.

40. Коркин В.Д. Системы водяного отопления с радиаторами. //АВОК №4, 2002, с. 56-62.

41. Кононенко А.И., Мильман В.Д. Численный метод нахождения асимптотически устойчивых решений системы обыкновенных дифференциальных уравнений. //Доклады академии наук СССР, том 167, №4, 1966. с. 739-742.

42. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1970. -720 с.

43. Коробейник Ю.Ф., Табунщиков Ю.А. Об одной изопериметрической задаче и ее приложениях. //Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказкий регион. Естественные науки. №1, 2002. -с. 23-27.

44. Курош А.Г. Курс высшей алгебры. Изд. 4-е, переработанное. М.: Гос. изд. технико-теоритической литературы, 1955. 380 с.

45. Лапир М.А. Итоги отопительного сезона и направления работ по подготовке к зиме 2002-2003 годов.//Энергосбережение №2, 2002, с. 4-6

46. Ж. Ла-Салль, С. Лефшец. Исследование устойчивости прямым методом Ляпунова. -М.: Мир, 1964.

47. Ливчак В.И. Стратегия энергосбережения в жилищно-коммунальном хозяйстве и социальной сфере. //АВОК №6, 2001, с. 10-16

48. Ливчак В.И. Энергоаудит и энергетическая паспортизация жилых зданий -путь стимулирования энергосбережения. //АВОК №2, 2002, с.8-15.

49. Ливчак В.И. Энергосбережение при строительстве и реконструкции жилых зданий в России. //Энергосбережение №5, 2001 с. 32-37.

50. Лионе Ж.-Л. Оптимальное управление системами, описываемыми уравнениями с частными производными: Пер. с фран. /Под ред. Гамкрелидзе P.B. М.: Мир, 1972. - 414 с.

51. Лэсдон Л. Оптимизация больших систем.-М.: Наука, 1975. 432 с.

52. Мартинсон Л.К., Малов Ю.И. Дифференциальные уравнения математической физики. -М.: Издательство МГТУ, 1996. -368 с.

53. Матвеев Н.М. Методы итегрирования обыкновенных дифференциальных уравнений. -М.: Высшая школа, 1963. -548 с.

54. Матросов A.B. Maple 6. Решение задач высшей математики и механики. -СПб.: БХВ-Петербург, 2001. 528 с.

55. Методы исследования нелинейных систем управления/Под ред. Я.З. Цыпкина. М.: Наука, 1983. - 240с.

56. Мирская С.Ю., Сидельников В.И. Дифференциальные уравнения процесса теплового обмена в системе теплоснабжения. Компьютерное моделирование. Экономика. М.: Вузовская книга, 2002.

57. Мирская С.Ю. Квазирелейное управление теплоснабжением. //Вестник РГУПС №2, 2002, с. 141-147.

58. Мишина А.П., Проскуряков И.В. Высшая алгебра (линейная алгебра, многочлены, общая алгебра). М.: Наука, 1965, - 300 с.

59. Моисеев H.H. Математические модели системного анализа. -М.: Наука, 1981.-488 с.

60. Мордухович Б.Ш. Методы аппроксимаций в задачах оптимизации и управления.-М.: Наука. Гл. ред. физ-мат. лит., 1988. -360 с.

61. Морозов В.П., Дымарский Я.С. Элементы теории управления ГАП: Математическое обеспечение. Д.: Машиностроение, Ленингр. отделение, 1984. - 333 с.

62. Мушик Э., Мюллер П. Методы принятия технических решений. -М.: Мир, 1990. 208 с.

63. Наумов А.Л. Тенденции развития теплоснабжения в России. //АВОК №6, 20001, с. 4-8

64. Нейлор Т. Машинные имитационные эксперименты с моделями экономических систем. М.: Мир, 1975. - 500 с.

65. Николь Н., Альбрехт Р. Электронные таблицы Excel 5.0 для квалифицированных пользователей. М.: ЭКОМ, 1995. - 346 с.

66. Оптимальное управление. Сборник. М.: Знание, 1978. -144 с.

67. Основы теории оптимального управления. /Под ред. Кротова В.Ф. М.: Высшая школа, 1990. - 430 с.

68. Пантелеев A.B., Якимова A.C., Босов A.B. Обыкновенные дифференциальные уравнения в приложении к анализу динамических систем. -М.: Издательство МАИ, 1997. 188 с.

69. Пароди М. Локализация характеристических чисел матриц и ее применения.-М.: ИЛ, 1960.-170 с.

70. Петровский И.Г. Лекции по теории обыкновенных дифференциальных уравнений.-М.: Наука, 1964.-272 с.

71. Понтрягин Л.С. Математическая теория оптимального управления. М.: Наука, 1976. -324 с.

72. Понтрягин Л.С. Обыкновенные дифференциальные уравнения. М.: Гос. изд. Физико-математической литературы, 1961. - 312 с.

73. Постников М.М. Устойчивые многочлены.- М.: Наука, 1981. 176 с.

74. Райфа Г. Анализ решений (введение в проблему выбора в условиях неопределенности). -М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1977. -408 с.

75. Розенкноп В.Д., Блитштейн A.A. Вопросы применения пакета прикладных программ ЦСМП/ЕС для моделирования динамических систем электромеханики. //Известия высших учебных заведений. Электромеханика №1, 1977. с. 4-10.

76. Салуквадзе М.Е. Задачи векторной оптимизации в теории управления. Тбилиси: Мецниереба, 1975. 202 с.

77. Северцев H.A. Надежность сложных систем в эксплуатации и отработке: Учебное пособие для вузов. -М.: Высшая школа, 1989. 432 с.

78. Сид ельников В.И. О проектировании устойчивых линейных автоматических систем //Известия вузов. Северо- Кавказский регион. Технические науки. 2002, № 4. с. 89-92.

79. Сидельников В.И., Жак С.В., Мирская С.Ю., Сидельников М.В. //Заключительный отчет по проекту №2328 «Научно-методическая разработка системы энергосбережения в образовательных учреждениях»/Рук. НИР В.И. Сидельников. РГПУ, Ростов-на-Дону, 2000 г. 28 с.

80. Сидельников В.И., Мирская С.Ю. Компьютерный анализ оптимизации затрат на передачу тепловой энергии по теплотрассе. //Вестник РГУПС №1, Ростов н/Д, 2002, с. 143-150.

81. Сидельников В.И., Мирская С.Ю. Системный анализ процессов теплоснабжения. //Системный анализ в проектировании и управлении. Труды VI международной научно-практической конференции, СПбГПУ, 2002, с. 127-129.

82. Сидельников В.И., Мирская С.Ю. Эффективность капитальных вложений в системы теплоснабжения. //Системное моделирование социально-экономических процессов. Тезисы докладов 23 международной школы-семинара им. Шаталина С.С., Дивноморск, 2000, с. 120-121

83. Сидоренко B.C. Устойчивость процесса позиционирования программного гидропривода. //Новые технологии управления движением технических объектов, Ростов н/Д, 2000, с. 34-37.

84. Системный анализ и структуры управления. /Под ред. Шорина В.Г. -М.: Знание, 1975.-304 с.

85. Справочник проектировщика. Внутренние санитарно-технические устройства. В 2-х частях. Под редакцией И.Г. Староверова. Издание 3-епереработанное и дополненное. Часть I. Отопление, водопровод, канализация. -М.: Стройиздат, 1976. 429 с.

86. Справочник эксплуатационщика газифицированных котельных. /Л.А. Порецкий и др.-2-е издание, переработанное и дополненное. -Л.: Недра, 1988-606 с.

87. Стнкявичюс В., Карбускайте Ю., Блюджюс Р. Анализ потребления тепловой энергии в зданиях.Юнергосбережение №2, 2002, с. 54-56

88. Табунщиков Ю.А. Основы математического моделирования теплового режима здания как единой теплоэнергетической системы. Докторская диссертация.-М.: НИИСФ, 1983 с. 426.

89. Табунщиков Ю.А., Бродач М.М. Математическое моделирование и оптимизация тепловой эффективности зданий. М.: АВОК-ПРЕСС, 2002. -194 с.

90. Табунщиков Ю.А., Бродач М.М. Минимизация затрат энергии при прерывистом режиме отопления. //АВОК №1, 2001, с. 14-20

91. Табунщиков Ю.А., Бродач М.М. Минимизация расхода энергии, затрачиваемой на натоп помещения.//Известия вузов "Строительство и архитектура", 1988, №12.- с. 84-87

92. Табунщиков Ю.А., Бродач М.М., Научные основы проектирования энергоэффективных зданий. //АВОК №1, 1998, с 6-14

93. Табунщиков Ю.А., Матросов Ю.А., Хромец Ю.Д. Тепловая защита ограждающих конструкций зданий и сооружений. М.: Стройиздат, 1986

94. Табунщиков Ю.А., Шилкин Н.В., Бродач М.М. Энергоэффективное высотное здание. //АВОК №3, 2002, с. 8-20.

95. Теплотехника /Под ред. А.П. Баскакова М.: Энергоатомиздат, 1991.-224 с.

96. Теплотехника /Под ред. чл.-корр. РАН, д-ра техн. наук, проф. В.Н. Луканина. -М.: «Высшая школа», 2000. -671 с.

97. Тихонов А.И., Самарский А.А. Уравнения математической физики. -М.: Наука, 1977. 735 с.

98. Трухаев Р.И., Лернер B.C. Динамические модели процессов принятия решений. Кишинев: "Штиинца", 1974. -260 с.

99. Федоренко Р.П. Приближенное решение некоторых задач оптимального управления. //Журнал вычислительной математики и математической физики. Том 4, 1964. с. 1045-1064.

100. Хедли Дж. Линейная алгебра.-М.: Высшая школа, 1966. -206 с.

101. Хорафас Д.Н. Системы и моделирование.- М.:Мир, 1967.-420 с.

102. Черемных Ю.П. Качественное исследование оптимальных траекторий моделей экономики. -М.: Издательство Московский университет, 1975. -184 с.

103. Шойхет Б.М., Овчаренко Е.Г., Мелех А.С. Региональные нормы по тепловой изоляции промышленного оборудования и трубопроводов. //АВОК №6, 2001 с. 42-48.

104. Штойер Р. Многокритериальная оптимизация. Теория, вычисления и приложения. М.: Радио и связь, 1992. - 504 с.

105. Юдин Д.Б. Математические методы управления в условиях неполной информации.-М.: "Советское радио", 1974.-400 с.

106. Янг Л. Лекции по вариационному исчислению и теории оптимального управления. -М.: Мир, 1974. -488 с.

107. Cayley A. Nouvelles Recherches sur les fonctions de M. Sturm, J/ Math, pures appl. 13

108. Daellenbach H.G., Georg J.A. Introduction to opérations research techniquers. -Allyn and Bacon, Inc. Boston, USA, 1978 -603 p.

109. Gordienko В., Mirskayf S., Zhak S., Levin G. Production Unes models, opération and cost évaluation. //Management and control of production and logistics 2000. Volume 3, Pergamon Prs, France, 2001, p. 977-981.

110. УТВЕРЖДАЮ ектор по учебной работе проф. B.C. Мельников¿eca?£jpJl 20021. Акто реализации результатов кандидатской диссертации Мирской С.Ю. в учебном процессе

111. Указанные результаты использованы в лекционном материале по курсу «Исследования систем управления» и при выполнении практических работ по указанному курсу.

112. Начальник учебного отдела.1. B.C. Павлов

113. Декан факультета ЭиБЖД, д.т.н., про

114. Зав. кафедрой ЭиММ, заслуженный работник ВШ РФ д.т.н., проф.1. B.JI. Гапонов1. O.A. Пенязевw С.Д

115. УТВЕРЖДАЮ , Прореето^ по учебной работе Д^&^^оф. В.И. Мареев « Эе20021. Акто реализации результатов кандидатской диссертации Мирской С.Ю. в учебном процессе

116. Указанные результаты использованы в лекционном материале по курсу «Компьютерное моделирование технологических процессов» и при выполнении практических работ по указанному курсу.

117. Начальник учебного отделаИ.В. Житная

118. Декан факультета ТиП, к.п.н., доц. A.B. Зезюлько1. Зав. кафедрой ЭиПМ,к.т.н., доц. . .-.В.И Сидельников