автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Совершенствование методов управления режимами работы водопропускных гидротехнических сооружений

РГ Б ou flou»

2 ц m 2'< Anp iK5

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА

На правах рукописи

ШШСОВ АЛЛАБЕРДЫ ИЛЬЯСОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ РАБОТЫ ВОДОПРОПУСКНЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУХЕШЙ

05.23.07 - Гидротехническое и мелиоративное строительство

Автореферат диссертации па соискание ученой степени доктора технических наук

МОСКВА 1995

Работа выполнена в, Московском государственном университете щзиродообустройства (бывший Московский гидромелиоративный институт).

Научный консультант: - заслуженный деятель науки и техники

Р Ф, доктор технических наук, профессор ПГЛ. РОЗАНОВ!

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Ю.П. ПРАВДИВЕЦ

- доктор технических наук, профессор

К.П. ВИШНЕВСКИЙ

- доктор технических наук, профессор

A.B. ФИЛОНЧИКОВ

Ведущая организация - Инженерный центр "Союзводпроект"

Защита состоится tsCCCL-A' 1995 года в ' час,

на заседании диссертационного совета Д 120.16.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук Московского государственного университета щзиродообустройства по адресу: 127550, Москва, ул. Прянишникова, 19, ауд. 201.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан "" ¿Z/tfr&l^995 года.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук,

профессор Л.В. ЯКОВЛЕВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Нарастающий дефицит водных ресурсов в ряде бассейнов и водохозяйственных систем различных мировых регионов обусловливает высокие требования к обоснованию и реализации водораспределения. Требуются надежные качественные изменения не только в методах проектирования и строительства, но и в процессе общего совершенствования технологий водоиспользования, в методах эксплуатации водохозяйственных систем. Управление такими системами должно обеспечивать высокие технико-экономические показатели, экономию вода, получение высоких и устойчивых урожаев на орошаемых землях, обеспечение производства необходимого количества кормов, бесперебойное водоснабжение коммунальных, промышленных и сельских хозяйств. При этом первостепенная роль отводится широкому использованию контрольно-измерительной аппаратуры, средств электроники и микропроцессорной техники, автоматизации процессов управления.

При проектировании, строительстве и эксплуатации водопропускных сооружений и водохранилищ речных гидроузлов, магистральных каналов и других гидротехнических сооружений крупных гидросистем одновременно приходится решать несколько проблем. Комплексное использование стока для целей орошения и обводнения, энергетики, судоходства, рыбоводства, обеспечения промышленного и коммунального хозяйства и др. требует, во-первых, разработки общего плана водопользования с максимальным удовлетворением требований отдельных потребителей. Во-вторых, для составления такого плана необходим систематический и надежный учет воды как в целом по гидросистеме, так и забираемой на нужда отдельных отраслей. И, наконец, в-третьих, необходимо решение ряда вопросов, связанных с обеспечением реализации такого плана и его текущей коррекцией по ходу изменения условий водопотребления. Эта комплексная проблема решается путем рационального управления водными ресурсами гидросистемы и имеет (особенно для вододефицитных регионов с разветвленной системой водоснабжения, например, для горно-пустынных условий Туркменистана) огромное народохозяйственное значение. Следует отметить, что хотя из общей территории Туркменистана - около 50 млн. га пригодны к орошению примерно 17 млн. га, но фактически в 1991 году орошалось только 1,4 млн.га. Очевидно, что дефицит водных ресурсов сдерживает здесь развитие сельского хозяй-

-к-

ства, базирующегося исключительно на орошаемых землях. Водные ресурсы внутренних рек Туркменистана ( Мургаб, Тежден-Герируд, Атрек и др.) практически исчерпаны, и их сток в перспективе можно прогнозировать только в сторону уменьшения, так как он поступает из сопредельных стран, в которых также прогнозируется увеличение водообеспечения их собственного сельскохозяйственного производства. Водные ресурсы реки Амударьи также практически полностью использованы, еэ сток используется в основном Туркменистаном и Узбекистаном, а водозабор залимитирован между этими суверенными государствами. Одновременно необходимо учитывать интересы других сопредельных стран, расположенных в верховьях Амударьи ( Таджикистана, Туркменистана, Кыргыстана и Афганистана), а также потребности населения Аральского региона.

В итоге водные ресурсы Туркменистана (по данным Туркменгип-роводхоза) составляли в 1992 г. - 24422 млн.куб.м., в том числе из реки Амударьи 22150 млн.куб.и и за счет внутренних источников - 2272 млн.куб.м. На орошение уходит 20721 млн.куб.м (в том числе из Амударьи - 18668 млн.куб.м).

Вследствие ограниченных водных ресурсов дальнейшее развитие мелиорации земель в Туркменистане может осуществляться исключительно за счет внедрения прогрессивных технологий поливов, проведения соответствующих агротехнических мероприятий и соблюдения строгой дисциплины водопользования. Другими словами, с одной стороны, предполагается значительное ужесточение и рационирование по хозяйствам и агрокультурам пйливных норм, развитие системы коллекторно-дренажных сетей, а, с другой стороны, повышение общего КПД мелиоративных систем за счет рационирования водорасп-ределения в масштабах региона, ужесточения контроля и более строгого учета использования водных ресурсов. Последняя задача целиком относится к проблематике настоящего диссертационного исследования.

К сожалению, решение сформулированных выше вопросов рационального управления водными ресурсами, уступающих по своим единовременным капиталовложениям затратам на строительство и аварийные ремонты, на практике отодвигалось на второй план, сводилось к однократному ориентировочному (без использования данных надежного контроля и учета ) расчету общего плана водопользования. Этому положению способствовали также те обстоятельства, что до настоящего времени отсутствовали надежные, не требующие высокой

квалификации персонала средства электронной и микропроцессорной техники, а также не уделялось достаточного внимания вопросам разработки методологии рационального управления крупномасштабными гидросистемами.

Учитывая возросшие возможности современной техники, а также непрерывно растущие потребности регионов в воде при практически полном истощении возможностей водоисточников, становится очевидной необходимость исследования и решения проблем рационального использования имеющихся водных ресурсов, т.е.создания и практической апробации методологии эффективного управления уже существующими гидросистемами. С приведенными обстоятельствами и связана напрямую цель настоящей диссертационной работы.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности управления гидротехническими сооружениями водохозяйственных систем путем создания математических моделей, методологии, алгоритмов и современных средств контроля, учета, регулирования и прогнозирования параметров водораспределения.

Достижение указанной цели связано с решением целого ряда новых задач, включающих:

- постановку проблемы управления водопропускными сооружениями крупной водохозяйственной системы дефицитного водоснабжения;

- создание модели вышеупомянутой системы как сложнооргани-зованной системы;

- разработку измерительных систем контроля и учета параметров водных потоков в водопропускных сооружениях водохозяйствен- ■ ных систем;

- создание имитационных моделей для прогнозирования водора-сяределения и водопотребления как системы в целом, так и отдельных ее частей при различных условиях функционирования;

- составление алгоритмов устойчивого поддержания заданных параметров течения в водопропускных сооружениях систем при изменениях условий окружающей среда;

- внедрение разработки систем контроля и приборов в производственную практику и натурные испытания последних.

Методы исследований. В работе осуществлялось последовательное применение системного подхода для функционально-алгоритмического синтеза исследуемых иерархических систем управления. Методология сводится к поэтапному раскрытию функций "черного ящика" (моделей "вход-выход"), начиная от самых общих до нижних уровней

локального контроля и управления, реализуемых известными методами.

Применение многоальтернативных диалоговых алгоритмов выбора рациональных решений потребовало использования математических моделей имитационного моделирования для водохозяйственных систем, принадлежащих к разным уровням организационной иерархиии. Для построения таких моделей применялся аппарат технической механики кидкости как для равномерных, так и для неравномерных течений последней. В ряде случаев возникла необходимость привлечения аппарата нестационарных течений кидкости, в частности, для установления соотношений динамического запаздывания в каналах. Для обоснования принятого диалогового подхода проведен анализ ряда альтернативных методов теории операций: транспортные задачи, сетевые задачи, задачи управления запасами и т.п.

При решении задач управления и контроля нижними . уровнями широко применялась теория управления, теория погрешностей, теория настроек регуляторов. Для обоснования применяемых решений исследовались результаты физического моделирования систем и опыт разработки аналогичных систем на действующих гидротехнических сооружениях. Применение методов косвенного контроля потребовало детального изучения гидравлических моделей и их свойств для условий истечения жидкости из-под затворов при различных наполнениях и условиях работы нижних бьефов.

Ряд технических решений, полученных в диссертации, потребовал проведения тщательных экспериментальных исследований как в лабораторных условиях, так и в натуре на реальных объектах. Были созданы и испытаны новые высокоточные средства регистрации положения (открытия) затворов, разработаны методы их тарировки, проверенные как в лабораторных, так и в натурных условиях.

В рамках диссертации было уделено значительное внимание методам математического моделирования с реализацией их на персональных электронных вычислительных машинах (ПЭВМ).

Научная новизна работы. Проведенный в диссертации комплекс исследований позволил на основе системного подхода сформулировать задачу эффективного управления гидротехническими сооружениями крупномасштабной водохозяйственной системы, функционирующей в условиях дефицитного водораспределения и оценить значения точностных характеристик систем контроля и учета.

На основании детального анализа существующих методов изме-

рения расходов, уровней, скоростей и других параметров потоков в многочисленных водопропускных сооружениях зарегулированных водохозяйственных систем, осуществлен выбор рациональных схем и алгоритмов косвенного контроля этих параметров непосредственно в створах гидроузлов. Разработана новая система контроля и учета, рекомендуемая в настоящем исследовании для последующего широкого внедрения в производственную практику.

Разработки имитационных моделей водохозяйственных систем и их важнейших частей послужили основой для многоальтернативных оценок прогнозируемых режимов водшодачи при изменениях условий внешней среда. Исследования динамики подверженных структурным изменениям систем автоматического регулирования и, в том числе, разработка соответствующих методик их настройки, позволили рекомендовать новую систему автоматического поддержания режимов во-дораспределения.

Большинство упомянутых выше задач впервые было рассмотрено и решено применительно к условиям управления крупной водохозяйственной системы, имещей широкий набор водопропускных гидротехнических сооружений различного целевого назначения.

Практическая значимость. Достоверность результатов исследований и предложенная методология являются основой для построения систем эффективного управления режимами работы водопропускных гидротехнических сооружений различного назначения в условиях дефицитного водообеспечения. Особое значение настоящая работа имеет для разработки различных систем применительно к задачам водного хозяйства Туркменистана, на примере которого формулировалась проблема и решались отдельные ее частные задачи. Однако, как общая постановка, так и такие задачи, как создание систем надежного контроля, учета и регулирования расходов воды в гидросистеме, а также предлагаемые разработки имитационных моделей как отдельных участков, так и гидросистемы в целом безусловно полезны для более широкого применения.

Основные научные положения настоящего исследования были изложены в научных и учебно-методических публикациях автора, а также использованы в учебном процессе.

Выполненные в рамках настоящей докторской диссертации теоретические и экспериментальные исследования позволили разработать новые методы управления и контроля режимов работы водопропускных гидротехнических сооружений водохозяйственных систем,

внедрение которых позволит ускорить научно-технический прогресс в отрасли.

Реализация результатов работы. Результаты диссертации были реализованы при создании новых конкретных систем управления, контроля, учета и регулирования на водовыпуске Зеидского гидроузла, входящего в систему Каракумского канала, при разработке проектов строящихся гидроузлов на реках Тедхен и Атрек, а также при реконструкции и новом строительстве сооружений Юго-Западной ветки Каракумского канала. .

Личный вклад в решение проблемы. Диссертация является результатом многолетних исследований автора, которые проводились им на кафедре эксплуатации и автоматизации гидромелиоративных систем Туркменского сельскохозяйственного иснтитута, в институте Каракумгипроводхоз, на кафедре автоматики и вычислительной техники Туркменского политехнического института, на кафедре гидротехнических сооружений Московского Государственного университета цриродообустройства, а также в Центральном научно-исследовательском институте комплексной автоматизации (ЦНИИКА).

Постановка проблемы, формулирование всех рассмотренных задач, поиск путей их решения теоретическими и вкспериментальными методами, а также приведенные в диссертации научные и практические результаты, их анализ, формулирование итоговых выводов осуществлены лично автором диссертации. ;В соавторстве выполнялась разработка комплекса технических средств автоматизации водопропускных гидротехнических сооружений вплоть до рабочей документации; лично автором осуществлялись авторский надзор за внедрением и эксплуатацией этих средств, выявление достоинств и недостатков вариантов технических решений, им же'предложены усовершенствованные конструкции измерительных и управляющих устройств.

При постановке ряда перечисленных выше задач автор диссертации получил ценные советы от своего незабвенного учителя и научного консультанта доктора технических наук, профессора, заслуженного деятеля науки и техники РФ |Н.П. Розанова!, от доктора технических наук, профессора И.С. Румянцева. Эффективную помощь в преодолении ряда сложных математических, физических и технических проблем исследований, выполнявшихся в рамках настоящей работы, автору диссертации оказали доктор технических наук, профессор И.М. Борзенко и доктор технических наук, профессор P.A. Ау-зан. -"

Апробация работы. Основные результаты исследований выполненных автором в рамках настоящей диссертационной работы обсувда-лись и были одобрены на научно-технических конференциях ТСХИ в 1976 - 1984 г.г., на научно-технических конференциях ТЛИ в 19841994- г.г.; на научно-технических конференциях МГМИ в 1990 - 1993 г.г.; на ШП научно-производственной конференции ТИИИМСХ (Ташкент, 1980); на конгрессе Международной ассоциации по гидравлическим исследованиям (Москва, 1983); на совместном семинаре России и США "Способы повышения эффективности работы компрессоров и турбин" (Москва, 1992); на конференциях по гидравлике и гидротехническим сооружениям (ГГС - 92, Санкт-Петербург, 1992); на региональном совещании-семинаре научно-методической комиссии Госкомобразования СССР (Ташкент, 1991), и региональном межгосударственном совещании работников водного хозяйства стран СНГ Средней Азии (Ашхабад, 1993).

Публикации. Список научных трудов автора по теме диссертации содержит 44 наименований.

Объем и структура диссертации. Общий объем 296 страницы машинописного текста, 37 рисунков. Структурно она состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы, включающей 337 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава диссертационной работы посвящена рассмотрению особенностей решения задач эффективного управления крупными водохозяйственными комплексами. В начальной части главы обсуждаются некоторые актуальные проблемы использования водных ресурсов Туркменистана. Здесь на конкретных примерах сегодняшнего дня показаны проблемы, рожденные как нерациональным использованием пресной воды на территориях центральноазиатских государств, входящих в СНГ, так и интенсивным ростом народонаселения в последних. Констатируется, что решение задач самообеспечения этих республик сельскохозяйственной продукцией и продовольствием неизбежно ведет к дальнейшему увеличению водопотребления. Единственными выходами из создавшегося положения признаются: введение во-досберегающих технологий и современных методов управления водохозяйственными комплексами; создание систем водосберегающей транспортировки воды от источника к потребителю.

Далее осуществлено рассмотрение водохозяйственного комплекса (БХК) Туркменистана и его отдельных регионов, как сложного по своему составу, иерархии отношений, каналам внутренних и внешних связей объекту управления. Показано, что етот ВХК является сложноорганизованной системой и при анализе и выборе решений по управлению нуадается в декомпозиции. Иерархическое описание рассматриваемого ВХК осуществлено по методологии системного подхода с поуровневой структуризацией его системы и последовательной декомпозицией самых общих целей и функций управляемого объекта до уровня простейших объектов, соответствующих возможностям непосредственной их эксплуатации специальным персоналом или используемых для этой цели средств автоматического управления. При осуществлении этих действий использовались унифицированные правила языка описания, позволяющие переносить полученные сведения (иерархические модели) в ПЭВМ с целью их дальнейшего использования в автоматизированных рабочих местах (АРМ'ах) высокого уровня управления или в региональных автоматизированных системах управления (АСУ).

При этом под функцией управляемого объекта понималась совокупность целенаправленных действий сацпотвшяческоЯ системы по обмену своими элементами с внешней средой. Этот обмен сводился к поглощению (вводу, восприятию) из внешней среды некоторой входной порции элементов "X", их превращению внутри функционирующей системы в порцию выходных элементов "1£" и выводу последних во внешнюю среду (рис.1). Преобразование "Г" входных элементов "хн (при проектировании, например, это - исходные данные, в производстве это - сырье и другие ресурсы, в АСУ вто - входная информация) в выходные элементы "Ч" (проекты, продукты производства или поставки, управляющие воздействия) совершается входящими в систему субъектами ( стрелка "лицо, принимающее решение" - ЛПР на рис. 1 ) с помощью соответствующих орудий труда, оборудования ( стрелка 0 на рис. 1 ). Стрелками снизу показаны составляющие средств производства и персонал (ЛПР) рассматриваемого трудового процесса ( социотехнической системы ). Требования, определякщие выбор преобразования I показаны стрелками сверху, где I - цели, а и - ограничения, определяющие выбор. Другими словами, преобразование V. = Г 1<ц(х) должно осуществляться по заранее установленным правилам "Ц (например, по заданным законам, технологиям) таким образом, чтобы достигались заданные субъектами создания (они

вне системы) и функционирования (ЛПР, входящие в систему) цели I рассматриваемой системы.

При создании систем управления в рамках рассматриваемых со-циотехнических систем важно различать, с одной стороны, управляющую часть системы .(или АСУ) и входящих в нее лиц, принимающих решения (ЛПР), и управляющую технику ( обычно IHK - программно-технические комплексы ), а, с другой стороны, управляемую часть системы или объект управления ( обычно социотехнический или технологический объект управления - СОУ или ТОУ ). В связи с етим полезно уточнить, что понимается под функциями каждой из втих систем, определяющих их назначение.

Функцией АСУ будем называть совокупность ограниченных определенными требованиями U^ действий системы по преобразованию f входной информации ХА в выходную Uk, направленных на достижение частных целей управления Задание 1А ограничений XL^ состава входной ХА и выходной 11А информации полностью конкретизируют, не раскрывая ее алгоритмического содержания. Функция ГА в целом отвечает на вопрос с функциональном составе АСУ.

Для ответа на вопрос о полном перечне функций АСУ важно иметь в виду следующие иерархические характеристики функций сложных систем:

- как между функциями f таких систем, представляющих собой совокупности действий, так и между частными целями на достижение которых эти действия направлены, существует строгое отношение иерархического включения. Другими словами, совокупность самых "младших" по иерархии частных целей управления должны тождественно, на практике почти тождественно, соответствовать совокупности самых "старших" целей управления в целом и такая "вложенность" должна сохраняться по всем уровням. Аналогичное отношение должно выполняться и для функций;

- в зависимости от иерархического уровня, занимаемого рассматриваемой функцией, различают составные и простые функции. Простые являются самыми младшими; они неразложимы и определяются скалярным выходом 11А и конкретной частной целью 1А. Остальные функции являются составными и определяются комплексными или век-горными выходами Uk и иерархически соотносящимися между собой совокупностями частных целей

Таким образом, для полного определения функционального состава АСУ необходимо иметь иерархическое дерево частных целей 1д,

вплоть до частных целей простых функций, а также соответствующие наборы (для всех функций каждого иерархического уровня) ограничений и векторов входной ХА и выходной Т/д информации. Ограничения функций АСУ обычна определяются требованиями к характеру Промежуточных преобразований информации и или к выходному сигналу.

В роли основных средств труда (стрелки снизу на рис. 1) при реализации функций АСУ в общем случае выступают субъекты управления (ЛПР) и орудия его управленческого труда - автоматическая часть системы (ПТК АСУ, рис. 2). В роли автоматической части АСУ могут использоваться и другие средства автоматизации (релейная защита, аналоговые регуляторы, датчики, исполнительные механизмы и т.п.).

Функцией ПТК (автоматов) в работе названы действия, выполняемые последними по переработке входной информации в выходную с "учетом своих частных целей и ограничений; эти функции относятся "к соответствующим функциям АСУ как часть к целому по всем своим характеристикам.

В зависимости от роли ЛПР в реализации рассматриваемых функций удобно различать автоматы 1-го и 2-го рода (А5 и'~А ); автоматами Л1 названы такие устройства, функции которых тождественно совпадают с соответствующей функцией АСУ в целом, т.е. устройства, при помощи которых последняя реализуется полностью автоматически без участия ЛПР. Такие автоматы отчуждают соответствующую функцию от человека, работают вместо него и таким образом повышают эффективность труда ЛПР. Информационно ЛПР может быть связан с автоматом 1-го рода через его задающее устройство.

Автоматами 2-го рода А2 будем называть такие устройства, при помощи которых выполняется лишь часть действий реализуемой функции АСУ, а оставшиеся действия выполняются человеком. В отличие от автоматов 1-го рода автоматы 2-го рода работают не вместо, а вместе с человеком, являются его "помощниками" и тем са--мым повышают эффективность его труда.

При формировании функций нижележащих иерархических уровней 'составные функции верхнего уровня расчленяются на информационно •связанные между собой составляющие из функций нижнего уровня. Схемы связей такого рода называются функциональными структурами. Функции (или подсистемы) АСУ оказываются при этом связанными информационными потоками между смежными (этого же уровня) функция-

-Уй-

ми (подсистемами) АСУ и с объектом управления (ОУ). В роли внешней среда для функций ( подсистем ) ПГК при втом помимо смежных функций и ОУ выступает еще и ДПР. Пример функциональной структуры приведен на рис. 3. Здесь отсутствуют конкретизирующие средства производства (стрелки снизу), а принадлежность той или иной функции к ЛПР либо автоматам А4 и А3 помечена непосредственно на узлах графа. Входы и выходы устанавливаются принятыми на рисунке направлениями стрелок ( справа и слева от узловых квадратов ). Стрелки, попадающие в узлы сверху обозначают информацию целевого характера (задающего или ограничивающего).

Функциональная структура, примерно такого вида как приведенная на рис. 3, о учетом ее агрегации (вложенности) в более общие функции, объекты и подсистемы верхних иерархических уровней и декомпозиции на более простые функции и объекты нижних иерархических уровней является конечной целью (выход) рассматривае-методики описания сложноорганизованной управляемой системы (рис.4).

Как показано в тексте главы применительно к региональному ЕХК схема, изображенная на рис. 1, приобретает вид, представленный на рис. 5.

В качестве входных Х^^ переменных регионального ЕХК рассматриваются все существенные источники, формирующие водные ресурсы региона. Это, главным образом, поверхностные пресные вода рек, озер и пр. водоемов, а также нуждающиеся в опреснении воды морей и др. минерализованных источников, и, наконец, подземные воды. Основное внимание в работе было уделено первому источнику. Существенным для управления им обстоятельством является совместное с соседним регионом, государством или другим аналогичным хозяйственным субъектом владение водами сопредельных рек и др. водоемов, находящихся на границах регионов (государств и др. административно-хозяйственных единиц). Большая часть необходимой для ■ Туркменистана потребности в воде обеспечивается из водоисточников, являющихся общими с сопредельными с ним странами (общее потребление - 68,9 км3/год, за счет местных источников - только 1,13 км3/год; в пересчете на 1 человека это составляет соответственно 21,09 тыс,мэ/год и 0,33 тыс,м3/год). В тексте главы отмечается, что в условиях дефицитного водоснабжения значительную долю дополнительных ресурсов можно получать за счет подземных вод и опреснения минерализованных, в частности, морских вод. Ее-

ли в условиях Туркменистана использование подземных вод ограничено оазисами и может быть реализовано лишь, главным образом, в целях питьевого водоснабжения, то проблема опреснения минерализованных вод может в определенной степени решать задачи промышленного, коммунального и аграрного водопотребления. Как в области опреснения морских вод, так и при использовании общих с сопредельными странами водных ресурсов возникают четкие экономические ситуации, ограничивающие "сверху" возможности водоснабжения региона. Последние задаются математически в виде штрафных функций за нарушение лимитов или использование дорогих ресурсов.

■ Важными составляющими входных переменных Х^^ помимо объемов водных ресурсов, являются их качественные показатели - зами-нерализованность, засоленность и т.п., а также временные режимы и территориальные размещения естественных и антропогенных стоков.

Выходные переменные регионального ВХК на рис. 5 обозначены буквой ,ивхк. К этим переменным в общем случае относятся:

- поставки водных ресурсов многочисленным потребителям (общим, специальным, совместным, обособленным и т.д.);

- потери, главным образом, за счет испарения и фильтрации;

- вредные воздействия воды на окружающую среду ( размывы, засоления, затопления, заболачивания и т.п.);

- качественные показатели вод (тепловое, химическое, радиоактивное загрязнение и засорение).

Буквой Х__„ обозначены технологии рационального водообеспе-

Вал

чения с учетом отмеченных выше составов переменных Х^^ и и призванные обеспечить удовлетворение социальных и производственных нужд населения и народного хозяйства путем приведения естественных возможностей рек и других водных объектов к далеко не всегда выполняемым требованиям потребителей: к приемлемому территориальному распределению, временному режиму, объему (количеству) и качеству водообеспечения. .

Стрелки, показанные на рис. 5 снизу, обозначают персонал регионального ВХК ( ЛПРВКК ) и соответствующие гидротехнические сооружения общей гидросистемы ВХК . По поводу етих факто-

ров ВХК необходимо сделать два комментария.

Во-первых, приток кадров и оборудования ( сооружений ) из внешней среды в значительной степени связан.с важнейшей для любых систем проблемой развития. Обеспечение такого развития в условиях регионального ВХК означает решение сложнейших проблем ка-

питального строительства новых гидротехнических сооружений и подготовки кадров. В полном объеме эта проблема выходит за рамки настоящего исследования, но целый ряд связанных с ней факторов (модернизация и ремонт морально и физически устаревающего оборудования и сооружений, совершенствование управления, обеспечение этих процессов кадрами и т.п.) в той или иной степени неизбежно затрагиваются в настоящей диссертации.

Во-вторых, необходимо сразу же оговорить принятую в водном законодательстве структуру используемых гидротехнических сооружений (0ВХК).Здесь принято различать сооружения, относящиеся к обеспечивающей подсистеме -(сооружения по регулированию и перераспределению стока, охране водных объектов, защите от вредного действия вод), и, относящиеся к потребляющей подсистеме и состоящие в свою очередь из двух групп сооружений - по транспортированию и очистке сточных вод и па обеспечению технолого-биологи-ческого и социально-бытового водоиспользования.

Стрелки, показанные на рис. 5 сверху, фиксируют цели (1„™) и ограничения функционирования рассматриваемого региональ-

ного ВХК. В соответствии с водным законодательством функционирование и развитие £вхк водного хозяйства, в нашем случае регионального ВХК, осуществляется в целях:

- обеспечение в интересах настоящего и будущего поколений обоснованного рационального использования вод для нужд населения и народного хозяйства;

- охраны вод от загрязнения, засорения и истощения;

- предупреждения и ликвидации вредного воздействия вод ( наводнения, затопления, разрушения, заболачивания, засоления, эрозии, селеобразования и т.п.);

- улучшения состояния водных объектов и законности в области водных отношений.

В тексте главы осуществлено детальное обсуждение схемы, приведенной на рис. 5, а также выполнена проработка функционально-структурной модели, охватывающей проблематику настоящего исследования. Обоснованы все исключения из этой модели. Общий вид этой модели представлен на рис. 6. Здесь: векторы Х1ВХК, Хзмк и

Х-„7, - соответственно характеристики пресных поверхностных, по-эвхк

дземных и минерализованных вод региона, а векторы и ^гвхк

- характеристики вод, поставляемых водопотре бите л ям и водопользователям. Ответвления от них - антропогенные и естественные

(стоки, испарения, фильтрация) сбросы. Блоки (подсистемы) *1ВХК.

Г,»,»' производственная деятельность по текущему водопо-

2ВХК ЭВал

льзованию, охране водных ресурсов и охране охружамцей среды соответственно. Основной интерес для нашего дальнейшего рассмотрения представляли Х1В1К, *1ВХК и ^1ВХК1 т.е. водообеспечение населения, промышленности, сельского хозяйства из источников пресных поверхностных вод.

Далее в тексте главы осуществлено качественное и количественное описание водопотребителей применительно к условиям Туркменистана. Результатом увязки перечисленных объектов водного хозяйства (ВХО) для второго уровня регионального ВХК явилась схема, приведенная на рис. 7- Анализ этой функционально-структурной модели позволил перейти к уточнению постановки задачи управления этим региональным ВХК с позиций теории операций. В итоге после перебора большого количества альтернативных постановок и возможных решений для дальнейших исследований и проработки технических решений была избрана транспортная модель решения с задачей минимизации расходов по поставкам воды (рис.8). Здесь: а(, 1 = 1, 2,...,ш - величины предложений в пункте 1; Ь^, 3 = 1,2,...п -величины спроса в пунктах;); С(^ - стоимость транспортировки продукции из пункта I в пункт X - количество соответствующих транспортируемых единиц продукции. Требуется минимизировать расходы

2 сихи -(1)

Ограничения должны учитывать, что суммарный объем перевозок из 1 не может превышать величину предложения а^ что поставки, вообще говоря, не должны быть меньше, чем сформулированный запрос Ъ^, а также тот тривиальный в данном случае факт, что количество транспортируемого груза не может быть отрицательным, т.е.

1 = 1, — ,т... (2)

^Х^гЪ^, 3 = 1,...п... г О)

х^г о, для всех 1 и (4)

т п

Если^а^Е^, то модель является сбалансированной. В этом случае неравенства (2) и (3) превращаются в равенства и вы-

-п-

числительные процедуры решения задачи упрощаются. В этой связи при нарушениях баланса, например, при дефицитном водоснабжении, удобно использовать прием "фиктивного источника", восстанавливающего баланс и фиксирующего объем дефицита. При избыточном производстве можно вводить фиктивные пункты сброса или пункты хранения. В последнем случае разумно назначать определенный "шраф за хранение" груза, т.к. это связано с затратами (например, потерями на испарение и почвенную фильтрацию).

Типовая транспортная модель может быть усложнена для случаев перевозки многих видов продукции. Для нас эта постановка явилась малоактуальной. Однако, другие ограничения, связанные, во-первых, с Солее сложными схемами коммуникаций и, во-вторых, с ограниченными возможностями коммуникаций, переводят постановку в другую модель теории операции, рассматривающую альтернативные источники снабжения, которую обычно называют сетевой (рис. 9).

К отмеченным выше ограничениям в рамках такой модели добавляются ограничения:

Х*1и -¿1ХЛ,* к= 1.2,...к, ... (5)

где - объем промежуточных резервуаров,

х 5 а ! • ...16)

где и чк^ - допустимые количества перевозимых (пропускаемых) по каналам грузов (расходов воды).

В тексте приведено подробное обсуждение особенностей обех приведенных моделей с позиций постановки задачи управления, предопределившее специфику модели ВХК. Было отмечено, что дополнительно к транспортной (рис.8) и сетевой (рис.9) модель управления ресурсами должна содержать ряд особенностей:

- схема спроса в модели характеризуется простым динамическим детерминированным описанием; график потребления периодически может пересматриваться;

- динамика поставок (подачи) и пополнения запасов определяется лишь пропускной способностью водотоков (каналов, водоводов и др. ); выполнение этих операций реализуется равномерно во времени с учетом времени естественных запаздываний;

- общий период времени регулирования запасов (горизонт планирования ) определяется сроками календарного планирования, дос-

тижимой точностью прогнозирования и возможностями необходимых уточнений модели.

Рассмотрение всех трех моделей Л. транспортной, сетевой, запасов), позволило уточнить постановку, • задачи управления региональным ВХК и выбрать методы ее решения.

В заключительной части главы подробно обоснованы и сформулированы цель настоящего исследования, а также его основные задачи, перечисленные выше -.в общей характеристике работы.

Во второй главе диссертации рассмотрены конкретные прогнозирующие модели водохозяйственных объектов,

В начальной части главы подытожены общие требования к построению подобных моделей, рассмотрены их основные схемы и характеристики математического описания функций проанализирова-

БаК

на точность втих описаний. В результате последнего показано, что с одной стороны повышение надежности исходной информации путем повышения точности измерений и расчетных соотношений представляет собой весьма актуальную задачу, а, с другой стороны, решение проблемы улучшения метрологических характеристик используемых систем контроля и расчетных алгоритмов при рассмотрении экономических отношений поставщика воды и водопользователя оказывается еще более значимым. На примере водного хозяйства Туркменистана показано, что экономия лишь Л% оросительной воды даст экономию более 40 млрд.руб. (в ценах 1992 г.).

Выполненные точностные оценки позволили:

- еще раз подчеркнуть актуальность решения задач построения высокоточных систем измерения регулируемых потоков воды;

- установить разумные допущения при потроении расчетных алгоритмов решаемых задач.

В.частности показано, что используемые алгоритмы должны быть простыми, чтобы ускорить их реальное эффективное применение с обеспечением достаточной точности. -

Далее в тексте главы осуществлено подробное рассмотрение особенностей построения ряда конкретных прогнозирующих моделей водохозяйственных объектов.

В качестве первого ВХО рассмотрена гидросистема "канал -водохранилище", функционирующая в условиях дефицитного водорас-пределения Туркменистана. В качестве реального прототипа такой гидросистемы имеется в виду Каракумский канал ( длина 1410 км, пропускная способность в голове - 800 м3/с ). Рассмотрение этой

гидросистемы начинается с подробного анализа ее характерных особенностей: характеристик водозаборов, каналов и водохранилищ по ее трассе; основных параметров вододелителей и водовыпусков и др. В итоге функционально-структурная модель гидросистемы "канал -водохранилище" в общем виде приобретает вид, представленный на рис. 10.

При отработке математического описания этой модели принимаются следующие допущения:

- движение воды в каналах принимается происходящим в области квадратичного сопротивления;

- рассматриваются каналы, имеющие длинные русла, т.е. участки неравномерного движения в получаемых зависимостях для гидравлических расчетов существенной роли не играют; потери учитываются в виде суммы потерь по длине и местных;

- конструкция каналов отвечает условию "правильных русел", т.е. продольное касательное напряжение, приложенное со стороны потока к стенкам его русла (откосам и дну) т , постоянно вдоль

О

смоченного периметра последнего ( отвечает условию однородности шероховатости); основное уравнение установившегося равномерного движения имеет вид:

гд/1 = И = Х/4<-Ц-,

где X - коэффициент гидравлического трения.

В качестве второго ВЗЕО рассмотрена гидросистема "Водообес-печение орошаемых массивов". Ее функционально-структурная схема представлена на рис. 11. Предполагается, что водные ресурсы хор используются в ее рамках в основном для нужд орошения и обводнения иор. Бытовые и производственные нужды сельскохозяйственного региона по масштабам здесь существенно скромнее и могут не учитываться. Анализ осуществляется по разветвленной системе ирригационных каналов открытого типа с присущей ей внутренней иерархией. В упрощенном варианте схемы источник водообеспечения - водохранилище на местном стоке, либо водозабор из реки или магистрального канал, от которого идут каналы младших порядков к потребителям ( хозяйствам, орошаемым полям ), имеющие локальные узлы регулирования (вододелители и регуляторы с затворами). С помощью такой распределительной системы регулирования водных потоков (Сор) необходимо осуществить основную цель (10р) - обеспечить территориально распределенных потребителей необходимым холичест-

вом воды в определенное время и определенного качества. Временной фактор, распростертая по местности система каналов определяют соответствующие требования к математическому описанию функции СВЯЗИ ВХОДНЫХ ПОТОКОВ ВОДЫ (х0р) С ВЫХОДНЫМИ (1£0р). Обсуждения и аргументация различных вариантов решения такой задачи, выполненные в тексте главы, показали, что намечаемые исследования целесообразно провести, используя теорию неустановившегося движения воды, сформулировав допущения, необходимые для получения конечного варианта математического описания.

Для учета динамических свойств водоподачи в условиях частых отключений и подключений, а также в соответствии с избранным режимом водоподачи и наличием запасов водных ресурсов целесообразно использовать уравнение Сен-Венана ( уравнение квадратичности и динамического равновесия):

! _ ж = х. ж + 1!_+ л. ж. ' (8)

1 81 - .в 31 + С2Н + 5 вг ••• {а>

Допущения, традиционно используемые в случае использования этих уравнений, следующие:

- рассматриваются призматические прямоугольные русла с небольшими уклонами (1 а 0);

- жидкость считается близкой к идеальной, потерями по длине можно пренебречь (1 а 0);

- местные потери можно учесть, используя зависимости полученные для равномерного режима течения.

Учитывая, что 0 = У»и; И = ЪН из (7) и (8) после простых преобразований получим выражение для скорости фронта волны:

7ф = Уо * "вЬо • /1 + 3/21+ . (9)

- 0 0 где Т0 и 1>0 - скорость и глубина потока до начала движения волны; £ = Ь - 11 - высота фронта волны. Из (9) легко получить время запаздывания Тф = При малых значениях £ будем иметь

7Ф = V ' п*иV"0 \ = ^ ■

В связи с тем, что соотношения Сен-Венана . (7) и (В) дают решения лишь на прямых участках сети, необходимо иметь также соотношения для узловых точек "слияние - разделение". Такие соотношения принято представлять уравнениями баланса масс:

7 = ^ = 5 V ••• <10>

где V - объем, р - плотность, 0 - массовый расход (П = ра), З -номера соединяющихся, каналов. Для случая несжимаемой жидкости вто соотношение выглядит весьма просто - £<3^ = о. Для определения глубин разделяющихся - сливающихся потоков необходимо учесть еще условие:

?0,*Н£1=0. --.(11)

где НЕ1 = Нр1+^/28.

Следует отметить, что для учета запаздывания волны можно использовать формулу:

т _ "Ч-З _ ^1-2_

ф • ~ \ + ' которая согласуется с зависимостью Э.Э. Маковского:

Гф= , полученной из условий линеаризации уравне-

ний (7) и (8) без использования приведенных выше допущений Сен-Венана.

В качестве третьего ВХО была промоделирована гидросистема "Поселковый (городской) водопровод". Учитывая сложность описания такой системы, ее функционально-структурная схема имела вид, изображенный на рис. 12. В этой схеме оказалось необходимым выделить две наиболее важных группы водопользователей: коммунально-бытовое водоснабжение; промышленное водоснабжение. Несмотря на некоторые различия в требованиях к качеству воды, эти пользователи эксплуатируют однотипное гидротехническое оборудование (трубопроводы, арматуру на них и др.) и нет каких-либо показаний к их раздельному математическому моделированию. Имеющиеся же различия относятся в этом ВХО к очистным сооружениям подачи, сброса (составляющие векторов 0_ и Х„) и дополнительного водоснабжения (х„). Реальные сложности математического описания сводят-гв

ся к двум факторам:

- к сложности водопроводных коммуникаций ( большое многообразие соединений) , когда приходится проводить расчеты весьма разветвленных сетевых систем с многочисленными переключениями, наличием дублирующих трасс, повышающих надежность водопоставки и т.д.;

- к неизбежности сложной системы переключений таких сетевых систем (периодические ремонты, аварии, линии приоритетного водо-

снабжения в условиях дефицита и др.), вызывающих необходимость рассмотрения переходных процессов - расчетов неустановившихся режимов движения жидкости в этих системах.

При математическом описании третьего ВХО были приняты следующие допущения:

- учитывая, что в сетевых системах подобного типа вредные последствия гидравлических ударов нейтрализуются специальными устройствами, деформируемостью стенок трубопроводов можно пренебречь; рассматриваются лишь трубопроводы с квази-абсолютно жесткими стенками;

- явление сжимаемости жидкости не учитывается, воду считаем практически абсолютно несжимаемой;

- рассматривается параллельноетруйное плавноизменяющееся турбулентное движение вязкой жидкости, в соответствии с чем:

- площадь поперечного сечения труб в общем случае зависит от координаты протяженности труб 1, т.е. а = Р4(1);

- расход жидкости в трубе для текущего времени не зависит от 1 и является лишь функцией одной координаты, т.е. <3 я Га(Ю;

- для скорости V = й/а имеем V = 1(1,1;), а при фиксированном времени t V = КЮ.

С учетом отмеченного в тексте диссертации приводится модифицированная запись общеизвестного уравнения Бернулли:

«V? ауа

\ + V + ~2в ъ2 * V + "2в+ ь, + V ••• <12>

где Ь - член, учитывающий напор, затрачиваемый на преодоление локальной силы инерции единицы веса жидкости ( инерционный напор);

- для рассматриваемых видов течения в сетевых системах в условиях нормальной эксплуатации инерционным (И4) и скоростным

аЧ2 а72

напорами ( - ■) пренебрежем,: т.е. (12) будет иметь вид:

(г4 + ) - ( гз + Ра/7) = , ... (13)

где - потери напора по длине между рассматриваемыми сечениями; эти потери рассчитываем по теории гидродинамики установившегося равномерного движения.

С учетом отмеченного, имеем:

(V + г1) - ( V + V = Н ' *•• (14)

Ь^ = = ...(15)

5 = + г?/ ... (16)

Для частично заполненных труб, в которых одновременно движутся вода и воздух, будем иметь:

- гф)1А С Р, - (2ф- га)уВ03 - р2] = и; . ... (17)

■*уа 7воз* V2(l-X)

где параметры раздельного фронта суть и Хф, а движение воды:

Эх.

-з! = —И9)

2ф= Сй2 - V ...(20)

Приняв далее для задвижек:

1»У2

Р, - р2 = ^ Hh¿ = 5Э. , х3»53 = Г(Х3)

и для насосов:

где I - характеристика насоса, х^ - коэффициент усилия, имеем упрощенную характеристику вида:

Р, -Р3 = " <гн,ЯН- V7a>' (21)

где Р_ - некоторое номинальное давление, обеспечиваемое насосом, н

В узлах ( точки смешения и разделения ) должно выполняться уравнение баланса массы:

р, = ... (22) где по i суммируются входные, а по 3 - выходные потоки.

Фиксированный расход, забираемый потребителями из сети (или подаваемый ими в сеть):

Q = WW* гсут<*сут),ГР(р) + Qn* (23)

где f и í_,r_ - сезонная и суточная неравномерности потребле-

Ссо Oyi

ния; Гр - зависимость потребления от входного напора, причем:

гр=1 прв.р/7 > Ьмк:

Р - h , •)

= тк-^-ГлГ при h > v/1 > h , 5

Р til - II . П , raa* min

max min'

fp = 0 при p/7 < hnln;

где Qj^ - среднее потребление воды, зависящее от типа и числа по-

требителей; Ья1 » Ь я - напоры, определяемые этажностью застройки.

В тексте главы показано, что для рассматриваемого случая следует решать две задачи:

- моделирование сети при известных характеристиках и исходном состоянии ее элементов;

- параметрическая идентификация элементов и положения задвижек по показаниям измерительной аппаратуры.

С учетом отмеченного, было осуществлено моделирование конкретной системы, показавшее осуществимость и большую практическую значимость изложенного метода.

Третья глава диссертации посвящена системам контроля, используемым при эксплуатации водозаборных гидротехнических сооружений- В начальной части главы подробно рассмотрено современное состояние вопроса об учете стока воды на рассматриваемых гидроузлах. При этом рассмотрение осуществлено на основании детального анализа:

- действующих нормативных документов и рекомендаций;

- опыта проведения натурных исследований на подобных объектах;

- опыта эксплуатации действующих водозаборных гидроузлов.

Отмечается, что в этих условиях чаще всего реализуются три

метода косвенного учета стока: русловой; с использованием водомерных .сооружений и устройств; с использованием тарировки водопропускных сооружений. В тексте главы дается подробное описание и анализ каждого из этих методов в различных условиях, а также показано, что наиболее полно существующим требованиям отвечает последний метод. Его реализация чаще всего сводится к тщательной тарировке рассматриваемых сооружений, используя аналитические и экспериментальные зависимости для определения расхода в зависимости от нескольких параметров потока ( отметок уровней в бьефах, отафытий затворов и характеристик режимов истечения из-под них, числа и пространственного местоположения водосливных отверстий и т.д.). Далее в тексте обзорного параграфа третьей главы подробно проанализированы четыре метода измерения уровней воды в водопропускных сооружениях: поплавковый; гидростатический; радиолокационный и светолокационный. Поплавковый метод рассматривается на примере самописцев "Валдай" и "Гр-ЗВ". Гидростатический метод анализируется в трех вариантах (рис.13): с преобразовате-

лем разности давлений, погруженном под воду; с первичным преобразователем разности давлений, располагающимся на берегу, но связанным с подводным горизонтом пассивной пневматической или жидкостной линией связи; с первичным преобразователем, расположенным вновь на берегу, но связанным с подводным горизонтом с помощью барботажной системы. Принцип действия радио- и светоло-кационной систем ясен из рис.14. Время прохождения электромагнитных волн Т связано с уровнем и глубинами в водном объекте Н определенными геометрическими соотношениями (приводятся в тексте главы), в которые входят: 1 - высота локатора над нулем поста; С - скорость распространения электромагнитных волн в воздухе; д - угол падения луча на свободную поверхность воды. Анализ, проведенный в рамках обзорного параграфа третьей главы, показал, что наиболее перспективным для разрабатываемых гидротехнических систем контроля является гидростатический метод. При его реализации возможны системы измерения скорости, основанные на: регистрации числа оборотов лопастного винта (вертушки); регистрация скорости плывущего тела; регистрации скоростного напора; применении ультразвука; регистрации силового воздействия потока; принципе теплообмена нагретого элемента о набегающей на него водой; бесконтактных методах измерения скорости (индукционные расходомеры, лазерный луч, регистрация меток с определенными физическими свойствами). В тексте осуществлен подробный анализ перечисленных систем регистрации скорости и их приемлемость применительно к рассматриваемым задачам.

Далее в главе разбирается вопрос о построении математической модели истечения жидкости через отверстия водопропускных сооружений водозаборных гидроузлов. При этом рассматриваются случаи: одиночного отверстия, оборудованного плоским затвором; нескольких отверстий, разделенных быками и оборудованных плоскими затворами. Варьируется и открытие затвора и положение уровня воды в нижнем бьефе ( затопленное истечение с отогнутым прыжком) (рис.15 а и б соответственно). Для обеих схем рассмотрены различные выражения расхода. Показано, что для затопленного истечения целесообразно использовать зависимость:

0 = "^г/^Ьвб - • ••• (24)

а для свободного истечения формулу:

-яв-

0 = ■^г/ЫЪнТ ^ • ... (25)

где е = &с/а, а остальные обозначения - общепринятые. Приводятся границы зон устойчивого пользования этими зависимостями, а также параметры аномальных случаев (режимов) их применения.

Полученные при этом соотношения положены в основу построения алгоритмов косвенного контроля параметров истечения, а также анализа точности последних, включая случаи перехода от одного режима к другому.

Смысловую часть главы заключает параграф, в котором выполнено обоснование и разработка метода косвенного контроля расхода воды на примере водозаборного сооружения Эеидского гидроузла, входящего в состав основных объектов Каракумского канала (рис. 16).

Этот водозабор представляет собой современное типовое сооружение с высокой пропускной способностью. Подобные сооружения имеются и на других водных объектах канала. Все его шесть пролетов оборудованы плоскими затворами. Результаты аналитической оценки пропускной способности рассматриваемого сооружения по зависимостям обсужденного выше метода расчета приведены на графиках (рис. 17...22). Здесь пропускная способность была оценена с самых различных позиций, в зависимости от различных действующи факторов. Подобный анализ позволил обнаружить сколь чувствительно реагирует сооружение на изменение условно-постоянных коэффициентов 1, п, Ъ, каздый их которых в свою очередь влияет на изменение графика Ь„(<1)« т.е. на границы существования областей отогнанного и затопленного прыжка. Равным образом такая проверка позволила оценить чувствительность Ь0 к изменениям уклона русла 1, коэффициента шероховатости п, ширины отводящего канала Б. Полученные функции а(а) монотонны и близки к линейным (во всяком случае вполне допускают кусочно-линейную аппроксимацию при значительных интервалах изменения а). Максимально возможный удельный расход через один пролет д составил около 50 м3/о, а в это время полный 0 = ч»ь = 300 м3/с; номинальный расход составил 600 м3/с, т.е. он мог бы быть пропущен через два полностью открытых пролета ( что не совсем приемлемо по условиям функционирования нижнего бьефа сооружения). При работе сооружения всеми пролетами для пропуска 600 м3/с потребуется открыть их затворы всего на 2...3 м.

-2,7-

Зависимость q(a) для каждого из фиксированных значений уровня \бк была представлена в линейной форме:

Ч=Сок+С1к.а. ...(26)

где зависимость коэффициента С^ хорошо аппроксимируется линейной формулой:

С учетом этого q можно вычислить по очень простой зависимости:

ч = С0 + (Л0 + ч^)«, ••• (28)

где коэффициенты С0, с!о, (1 заранее определяются аналитическим путем. На практике их можно определить путем тарировки сооружения.

Простая математическая форма уравнения (28) облегчает идентификацию модели и ее последующую реализацию.

Определение расхода в подобных задачах всегда сопряжено с косвенным определением скорости и площади сечения. Последняя с хорошим классом точности устанавливается через отметку уровня, измеренную с помощью датчика гидростатического типа ( например "Сапфир"). Для установления скорости были проанализированы следующие приборы:

- осредняющие напорные трубка (типа Пито);

- измерители скорости типа ИПСта (типа обтекаемого "крыла")

- ультразвуковые датчики (типа ЖЩИГЭС).

Этот анализ позволил установить, что разумная минимизация возможных погрешностей измерения уровня и местоположения затвора в плоскости пролета при выборе соответствующих датчиков обусловит и достижение минимальной погрешности при определению! Такой подход позволил отказаться от перечисленных методов определения скорости и предложить принципиально новый подход (рис.23).

Измерение положения затвора с помощью ранее предложенных серийных средств оказалось неудовлетворительным по точности для целей косвенного определения расхода. Исторически измерение положения затвора осуществлялось лишь с целью индикации. При этом вместе с затвором на объект, как правило, поставляется специальная измерительная механическая система, которая позволяет следить за многометровым ходом затвора в уменьшенном масштабе. Принцип построения этой измерительной системы состоит в том, что вертикальное перемещение затвора преобразуется во вращение вала

через диск определенного диаметра. На этом же валу закреплен диск меньшего диаметра, вращение которого снова преобразуется в вертикальное перемещение индикаторной стрелки. Для передачи сигнала о перемещении затвора на расстояние используются датчики, преобразующие вращение в сигнал, воспринимаемый вторичным прибором. При этом датчик-приемник устанавливается на другом валу, связанном с ведущим валом передачей типа "звездочка". В качестве датчиков используется либо сильсинная пара датчиков, один из которых находится на ведомом валу, а другой - в приборе, либо датчик реостатного типа, также укрепляемый на ведомом валу. Сильси-нные датчики в настоящее время не выпускаются, реостатный датчик имеет класс 2,5. Дополнительные погрешности механической передачи еще снижают класс точности. Естественно, что для целей не индикаторных, а косвенного вычисления расхода необходимо было выработать иное техническое решение. Такое решение было найдено. На ведущем валу, приводимом в движение при перемещении затвора, установлен диск с зубцами, а на неподвижной стойке закреплен индуктивный датчик близости, который выдает импульсный сигнал при прохождении каждого зубца диска мимо него.

Количество импульсов пропорционально перемещению затвора и подсчитывается электронным блоком. Имеется также дополнительная пара датчиков, смещенная относительно первой, которая необходима для определения направления вращения диска ( перемещения затвора ). Погрешность преобразования определяется количеством зубцов в диске, в опытном образце она составила 0,3% .

Применительно к конкретным условиям Зеидского гидроузла погрешность измерения расхода в зависимости от числа пролетов, пропускающих расход, составила: при 3-х пролетах - 1,858; при 4-х пролетах - 1,6£; при 5-ти - 1,4/6; при 6-ти - 1,3£.

В четвертой главе диссертации рассматриваются вопросы совершенствования методов и систем автоматического регулирования режимов работы водопропускных гидротехнических сооружений.

В начальной части главы проведен детальный анализ используемых в практике способов автоматического управления режимами водопропускных сооружений. Выделены основные задачи стабилизации этих режимов: регулирование расходов, уровней в бьефах и перепада между ними. Приведены практические задачи, при решении которых приходится осуществлять тот та иной вид стабилизации режима, применять определенные типы датчиков, использовать различные

вида воздействия на режим. Рассмотрены факторы, определяйте проблематику исследований автора диссертации. Отмечено, что в водопропускных сооружениях способы непосредственного определения расходов осложнены высокочастотными шумами, воспринимаемыми чувствительными элементами измерительных систем. Эти шумы - следствие воздействия на элементы колебаний, порождаемых как высокой турбулентностью потоков, пропускаемых сооружениями, так и волнением свободной поверхности воды в обоих бьефах. Спектр частот таких колебаний - от долей до десятков герц. Другой помехой измерений является их инерционность, вызванная необходимостью размещать датчики на большом удалении от затворов из-за: стремления предотвратить воздействие на датчик потока с весьма высокой турбулентностью; преодоления альтернативы выбора репрезентативных точек измерения изучаемых переменных.

Общая теория управления рассматривает системы с одним исполнительным механизмом. В водопропускных водохозяйственных сооружениях нам, как правило, приходится иметь дело с большим количеством исполнительных механизмов в контуре управления. Это является основной особенностью и сложностью задачи управления рассматриваемыми сооружениями. Однако, на деле эта задача оказывается еще более сложной, т.к. в любом из таких сооружений регулировать приходится одну конкретную переменную - либо расход, либо уровни, либо перепад, да еще распределять управляющее воздействие между целым ансамблем затворов. Координация маневрирования последних в конкретных условиях оказывается строго определенной и строго ограниченной, зависящей от степени влияния режима сброса на процессы эволюции поверхности размываемого речного дна (возникновение сбойных течений, местные размывы, общие размывы в отводящем русле и т.д.). В тексте главы подробно обсуждены особенности различных видов маневрирования затворами и факторы, влияющие на этот процесс. В итоге показано, что для автоматической реализации избранного алгоритма маневрирования в замкнутой системе автоматического регулирования должен присутствовать блок выбора очередности управления затворами, а сама система - отнесена к особому классу замкнутых автоматических систем, в которых структура замкнутого контура изменяется по определенной заданной программе.

Другим аспектом автоматического управления режимами водопропускных сооружений является уровень ограничений переменных и

-зо-

сигналов в различных точках контура управления. В тексте главы проведено обсувдение конкретных видов таких ограничений переменных (расходов, уровней), управляющих воздействий (положений затворов), промежуточных состояний водного объекта. В итоге сделан вывод о том, что ограничения, входящие в состав контура управления, определяют его нелинейный характер и существенно усложняют анализ процесса его функционирования, а также часто требуют использования специальных сложных приемов синтеза системы управления.

Дальнейший анализ показал, что последние в водопропускных сооружениях должны быть импульсными, с широко-импульсной или амплитудно-импульсной модуляцией сигналов перед, исполнительными органами. Обсуждение этого аспекта показало возможность замены нелинейного широтно-импульсного модулятора линейно импульсным элементом, что обеспечило применение к рассматриваемой задаче аппарата теории импульсных систем.

Выполненные оценки показали, что используемые на водопропускных гидротехнических сооружениях многопролетные системы затворов представляют собой крупногабаритные и весьма дорогостоящие системы с мощными приводами, одним из требований управления которыми является минимизация перемещений (затворов). Другими словами, перемещение (открытие-закрытие) этих затворов должно осуществляться лишь при появлении отчетливого сигнала о строгой не-" обходимости изменения регулируемой величины, выделенного на фоне шумов и требующего адекватной реакции, т.е. имеющего достаточно большую амплитуду, обусловленную точностью измерения и регулирования. В тексте главы оговорены требования к уровню фильтрации шумов, к применению инфранизкочастотных фильтров.

Обсуждение цели и задач настоящего исследования осуществлено также после анализа применяемых в настоящее время методов математического описания течений воды. Из-за непреодолимых трудностей формализации при учете конкретных граничных условий в решении уравнений автоматизации водопропускных сооружений используется два основных способа описания:

- способ, базирующийся на полной априорной информации о морфологических и гидрологических характеристиках русла, и представляющий собой переход к линеаризованной модели уравнений Сен-Венана, к описанию прохождения волн малой амплитуды;

- способ, заключающийся в получении экспериментальных дина-

мических характеристик для последующей идентификации последних; распространен в практике автоматического управления непрерывными процессами в химии, теплоэнергетике, металлургии, промышленности

Первый способ соответствует методу малых отклонений, опирающемуся на теорию устойчивости A.M. Ляпунова, лежащую в основе линейной теории управления. Второй способ применим, если экспериментально определены характеристики водного тракта, который может быть описан передаточными функциями сложных динамических систем с запаздыванием.

Подобный анализ позволил в итоге установить, что при разработке специальных методов управления и систем автоматизации водопропускных сооружений крупных водохозяйственных систем необходимо учесть следующие характерные особенности этих сооружений:

- объект управления является инерционной динамической системой с запаздыванием и может быть описан "типовой" передаточной функцией, содержащей в качестве сомножителей дробно-рациональную часть с вещественными полюсами в левой полуплоскости и экспоненту, описывающую запаздывание в объекте;

- управление объектом осуществляется импульсным способом при достаточно редком замыкании ключей, т.е. речь идет об импульсных системах автоматического регулирования;

- при разработке алгоритмов автоматического регулирования необходима учитывать ограничения по значениям координат системы.

Далее в главе решены две задачи:

- разработан специальный алгоритм автоматического регулирования режимной переменной водопропускного гидротехнического сооружения (расхода или уровня) одновременным воздействием на группу затворов с учетом факторов ограничения их открытия;

- созданы оптимальные и квазиоптимальные алгоритмы регулирования в импульсных системах для применения их в инерционных объектах с запаздыванием.

Первоначально рассмотрим результаты решения первой из этих двух задач. При разработке алгоритма автоматического регулирования режимной переменной было решено обеспечить в нем максимальную структурную гибкость, при которой в качестве регулирующих могли бы использоваться все затворы сооружения в произвольных сочетаниях. При этом возникло требование стабилизации динамических свойств контура регулирования водопропускного сооружения при возникновении структурных возмущений в системе. Для выполнения

атого требования коэффициент усиления разомкнутого контура управления при остановке или включении механизмов управления затворами должен оставаться постоянным, т.е. коэффициент усиления регулятора ( интенсивность его действия на режим ) сохраняется по возможности неизменным вне зависимости от включения-выключения приводных механизмов затворов. Последнее обеспечивается коррекцией коэффициента усиления регулятора, т.е. интенсивности действия регулятора на привод каждого из затворов в зависимости от их количества в сооружении. Для этого коэффициент передачи регулятора должен быть обратно пропорциональным их числу - с тем, что- , бы при отключениях-включениях затворов сохранялось значение коэффициента передачи контура управления режимом через привода затворов в его разомкнутом состоянии.

Таким образом, создаваемая нами система регулирования должна обеспечить выполнение двух основных функций:

- поддержание режима пропуска определенного расхода;

- распределение управляющих воздействий между приводами затворов сооружения и перевод последних в состояние "работа/отключение" по соответствующей команде.

Во исполнение этого в этой системе автоматического регулирования доложны иметься два основных блока:

- регулирования основной управляемой переменной;

- распределения общего управлякщего воздействия между всеми основными затворами сооружения.

В тексте главы, помимо отмеченного, приведены более детальные требования к каждому из этих двух блоков, к параметрам их настройки, к функциональной схема непрерывно-логической системы регулирования режима, представленной на рис.24. На ней непрерывные сигналы показаны сплошными линиями, дискретные {0; 1} - пунктирными.

Непрерывная часть системы состоит из регулятора (к) и корректирующего устройства (3), обеспечивающего коррекцию величины управляющего воздействия по числу приводов затворов 3 сооружения. Стандартный регулятор к по рассогласованию мевду текущим О и заданным 0з значениями режима генерирует общий сигнал управления ио который в блоке коррекции затем делится на число действующих затворов результирующий сигнал и передается к каждому из блоков "управление затвором" в дискретной части.

Дискретная (логическая) часть системы состоит из блоков ко-

нтроля состояния и управления каждым из затворов ( раскрыт для 1-го затвора) и блока состояния группы затворов. Состояние каждого из затворов определяется по логическим сигналам: конечных выключателей "квв" ( верхний ) и "кбн" ( нижний ), переключателя "автомат/ручное" ("а/р"), срабатывания резервного затвора "рз" и др. При поступлении хотя бы одного из этих сигналов перемещение затвора блокируется в блоке "управление затвором"; сигнал управления затвором равен результирующему сигналу и при условии, что ни один из входных сигналов блока "состояние затвора" не запрещает его перемещения: в этом последнем случае =0. Подсчет числа действующих затворов 3 выполняется в блоке "состояние затворов", воспринимающем сигналы состояния каждого из затворов. На схеме не отображено блокирование регулятора при выходе из работы последнего из затворов,

В описании алгоритмов приняты следующие обозначения: дискретная переменная времени к - номер интервала, отсчитываемого от момента времени t = О, так что соответствующее значение непрерывного времени t составляет t = kAt; нижние индексы при переменных соответствуют номеру управляемого затвора;

Р, Р° - значение общего режима и задание на режим; u(k) - управляющее воздействие на выходе регулятора режима в момент времени к;

Ди(к) - приращение управляющего воздействия и(к); и((к) - управляющее воздействие, подаваемое на затвор с номером i;

AuL(к) - приращение и (к); 1 - перемещение затвора с номером 1;

,lj - сигналы соответственно нижнего и верхнего концевых выключателей затвора с номером 1;

к - коэффициент передачи интегрального регулятора. Дискретные переменные:

- индикатор положения 1-го затвора в пределах рабочей зоны, меаду верхним и нижним положениями, при которых срабатыва-вают соответствующие конечные выключатели;

5 _ | 1. если 1" < 1* , 1 v 0 в противоположном случае;

- индикатор состояния масляной установки, обслуживающей 1-й затвор:

5 = { есш затв°Р с номером 1 обслуживается, 1 V о в противоположном случае;

5, - индикатор состояния переключателя 1-го затвора "ручное/автомат" :

^ | 1 в состоянии "автомат", 1 V. о в состоянии "ручное".

Интегральный регулятор режима действует по алгоритму:

Ди(Ю = к (?° - У)

В алгоритме блока распределения управляющих воздействий между затворами индикатор рабочего состояния 1-го затвора сг определится логической формулой:

с, = , ... (29)

где V - логическая операция ИЛИ. При втом число действующих затворов п из общего числа N определится по формуле:

п = X о1 ... (30)

Поскольку при включениях/отключениях из работы затворов аффект управляющего воздействия на режим воды должен примерно сохраняться, то управляющие воздействия на приводы затворов должны быть обратно пропорциональными числу затворов:

Ди((Ю - -М*) ... (31)

Здесь предполагается, что а * О, т.е. не допускается ситуации, когда приводы всех затворов по разным причинам выключены, а регулятор остается включенным. Это значит, что при выключении последнего из приводов затворов по сигналу п = О действие автоматической системы должно блокироваться, а оперативному персоналу должен выдаваться соответствующий сигнал.

Как ниже будет показано проектными проработками (гл. 5), функционирование разработанного алгоритма регулирования обеспечивается средствами системы Ремиконт-130.

В заключающей четвертую главу части рассмотрено решение второй задачи - осуществлен синтез оптимальных импульсных систем автоматического регулирования методом полиномиальных уравнений. Устаревшие системы автоматического регулирования (САР), как правило, не имели в своем составе средств современной вычислительной техники и решение задач синтеза в них сводилось к расчетам

лараыетров настройки стандартных алгоритмов. В дальнейшем в САР нашли широкое использование программируемые контроллеры ( Реми-конт, Ломиконт и другие ), что принципиально изменило задачу регулирования, т.к. последние позволили не ограничивать структуру регулятора, но синтезировать ее в соответствии с моделью объекта, возмущений, критериями оптимальности. В этой связи особый интерес представили задачи синтеза оптимальных импульсных САР, что объяснялось их динамическими особенностями - дискретным во времени способом ввода-вывода информации, простотой процедуры синтеза и др. Наиболее мощным аппаратом синтеза таких систем является метод полиномиальных уравнений. Последние относят к неопределенным, т.е. имеющим не единственное решение. Это позволяет из множества возможных решений выбрать такие, которые обеспечивают выполнение каких-либо специальных условий. Например, конечность времени переходного процесса при возмущениях в разных точках системы, при очевидной грубости оптимальной системы и т.д Результат решения задачи синтеза оптимальной САР получается в этом случае в виде передаточной функции искомого корректирующего звена. Последнее представление адекватно традиционным в теории автоматического регулирования, что позволяет в наиболее полной мере использовать большой опыт и инженерную интуицию, полученные при настройке других стандартных регуляторов.

В рамках проведенного исследования была синтезирована оптимальная по быстродействию одноконтурная САР, чья исходная схема была приведена к виду, удобному . для синтезирования, путем выноса, сигнала 1.„ за пределы замкнутого контура. В этом случае:

вII

У1 = У - Хнц, ... (32)

х^Уз-Хвп ... (33)

Отметим, что в частном случае при у3 = 0, х = - Изображение ошибки определится как Е = у - у или Е = х - у' и с учетом (31):

Е=х/(1+Ш) ... (34)

Методика синтеза состояла в последовательном выполнении ряда следующих операций:

- определение дискретной передаточной функции объекта С(г) и ее факторизация;

- составление и решение полиномиального уравнения синтеза;

- определение алгоритма оптимального регулятора.

В качестве формирующего элемента на выходе регулятора испо-

льзовался элемент памяти нулевого порядка с передаточной функцией

I - e"PT;l

--. (35)

Таким образом G(z) - дискретная передаточная функций объекта с предвключешшм элементом памяти нулевого порядка .

-рт

z = е ц , ... (36)

где Гц - период квантования.

Факторизация G(z) в представлении G(z) имела вид:

0(2) = 3111 , ... (37)

где полиномы Р*, Q* содержали корни, по модулю равные или большие единицы, а полиномы Р~, а' - корни, по модулю меньшие единицы. Операция факторизации была нам необходима для выделения тех частей передаточной функции объекта, сокращение которых в процессе синтеза не допускается. Минимальное и конечное время установления ошибки для нашего случая имеет место в системе, если передаточная функция регулятора определена по формуле:

wir-- (38)

где 9 = 0° и П = П° - минимальные полиномы, являющиеся решением полиномиального уравнения:

Рв + SQ'H = В, ... (39)

где S - знаменатель изображения приведенного входного сигнала ^ , а В = 1.

В качестве расчетного возмущения Х^ наш был принят скачок на входе в объект. В системе, синтезированной по предложенной методике в соответствии с (38) и (39), конечность времени переходного процесса будет сохраняться при возмущении в любой точке объекта или на входе в регулятор.

Синтез оптимальных регуляторов проводился нами как для наиболее распространенных типов промышленных объектов: апериодического звена первого порядка о запаздыванием, первого, второго, третьего порядков без запаздывания, интегрального. Исходные данные и результаты синтеза для некоторых из них сведены в таблицу, помещенную в текст главы.

В процессе синтеза при низком порядке уравнения ( 39 ) оно

развертывалось в систему алгебраических уравнений и решалось обычными методами, для высокого порядка уравнение решалось с помощью алгоритма Эвклида, значительно сокращающего в этом случае объем вычислений. Такая особенность метода полиномиальных уравнений обеспечивала нам простоту процедуры синтеза.

Анализ чувствительности оптимальных систем к вариациям объекта показал, что для объекта первого порядка с запаздыванием колебательная составляющая имела с11> 1, < 1, т.е. оптимальная САР в разомкнутом состоянии оказалась неустойчивой. Этот факт выявил некоторые особенности местоположения границ устойчивости оптимальных САР ( по сравнению с системами со стандартными регуляторами); область устойчивости замкнутой САР оказалась суженой, ограниченной даже для.устойчивых объектов не только большими, но и малыми коэффициентами усиления К = Ко'Кр. При замене модели объекта на эквивалентную наблюдалось улучшение устойчивости. На рис.25 показаны границы устойчивости = 1(а). Здесь у = Копт' а = е~'50; = Гц/Т°: ТЦ ~ ^ ПИР°К0 Распространенного случая (т/Т = 0,2) область устойчивости ограничена: 0,75 <(р<1,3-

Полученные результаты показали, что оптимальные САР для распространенных объектов имеют высокую чувствительность к вариации параметров и не являются грубыми системами по отношению к замене модели на эквивалентную.

Для устранения этого недостатка методика синтеза была модифицирована наложением дополнительного требования устойчивости разомкнутой САР. Решить поставленную задачу удалось, увеличив степень полинома П, что привело к повышению степени оптимального алгоритма и усложнению его структуры. Здесь был реализован другой путь: изменена правая часть уравнения синтеза (39), приобретшая вид: . ■

Р0 + СГБП = I + В^ + В2га. ...'(40)

Структура передаточной функции модифицированного регулятора была установлена в упоминавшейся выше таблице. Оптимальные значения = 1,2а; В2 = 0,5а были выбраны в результате исследования влияния В4 и В2 на чувствительность, грубость и качество системы. Принятые значения обеспечили расширение границ <р = :Г(а), сняли ограничение на устойчивость снизу ( рис.26 ), обеспечили грубость системы при замене модели на эквивалентную. Продолжительность переходного процесса в оптимальной модифицированной САР

-Зв-

на один такт больше, чем в оптимальной. На рис.26 приведены кривые переходных процессов при замене расчетной модели на еквлва-лентную. Для сравнения там же приведены процессы в системе с дискретным Ш - регулятором. Сравнение кривых свидетельствует о наличии преимуществ у модифицированной САР перед стандартной.

В итоге проведенных нами исследований были установлены параметры настройки оптимального и модифицированного регуляторов, приводимые в аналитическом виде в тексте рассматриваемой главы. Их анализ показал, что :

- синтез оптимальной импульсной САР строже, проще и лучше формализован, чей расчет настроек стандартных регуляторов;

- в результате синтеза выявляется структура, которая, кроме стандартных, имеет колебательную составляющую, наличие которой в реальных условиях приближенного описания объекта сужает область устойчивости системы и делает ее негрубой по отношению к вариации оператора объекта;

- уменьшение времени цикла повышает частоту колебательной составляющей;

- объект является фильтром для сигналов высоких частот.

Далее в главе результаты синтеза оптимальных импульсных САР

были использованы для определения структуры и параметров настройки непрерывных регуляторов. Методика реализации этой задачи была следующей: первоначально структура' непрерывного регулятора выбиралась аналогичной структуре оптимального импульсного алгоритма, затем параметры настройки непрерывного регулятора определялись из условий совпадения передаточных функций всех составляющих закона регулирования на частотах и с о.

В заключительной части текста главы приведены три примера использования втой методики для условий типовых водовыпусков с плоскими затворами, управляемых регуляторами первого порядка с запаздыванием, а также регуляторами второго и третьего порядков. Результаты расчетов в примере с регулятором с чистым запаздыванием представлены на рис.27. По итогам рассмотрения примеров с регуляторами второго и третьего порядков был рассмотрен вопрос о запасе их устойчивости у = ^ар/К^цт, который в втом случае ограничен как сверху, так и снизу. Переход к непрерывным регуляторам по предложенной в главе методике позволил снять нижние ограничения, а запас сверху - увеличить (рис.28).

В пятой главе освещены результаты практической деятельности

автора диссертации в направлении разработки», испытаний и внедрения систем автоматического регулирования на реальных водохозяйственных объектах Туркменистана.

В начальной части главы приведено,подробное описание этих объектов: Зеидского водохранилища, сооружения N40 Юго-Западной ветки Каракумского канала (четырехочкового дюкера); водозаборного гидроузла на р. Теджен, городского водопровода г. Ашхабада.

Объектом внедрения САР на Зеидском гидроузле явилось водовыпускное сооружение ( рис.16 ) - диафрагмовый шестипролетный шпоз-регулятор. Размеры пролетов - 6,5x6,0 м, максимальное открытие - 6,0 м. За транзитной частью регулятора - расширяющийся в плане колодец, рисберма и ковш. Максимальный расчетный расход - 1000 м /с, номинальный - 560 м3/о.

Комплекс сооружений N40 на Юго-Западной ветке Каракумского канала (рис.29), также явившийся объектом внедрения САР, представляет собой сооружение, выполняющее сразу несколько функций: перегораживающую, водопропускную и регулирующую, селепропускную, конструктивно это - четырехочковый дюкер на 44,6 мэ/с (30 мэ/с). Сечение каждой из труб - 2,5x2,5 м, затворы плоские, их привод -электроподъемники.

Назначение гидроузла на р. Теджен (Герируд) - регулирование стока и снабжение водой орошаемых массивов в Туркменистане и Иране в соответствии с графиком водоподачи ( рис.30 ). Гидроузел работает совместно с другим гидроузлом в Пули-Хатуне, который также предстояло оборудовать однотипной САР.

При решении проблем автоматического управления водовшусхом Зеидского водохранилища ставился вопрос о решении двух задач:

- разработки способа автоматического определения расхода с точностью не ниже заданной и пригодного для метрологической аттестации этого водовыпуска;

- разработки и создания современной САР, обеспечивающей надежное круглосуточное выполнение основных функций сооружения без специального обслуживания системы, при минимальных требованиях к квалификации эксплуатационного персонала, предусмотрев возможность выполнения системой более сложных действий при обращении к ней в режиме "по требованию".

Решение первой задачи потребовало проведения спектра исследований альтернативных возможностей. Анализ вариантов был осуществлен с опорой на результаты исследований, освещенных в третьей

главе. В результате рассмотрения различных средств измерений было признано целесообразным применить датчик положения затвора, обеспечивающий существенное снижение погрешностей измерений (рис.31).

Датчик устанавливается на вращающемся валу существующего механизма индикации положения затвора, приводимом от перемещения затвора, и состоит из двух элементов: измерителя текущего положения; детектора контрольного положения. Первый представляет собой зубчатый диск, который насаживается на вал, и пару первичных элементов индуктивного действия (бесконтактные путевые выключатели), которые устанавливаются так, чтобы их торцы находились в плоскости, параллельной плоскости диска и отстояли от нее на 1...2 мм. При вращении диска перед торцом выключателя попеременно оказывается либо зубец, либо паз. Электронная схема, находящаяся внутри корпуса, выключателя, реагирует на зубец выдачей электрического импульса, который пропадает при появлении паза. Применение второго выключателя, сдвинутого по отношению к первому на угол, соответствующий угловому шагу зубцов диска, позволяет получить дополнительный импульс, необходимый для определения направления перемещения затвора.

Импульсные сигналы вводятся в микропроцессор ВРК, где осуществляется счет импульсов ( на наращивание или уменьшение - в зависимости от сочетания уровней вышеупомянутой пары сигналов), необходимое масштабирование результата для представления текущего положения затвора на цифровом индикаторе микропроцессора. Полученная переменная используется в алгоритме вычисления расхода, вводится в ПК, а также преобразуется в аналоговый сигнал, который выводится из микропроцессора (МП) на самопишущий вторичный прибор.

Детектор контрольного положения имеет в своем составе один индуктивный выключатель, который установлен в некотором точно известном положении по ходу затвора и вырабатывает дискретный сигнал при прохоадении мимо него специального стержня. Этот сигнал необходим для корректировки показания измерителя текущего положения в случае,, например, отключения питания на него. В этой ситуации после возобновления подачи питания измеритель начал бы отсчитывать положение затвора от того значения, которое оказалось "замороженным1,1 в МП на момент отключения измерителя, и если затвор за время перебоя в питании переместился, то возникнет не-

совпадение показания измерителя и фактического положения затвора. Для того, чтобы восстановить такое совпадение необходимо прогнать затвор (например, при помощи кнопок ручного управления) через контрольную точку - по сигналу выключателя детектора будет "принудительно" установлено показание, соответствующее положению контрольной точки, и дальше показания будут строго соответствовать положению затвора.

Точность измерения положения, которую обеспечивает описанное устройство, зависит практически только от количества зубцов в диске и количества оборотов, соответствующего максимальному ходу затвора - чем больше зубцов и чем больше число оборотов, тем выше точность. В изготовленных для Зеидского гидроузла экземплярах устройства точность была доведена до 0,3%, что примерно в 8 раз лучше, чем у известных потенциометрических устройств измерения положения. Дополнительным достоинством устройства явилась его высокая надежность, что определилось практически полным -отсутствием в нем движущихся частей.

Для выполнения основных функций системы "ЗЕИД" был запроектирован вычислительно-регулирующий комплекс.( ВРК ), построенный на базе микропроцессоров малой информационной мощности "Реми-конт - 130" (Р—130). Было предусмотрено, что результаты решения задачи контроля выводятся на вторичные приборы, цифровые индикаторы микропроцессорных устройств (МПУ), на экран дисплея. В тексте главы содержится подробное описание функционирования САР Зеидского водовыпуска в различных ситуациях.

Укрупненная структура комплекса технических средств (КТС) автоматизированной системы "ЗЕИД" показана на рис. 32.

> В состав технической структуры входят:

- измерительный комплекс (ИК);

- вычислительно-регулирующий комплекс (ВРК);

- приборная панель (ПП);

- персональный компьютер (ПК). : :.<

Укрупненная система комплекса . средств по автоматическому

регулированию режима работы сооружения'N40 на Юго-Западной ветке Каракумского канала ( автоматизированная система "Казанджик" ) изображена на рис. 33.

Измерительный комплекс составили датчики аналоговых и дискретных сигналов, обеспечивающие получение первичной информации. Это датчики сигналов уровней в верхнем и никнем бьефах, сигналов

текущих положений четырех затворов, а также датчики дискретных сигналов нижних концевых положений аварийных затворов и сигналов о переводе затворов в режим ручного управления.

Вычислительно-регулирующий комплекс был представлен микропроцессорными устройствами типа "Ремикант-130".

На приборной панели, оснащенной вторичными приборами, индикаторами-счетчиками, средствами сигнализации, централизовано представление инфордации: первичной, поступающей от датчиков, а также получаемой в результате расчетов в BFK (это - текущие значения расхода воды, значения расхода воды за час, сутки и т.д., положения затворов).

Персональный компьютер с дисплеем и печатающим устройством принимает информацию из ВРК и обеспечивает протоколирование данных учета, представление информации в форме таблиц, мнемосхемы, графиков на дисплее.

Общая схема информационных потоков автоматизированной системы "Казанджик" представлена на рис.34.

Аналоговые и дискретные сигналы от датчиков поступают на соответствующие входы УСО (устройство связи с объектом) блоков Р1, Р2, РЗ вычислительно-регулирующего комплекса.

В результате обработки входных сигналов в ВРК, на его выходах формируются сигналы и данные, которые поступают на лицевые панели блоков, вторичные приборы, счетчики, на управление затворами и, кроме того, передаются в сеть "Транзит", через которую осуществляется обмен данными между блоками Р1, Р2, РЗ, а также передача данных через шлюз в персональный компьютер.

Опрос и обработку сигналов датчиков, а также межблочный обмен данными, производит ВРК. Обновление информации на лицевых панелях ВРК происходит с частотой опроса датчиков. Периодичность обновления информации зависит от алгоритмической структуры ВРК, но находится в диапазоне 0,2...2 с. Передача сигналов из ВРК в ПК осуществляется по инициативе последнего, т.е. при обращении пользователя к определенной задаче, выполняемой в ПК и требующей оперативной информации, компьютер организует пересылку этой информации с частотой, заданной при программировании задачи. Выходными данными ПК являются видеограммы или протоколы.

Все видеограммы формируются в ПК и выводятся на в кран дисплея по инициативе пользователя. Они выполняются в различной фор ме, содержат статическую и динамическую информацию и для удобст-

ва восприятия оформляются в цвете. Каждая видеограмма содержит дату и время представленной на. ней информации. На рис. 35 дана видеограмма-мнемосхема секции сооружения, в которой установлены затворы. Статическая часть мнемосхемы - это контуры пролетов,шкалы положения затворов и контуры "окон", в которые выводятся цифровые значения расходов. Динамическая часть мнемосхемы представлена цифровыми значениями общего и индивидуальных расходов (выведенными в соответствующие "окна" ), а также цвето-динамическими эффектами, дающими возможность показать перемещение затворов в пролетах (о одновременным указанием их положений по шкале) и режим управления тем или иным затвором ( ручной или автоматический) .

В видеограмме таблице (на момент вызова оператором) должна быть представлена информация:

- о режиме работы основных и о состояниях аварийных затворов;

- о положении основных затворов;

- о значениях расходов воды в каждом пролете.

Схема видеограммы-графика изменения переменной изображена на рис.36. В качестве переменной (динамическая информация) принят общий расход через сооружение на интервале суток. Последнее значение на графике соответствует времени вызова видеограммы на экран дисплея.

Видеограмма-гистограмма представлена на рис.37. По ней осуществляется контроль значений текущих расходов вода через каждый пролет. На гистограмме информация о расходах представляется в двух видах: в виде изменения высоты столбиков, представляющих величины расходов, и в виде цифровых значений, что обеспечивает хорошую наглядность.

Создание системы контроля и автоматического регулирования режима двух гидроузлов каскада на р. Теджен осуществлялось в достаточной степени автономно, учитывая объективную реальность совместного Туркмено-иранского использования последних. Функциональные задачи контроля и управления в обоих случаях были во многом сходны, но имели и особенности - соответственно распределению технологических функций между ниш. При управлении режимом работы водохранилищного гидроузла в Пули-Хатуне ставились следующие задачи:

-обеспечить заданный планом- график накопления воды в водох-

ранилище л подачу ее в нижнее течение реки;

- обеспечить оперативные реакции, в том числе изменение режима работы водохранилища при появлении нештатных ситуаций (сель, внезапный паводок и др.).

Для реализации этих задач в автоматизированной системе были обеспечены:

- автоматический контроль уровня воды в водохранилище;

- косвенный контроль запасов воды;

- контроль расхода пропускаемой воды;

- учет пропускаемой вода;

- автоматическое регулирование уровня вода в верхнем бьефе на значения, соответствующие заданному запасу.

При управлении режимом работы водозаборного гидроузла в районе Довлет-Абада ставились задачи:

- обеспечить подачу заданных текущих расходов по основным направлениям;

- обеспечить требуемый по технологии уровень воды в верхнем

бьефе.

В обеспечении этих задач в системе были реализованы:

- контроль и учет расходов и объемов пропускаемой воды в каждом направлении;

- автоматическое регулирование подачи заданных расходов в каналы оросительных систем Довлет-Абада и Салар-Яра;

- автоматическое регулирование уровней воды в верхнем бьефе водозаборного гидроузла воздействием на величину холостого сброса.

Кроме перечисленных функций, по просьбе заказчика в системе была предусмотрена возможность наружного телевидения за поверхностью воды в верхних бьефах обоих гидроузлов в целях предупреждения попадания крупных плавающих предметов в пролеты отверстий водосбросов.

Разработка автоматизированных рабочих мест (АРМ'ов) диспетчеров водоснабжения г.Ашхабада проводилась в два этапа. На первом этапе, при непосредственном участии автора диссертации, был разработан макет АРМ'а для диспетчера водоснабжения 2-го микрорайона г. Ашхабада. Неоднократные успешные демонстрации этого макета показали высокую эффективность создаваемой на базе разработанного АРМ'а диалоговой системы, использующей соответствующую прогнозирующую (имитирующую) модель водоснабжения микрорайо-

на. На основании проведенных испытаний было принято решение о реализации второго этапа работы, посвященного созданию АРМ диспетчера водоснабжения для всего г. Ашхабада. При этом потребовалось значительно усложнить используемую прогнозирующую модель как в отношении ее масштабов (размерности), так и по существу. В частности, потребовалось включить в модель в качестве рабочего тела помимо воды еще и воздушную среду, т.е. рассчитывать процессы распространения вода в напорной системе о учетом двух сред. Другое дополнение - строгий учет рельефа города и этажности зданий, необходимых для расчетов точных графиков водоснабжения в условиях дефицита воды и возможных аварийных перебоев.

Важно подчеркнуть также, что мы исходили из того, что диалоговая система для рассматриваемого объекта должна была решать задачу управления уже находящейся в эксплуатации водопроводной сети в реальном времени с учетом тех фактических характеристик, которые эту сеть определяют. В частности, был необходим четкий контроль за положением всех задвижек, имеющих существенное сопротивление, а также всех существенных утечек. Важным условием достоверных расчетов явились также знания характеристик водопот-ребления, а также характеристик самих труб и в первую очередь, их эффективной шероховатости.

В связи о изложенным система АРМ'а должна была решать не только прямую задачу прогнозирования водоснабжения при известных характеристиках и исходном состоянии ее элементов, но и обратную задачу идентификации модели, связанную с определением характеристик элементов и текущего положения задвижек по показаниям измерительной аппаратуры. Последняя задача подразумевала создание централизованной системы контроля, что представляло самостоятельную сложную инженерную проблему.

Ниже остановимся, в первую очередь, на результатах создания макетов систем для прогнозирования и идентификации, основным элементом которой явились модели гидросистемы "городской водопровод", разработанные в настоящей диссертации.

В работе для построения моделей использовался универсальный программный комплекс, содержащий специализированную гидравлически ориентированную библиотеку программных модулей, обеспечивающих реализацию модели по структурному принципу и последующее решение многомерных систем дифференциальных уравнений. Модель гидравлической схемы строилась с помощью входного языка программно-

го комплекса. Особого внимания требовали этапы выбора методов решения получаемых систем дифференциальных уравнений. Эти методы должны были учитывать конкретную специфику рассматриваемых задач (их размерность, "жесткость" дифференциальных уравнений, требуемое время решения, сходимость и т.п.).

Разработанные АРМ'ы представили собой программные системы, реализуемые на ПЭВМ и воспроизводящие схему водоснабжения микрорайона или города. При изменении обстановки (аварии, отключения, резкие изменения водопотребления и т.п. ), вводя в ГОШ измененные данные, можно оперативно получать сведения о перераспределении расходов и давлений, т.е. оперативно "проигрывать" возможные ситуации для принятия решений. Информация о значениях расходов и давлений выводится по желанию пользователя на экран дисплея в виде таблиц, графиков или расчетной мнемосхемы с нанесенными на нее меняющимися цифровыми значениями.

В тексте главы приводится подробное описание разработанных ДРМ-ов, проиллюстрированное расчетными схемама, характеристиками использованных и разработанных математических моделей, а также описанием решения их систем дифференциальных уравнений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проведенный в диссертации обстоятельный анализ показал, что современные крупные региональные водохозяйственные комплексы (ВХК) являются сложноорганизованными многоцелевыми иерархическими системами. Для повышения их эффективности при разработке систем автоматизированного управления последними необходимо использовать современные методы системного анализа, сводящиеся к поуро-венной декомпозиции целей, функций и описаний объектов управления с параллельной агрегацией известных локальных типовых решений, то есть использовать преимущества комбинированного системного подхода. Важнейшим влементом такого анализа являются функционально-структурные модели "вход-выход", при построении которых необходимо опереться на итоги анализа существенных обменных по-потоков мевду системой и внешней средой.

2. Базовым объектом исследований, осуществленных в рамках настоящей диссертации, является подсистема регионального ВХК, решающая задачи управления водообестечением региона пресными поверхностными водами. При этом из ее функционально-структурной моде-

ли исключаются проблемы, принадлежащие к окружающей объект природной среде,но в первую очередь рассматриваются водные объекты, являющиеся ее основными элементами: водохранилища; каналы; городские, промышленные и коммунальные сети; сельскохозяйственные мелиоративные системы и др.

3. При разработке прогнозирующих моделей типовых ВХК предложена новая методика взаимных расчетов поставщиков и пользователей воды, стимулирующая повышение.,,,качества измерительных при-приборов и методов контроля учета количества вода. Равным образом разработана прогнозирующая модель системы "канал - водохранилище", которую можно эффективно,использовать в системах управления, использующих методы "последовательной корректировки режимов" водоотдачи водохранилищ, связанных с многоальтернативностью диспетчерских графиков-гидрографов.

4. Предложена прогнозирующая модель системы "Водообеспече-ния орошаемых массивов", в рамках которой учет динамики водопода-чи осуществляется с помощью теории безнапорного неустановившегося движения воды в каналах с учетом запаздывания. При разработке прогнозирующей модели "Городской водопровод" аналогичный учет динамики осуществляется о использованием теории неустановившегося напорного движения воды. Эта модель учитывает также необходимость частых включений и отключений участков сети , состоящей из частично заполненных водой труб. Решение этой задачи осуществляется в два этапа: параметрической идентификации, при которой оцениваются основные параметры уравнений; прогноза распределения воды в сети с учетом ее конкретных особенностей.

5. На основании детального многофакторного анализа результа тов реализации задач эффективного учета стока воды непосредственно на водопропускных сооружениях гидроузлов различного назначения в качестве основной для дальнейшего использования и внедрения принята система контроля, базирующаяся на методе тарировки этих сооружений. Для реализации этой системы отобраны типовые схемы истечения воды через рассматриваемые сооружения, выведено основное уравнение гидравлического прыжка, опиращееея на теорию неустановившегося движения потоков жидкости. Проанализированы аномальные режимы, отобраны основные модели для синтеза алгоритмов косвенного контроля, анализа их точности и учета логических условий смены режимов истечения.

6. Осуществлен детальный прогноз режима гидравлических ус-

ловий работы водопропускного сооружения Зеидского гидроузла,; получены наглядные таблицы и графики для анализа этих , режимов. Предложена и тщательно проанализирована с различных сторрн новая конструкция датчика косвенного контроля, основанная на измерении уровня воды в верхнем бъефе и открытия затвора. Показано, что погрешность измерения последнего существенным образом влияет на общую погрешность определения расхода. Предложен новый принцип построения конструкции датчика положения (открытия) затвора повышенной точности. Эта конструкция осуществлена на практике и внедрена на всех, перечисляемых ниже объектах водохозяйственного строительства, на которых осуществлялось внедрение результатов исследований, выполненных в настоящей диссертации.

7. Сформулированы основные особенности задач управления многопролетными водопропускными сооружениями водохозяйственных систем. Установлено, что особенности технологических процессов регулирования гидравлических условий работы этих сооружений как объектов управления определяются тремя базовыми компонентами ко- • нтура управления: условиями,; способами и средствами измерения режимных переменных; имеющимися средствами воздействия на рассматриваемый физический процесс; свойствами каналов передачи управляющих воздействий от затворов до датчиков. Показано, что процессы регулирования режимов маневрирования затворами исследованы пока недостаточно, без применения современных методов и аппарата теории управления.

8. Разработан новый метод синтеза оптимальных импульсных систем автоматического регулирования (САР) применительно к задачам управления многопролетными водопропускными сооружениями, базирующийся на математическом аппарате полиномиальных уравнений, легко формализуемый и удобный для проведения синтеза с помощью ЭВМ. Установлена чувствительность синтезированных таким образом САР к вариациям параметров и операторов моделей объектов, а также специально разработаны для решения рассматриваемой задачи модифицированный метод синтеза, а также метод определения структуры и параметров настройки непрерывных регуляторов на основе результатов синтеза оптимальных импульсных САР с применением математического аппарата полиноминальных уравнений. Для оценки структуры и параметров настройки непрерывных регуляторов затворами предложена методика перехода от оптимальных импульсных алгоритмов к синтезу непрерывных регуляторов.

9. Конкретным приложением результатов исследования настоящей работы явилась разработка автоматизированной системы управления водопропускным сооружением Зеидского головного водохранилища на Каракумском канале. При решении этой задачи был разрабо-

1 тан способ автоматического определения текущего расхода в водо-выпуске, обеспечивающий заданную точность, а также была разработана и создана непосредственно на объекте современная техническая система, обеспечивающая выполнение всех эксплутационных функций сооружения. Для уменьшения погрешностей при определении расходов, пропускаемых через водовыпуек был разработан и осуществлен новый тип датчика положения затвора. Тщательный анализ опыта использования автоматизированной системы управления водовыпуском Зеидского гидроузла позволил сформулировать рекомендации, направленные на улучше'ние*эксплутационной надежности последнего.

10. Для целей^современной эксплуатации сооружения N 40 на Каракумском канале была разработана автоматизированная система "Казанджик", включившая в себя: измерительный и вычислительно-регулирующий комплексы; приборную панель; персональный компьютер. При разработке, внедрении и производственной эксплуатации этой системы был решен ряд проблем, аналогичных перечисленным выше в п.9.

11. Разработанные в работе принципы создания автоматизированных систем управления водохозяйственными объектами были применены для решения задач управления каскадом гидроузлов на р. Теджен (Герируд). В результате реализации этой задачи была создана и проведена на практике система оперативного управления каскадом на базе систем контроля и автоматического регулирования водопропускных сооружений гидроузлов каскада. На водохрэшшздном гидроузле в Пули-Хатун создана система,обеспечивающая заданный график наполнения водохранилища и водоподачи в йижний бъеф, а также оперативные реакции по изменению режима водохранилища в случаях возникновения нештатных ситуаций. На водозаборном гидроузле в районе Довлет-Абэда обеспечен заданный режим'подачи воды по основным направлениям, создана система технологической стабилизации уровня верхнего бъефа, реализованы системы, обеспечивающие контроль и учет расходов и объемов воды во всех водоводах, а также автоматическое регулирование подачи воды в каналы оросительных систем Довлет-Абада и Салар-Яра, предусмотрена возможность дистанционного наблюдения за уровнем и акваторией воды в верхних

бьефах гидроузлов каскада для предупреждения попадания крупных плавающих предметов в пролеты отверстий водопропускных сооружений.

12. На основе разработанной в диссертации модели гидросистемы "Городской водопровод" с применением универсального программного комплекса построена модель гидравлической системы водопровода, послужившая затем базисом для разработки автоматизированных рабочих мест диспетчеров водопроводов одного из микрорайонов, а затем всего водопровода г. Ашхабада. Математическая модель представляет собой систему дифференциальных уравнений о переменными коэффициентами, взаимосвязанную о системой нелинейных алгебраических уравнений и логических условий. Решение системы осуществлено одношаговым цельным методом, после преобразований эта система была разбита на две подсистемы: идеальных регуляторов и гидравлических соединений. После раздельного решения последних методом Гаусса был получен программный комплекс, состоящий из шести программ, позволяющий осуществлять статические и кинематические расчеты гидравлической системы "Городской водопровод" при различных граничных условиях ее функционирования, позволяющий отслеживать происходящие в системе процессы в виде результируидих графиков и таблиц изменения давлений, расходов и положения регулирующих органов во времени, проводить в режиме диалога моделирование работы рассматриваемой водопроводной сети.

Приведенные выводы свидетельствуют о том, что в рамках рассматриваемой диссертации на новом научном уровне решены методы управления и контроль режимов работы водопропускных гидротехнических сооружений водохозяйственных систем, внедрения которых позволит ускорить научно-технический прогресс в отрасли.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах автора:

1. Исследование затворов-автоматов гидравлического действия с использованием полимерных материалов // Авторефер. дне. канд. техн. наук. - М, 1982.- 22 с.

2. Авторегулятор уровня и расхода //. - Ашхабад: Туркмен-НШНТИ, 1984. - 4 с.

3. Затвор автоматического уровня верхнего бьефа с двухсторонним регулированием // - Ашхабад: ТуркменНИИНТИ, 1984. - 4 с.

4. Регулятор расхода воды // - Ашхабад: ТуркменНИИНТИ, 1985. - 3 с.

5- Подпорное сооружение // - Ашхабад: ТуркменНШНТИ, 1934.

- 3 с.

6. Комбинированный регулятор уровня // - Ашхабад: ТуркменНШНТИ, 1985. - 4 с.

7. Универсальный авторегулятор уровня верхнего бьефа для пропуска плавающих предметов и донных наносов // - Ашхабад: Ту-ркменНИИНТИ, 1985. - 4 с.

8. Гидродинамическая постановка задачи оптимизации элементов автоматического регулятора // - Ашхабад.: Изв. АНТССР, с. 1984, N4, с. 27-36.

9. Регулятор уровня верхнего бьефа // Авторское свидетельство N865246 (в соавторстве).

10. Регулятор уровня верхнего бьефа // Авторское свидетельство N812874 (в соавторстве).

11. Регулятор уровня верхнего бьефа // Авторское свидетельство N979294 (в соавторстве).

12. Регулятор уровня жидкости // Авторское свидетельство N901997 (в соавторстве).

13- Регулятор уровня верхнего бьефа // Авторское свидетельство N984317 (в соавторстве) .

14. Регулятор уровня верхнего бьефа // Авторское свидетельство N930282 (в соавторстве).

15. Регулятор уровня верхнего бьефа // Авторское свидетельство N972204 (в соавторстве).

16. Регулятор уровня бьефа // Авторское свидетельство N837623 (в соавторстве).

17. Перспектива развития мягких затворов-автоматов гидравлического действия в гидротехническом строительстве // - Ашхабад.: "с/х Туркменистана", 1984. - с. 19-21.

18. К расчету гибких гидротехнических сооружений // - В сб. "Гидромелиоративные исследования в Туркменистане". - Ашхабад.: ТуркменСХИ, т. 24, 1982, вып. 3.- с. 74-78 (в соавторстве)

19- Статистический расчет затвора-автомата гидравлического действия // - В сб.:"Гидромелиоративные исследования в Туркменистане". - Ашхабад.: ТуркСХИ, 1982, т.24, вып.З. - с. 66-74. .

20. Применение затворов-автоматов гидравлического действия на. внутрихозяйственной оросительной сети // - В сб. "Эксплуатация гидромелиоративных систем в аридной зоне" - Ашхабад: Турк СХИ, 1983, т.25, вып. 3. - с. 82-94.

21. Определение коэффициента расхода меибранно-щитового затвора-автомата // - В сб. "Вопросы гидротехники и мелиорации в Туркменистане"- Ашхабад.: ТуркСХИ, 1984, т.24, вып. 4.

22. Возможности метода акустического гониометра для изучения поверхностных и приповерхностных свойств твердых тел // -Ашхабад.: ТуркменНИИНТИ, 1990. - 36 с. (в соавторстве).

23. Исследование устойчивости линейных автоматических систем // - Ашхабад.: ТуркменНИИНТИ, 1992. - 15 с. (в соавторстве)

24. Элементы автоматики и вычислительной техники // - Ашхабад.: Магарыф, 1993.- 100 с. (в соавторстве).

25. Система автоматического регулирования скорости электродвигателя постоянного тока // - Ашхабад.: Т1У, 1991. - 15 с. (в соавторстве).

26. Автоматизированная система управления водопропускным сооружением "Зеид"// Тезисы докладов конференций во ВНИИГ им. Б.А. Веденеева. - Санкт-Петербург, 1992 (в соавторстве).

27. Использование метода полиномиальных уравнений для синтеза оптимальных импульсных САР // - Ашхабад.: Изв. АНТ, 1993 (в соавторстве).

28. Использование результатов синтеза оптимальных импульсных САР для определения структур и параметров настройки непреры= вных регуляторов // - Ашхабад.: Изв. АНТ, 1993- 12 с. (в соавторстве) .

29. Принцип построения АСУ гидромелиоративных систем // -Ашхабад.га/г Туркменистана, 1991. - с. 46-61.

30. Автоматизированная система управления и регулирования режимом работы водопропускных сооружений реки Герируд // - Ашхабад.: Изв. АНТ, 1994,»2. - 10 с.

31. Автоматизированная система управления водопропускных сооружений N40 Юго-Западной ветки Кара-Кумского канала // - Ашхабад.: Изв. АНТ, 1994. - 12 о.

32. Программное обеспечение АРМ диспетчера водоснабжения сложной водопроводной сети // - Ашхабад.: Изв. АНТ, 1994, N3. -5 о.

33. Автоматическое регулирование расхода воды на водопропускном сооружении в АСУ "Зеид" // - Ашхабад.: Изв. АНТ, 1994, КЗ. -7 с.

34. Методика моделирования расчета сложных разветвленных гидравлических сетей // - Ашхабад.: Изв. АНТ, 1994, N3-9 0.

35- Автоматизированная система "Казанджик" // - Ашхабад.: Туркменгипроводхоз, 160РУ287563, 1993- - 84 с.

36. Автоматизированная система "Зеид" // - М.: ЦНИИКА, 159 РУ286582ЛЗ, 1993.- 98 с. (в соавторстве).

37. Автоматизированная система "Герируд"// - М.: ЦНИИКА, 159РУ286590ПЗ, 1993- - 147 с. (в соавторстве).

38. Автоматические регуляторы и их настройка // - Ашхабад.: ТуркменЮШТИ, 1992. - 91 с. (в соавторстве).

39. Исследования каскадной САР// - Ашхабад.: ТуркменНИИНТИ, 1992. - 41 с. (в соавторстве).

40. Пневмо-гидравлические регуляторы // - Ашхабад.: Туркмен НШНТИ, 1992. - 159 с. (в соавторстве).

41. Пьезорезонансные датчики на основе полупроводниковых кристаллов // - Ашхабад.: ТуркменНИШТИ, 1992. - 25 е.: (в соавторстве ).

42. Автоматическое регулирование . расхода воды на сбросе из водохранилища в АСУ "Зеид" // Тезисы докладов конференции во ВНШГ им. Б.Е. Веденеева. - Санкт-Петербург, 1992. - с. 102-104.

( в соавторстве).

43. Разработка автоматизированного рабочего места (АРМ) диспетчера водоснабжения 2-го микрорайона г. Ашхабад. Разработка методики моделирования расчета сложных разветвленных гидравлических сетей // - М.: ЦНИИКА, 03-50-92, 1992. - 12 с. (в соавторстве).

44. Способы и устройства для измерений уровней и расходов вода в гидротехнических сооружениях // - М.: ШЛИ, 1992, - 302 с. (в соавторстве).

Н ЙН!ЦШЯ CPS A A f3'

Il w ■

Ü'Í(X) IV

HT

паи и

мг û 1

iL

¡jyfcjürx) Ï/W>/I«MIH VjtCTi eucrtjuu

i 1

СШипТОУ Упгяшчсцп чисть снст»мк

W? fe

-| Cm жя« я АСУ h"

}_ —сж>

■ НХг

аа

04

Мсхолш/е тмвалшия

Цсхаян ые

ЛЯНШ1

{¡¡тзомтш пета*"*» )

№мюгич«ст П>ццмш>л>мы> ctntryn/

m

([ПЯСТЯ» HHCinniHTMH.-

ней >мле**ки)

1-Ц4 нш ММ К1ШЛ

Рис. k

>в>

Знгиняя силе

nzz

/йУК

Jlí!<W

Рис. 5

Urne

ПгигкЫ - «'»««> " 4ГмлеЫлГ.

_1ÏH!L-

/» ax«"

/i Wif

J» w/í

f«.6

( в ЦК

/

КДШ

Í-ЦД

Um

Ч,мг

кп пгал txa шхв

У

Ï-ЦД

ин 7* кн 7*

Г»ГМ

Ï-ЦА

гх

W t/t

rVOA

ÍX0 syi

»MÜ

y y

¿H

» s" ,

a i г з i з s

Рис.17

•V

íf s' tf -—

it V4 h«/

✓

/

P«.Í6

h,, h.

V4 fjl

UJ

✓ S

T» rtt.

Рис. 19

h.

«

У

■é

**

* l< ft/M

s — tf Si®

rrw qrr

mn—rnrr

h.

ha ni

k- 0. ю

^ - —-

, s s ' y ^ — — "

- '

ft«.2i

i 5 A ï

3

4 9

и ti

и i

y

U.1S,

île 20

fi*, г г

■СхтяКТСЗГТ

Рислъ Pw.¿S

Рис. 27 о,

i

/ î

/

/

/

2

им

ГУ ттп Гггт J

аа ом flfi из ^

Рис.28

Ж НШ

ШС-ÍO

Секцив i C«4»«i Сечциг S С'чцоа А Ае.29

Секции* Секцыб Секция! Секция 8

мгина*ьныи яомПкютгр

Bie. 30

M. Si

ДлЗЙ

КонтРвщ таЬотыcamsi Дапа 1г*я*

ктШШ

№ на \ш ¡ш

ОЪцчй гас/ и?

Yuc.bh

«I

310 Sai

m m

1U Ш SD Q

¡¡¡немение roaaío Л Ifenetu

i J s * St 7 t 3 « и tlrc

tut. 36

I

Cn

качало

Рис. 35

PHC.27