Интеллектуальные информационные технологии моделирования технологических процессов и оборудования электрических станций

В ходе реализации проекта в 2018 г. получены следующие результаты. Выполнена разработка нечетких адаптивных моделей и алгоритмов управления технологическими процессами в энергетике. Проведены анализ и параметрический синтез нечетких комбинированных алгоритмов управления, содержащих нечеткий логический регулятор (FLC, Fuzzy Logic Controller), LQR (линейно-квадратическое регулирование) - регулятор (FLC + LQR) и линейный ПИ регулятор (FLC + ПИ). Предложены методы определения оптимальных параметров FLC + LQR регулятора. Предложена система MRAC, оснащенная нечетким (FLC, Fuzzy) и пропорционально (P, propotional) - интегральным (I, Integral) или (FPI) регуляторами. Определены оптимальные значения параметров регуляторов, при которых выполняются требования к переходному процессу в замкнутой системе. Проведены: разработка новых методов параметрической оптимизации прогностических алгоритмов; сравнение переходных процессов, полученных при настройке прогностического регулятора известным методом (при настройке на частотный показатель колебательности) и при настройке универсальным беспоисковым методом. В основу синтеза оптимальных по времени алгоритмов положен метод принципа максимума Понтрягина. На примере динамической системы второго порядка с запаздыванием рассмотрено решение задачи определения оптимального управления максимально быстродействующей системы. Поставленная задача решена на примере системы автоматического регулирования (АСР) стабилизации давления пара перед турбиной атомного энергоблока с водо-водяным реактором типа ВВЭР-1000. Для улучшения качества регулирования в алгоритме реализован принцип управления по прогнозу. Проведено исследование универсального беспоискового метода настроек линейных регуляторов. Представлены рекомендации по выбору параметров субоптимальных регуляторов; программа расчета ПИДД2 регулятора на примере реальных объектов теплоэнергетики.Разработан универсальный беспоисковый метод настройки ПИД регулятора на минимум квадратичного критерия. Проведена проверка разработанного метода, и показана его эффективность в смысле уменьшения значения квадратичного критерия качества и снижения динамической ошибки. Разработаны компьютерные программы параметрической оптимизации и моделирования одноконтурных систем с ПИД и ПИДД2 регуляторами. Даны рекомендации по выбору постоянных времени сглаживателя и диапазона частот приближения комплексных частотных характеристик ПИД, ПИДД2 и субоптимального регуляторов. Показано, что применение универсального беспоискового метода существенно сокращает количество расчетов, что экономит время и объем машинной памяти. Проведена разработка адаптивных моделей и алгоритмов управления технологическими процессами в энергетике. Предложено использование для описания объекта линейного дифференциального уравнения второго порядка и специального оптимизатора параметров адаптивного регулятора, реализованных в ПК MATLAB-SIMULINK. Осуществлена настройка цифрового самонастраивающегося ПИД регулятора в замкнутой системе регулирования. Предложен и использован принцип управления по прогнозу.Выполнено имитационное моделирование нечетких адаптивных моделей и алгоритмов управления технологическими процессами. Полученные нейро-нечеткие модели и алгоритмы были использованы, в частности, для моделирования парового котла ТГМП-314 теплоэлектростанции. На примерах моделирования котла по экспериментальным данным показана эффективность использованных моделей для систем с запаздыванием. Показано, что генетический алгоритм, разработанный в проекте, по точности более чем в два раза превосходит известные алгоритмы. Выполнена разработка методики обнаружения дефектов для оборудования электрических станций на основании метода оценки фрактальной размерности. Разработана методика обнаружения дефектов для оборудования электрических станций на основании предложенного метода оценки фрактальной размерности. Предложенный подход использован при разработке методов неразрушающего контроля для анализа акустических сигналов от цилиндрических стержней и лопаток ГТД. Показано, что использование геометрических методов позволяет выявить наличие дефекта в изделии, его размер и возможную ориентацию. Подтверждена работоспособность алгоритма на модельных данных и на примере анализа фрактальных свойств реального временного ряда. Проведена имплантация модели осаждения в программный комплекс. Разработанная в 2017 г. математическая модель осаждения мелкодисперсных частиц из турбулентных потоков, основанная на эйлеровом описании двухфазной среды, имплантирована в программный комплекс. Проведена верификация программы на примере экспериментальных данных, полученных при испытаниях центробежных сепараторов влаги. На основе разработанной модели выполнены расчеты процесса осаждения капель в трубах с полностью поглощающими стенками. Для расчета газодинамических характеристик течения использована k-s модель турбулентности, модифицированная путем введения дополнительного слагаемого в уравнение для скорости диссипации турбулентной энергии, пропорционального потоковому числу Ричардсона.