Полумарковские и скрытые полумарковские модели надежности, контроля, диагностики и прогнозирования энергетических систем

Согласно Национальной технологической инициативе Energy Net, одними из основных задач этого проекта являются следующие: 1."Цифровизация" энергетических систем, создание цифровых сетей, цифровых подстанций. 2. Создание информационных систем управления энергетическими системами и переход к интеллектуальному управлению и инжинирингу. Решение этих задач возможно на основе построения математических моделей, касающихся различных аспектов структуры и функционирования энергетических систем и разработки на их основе алгоритмов и информационных систем поддержки принятия решений при проектировании и эксплуатации энергетических систем, а также прогнозирования их состояний. Для моделирования систем в настоящее время широко используются полумарковские процессы. Начиная с 90-х годов, для моделирования и анализа систем широкое применение получили скрытые полумарковские модели. В этих моделях предполагается, что наблюдаемая последовательность управляется полумарковским процессом с не наблюдаемыми (скрытыми) состояниями и ставится задача по наблюдаемой последовательности оценить характеристики полумарковского процесса. Скрытые полумарковские модели позволяют по результатам наблюдений проводить диагностику системы , прогнозировать её состояния.. Целью данного проекта является развитие и совершенствование методов применения полумарковских процессов с общим фазовым пространством состояний и скрытых полумарковских моделей для моделирования энергетических систем, а также построение полумарковских и скрытых полумарковских моделей, касающихся различных аспектов структуры и функционирования энергетических систем: надежности, эффективности, контроля, диагностики, технического обслуживания и прогнозирования. Для достижения, сформулированных в проекте цели и задач, предлагается использовать аппарат теории полумарковских процессов с общим фазовым пространством состояний, теории скрытых полумарковских моделей, математической статистики, теории восстановления, теории надежности. теории интегральных уравнений, имитационного моделирования. В качестве основного аппарата исследования выбран аппарат теории полумарковских процессов с общим фазовым пространством состояний. Использование этого класса случайных процессов позволит: - освободиться от ряда ограничений при построении моделей, в частности, от предположения об экспоненциальном законе распределения случайных величин, характеризующих систему; - получить аналитические выражения для характеристик системы, которые можно использовать для инженерных расчетов; -построить модели ряда конкретных энергетических систем. Для решения проблемы размерностей моделей предполагается использовать алгоритмы асимптотического и стационарного фазового укрупнения полумарковских процессов, разработанные В.С.Королюком, А.Ф. Турбиным, А.В. Свищуком. Согласно дорожной карте Национальной технологической инициативы Energy Net, одной задач этого проекта является подготовка специалистов для практической его реализации . Полученные результаты могут быть использованы для разработки пилотных образовательных курсов по моделированию энергетических систем.