Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Системный анализ, управление и обработка информации

Диссертационная работа:

Атрощенко Олег Игоревич. Синергетический синтез систем управления гидролитосферными процессами : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.01 / Атрощенко Олег Игоревич; [Место защиты: Юж. федер. ун-т].- Пятигорск, 2008.- 142 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/1260

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

1. ОБЗОР МЕТОДОВ СИНТЕЗА РЕГУЛЯТОРОВ 11

  1. Состояние проблемы синтеза регуляторов для систем управления гидролитосферными процессами 11

  2. Подходы к решению задач управления гидролитосферными процессами 16

  3. Основные положения синергетической теории управления 19

  1. Постановка нелинейной проблемы аналитического конструирования агрегированных регуляторов 21

  2. Принцип динамического расширения — сжатия фазового объема 25

  3. Принцип эквивалентности в системах управления 26

1.4. Основные выводы по главе 27

2. ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ.... 28

  1. Общие сведения о Кисловодском месторождении минеральных вод «Нарзан» 28

  2. Описание титоно-валанжинского комплекса 32

  3. Назначение и виды опытно-фильтрационных исследований 36

  4. Конструктивные параметры и граничные условия объекта управления 38

  5. Постановка задачи синтеза законов управления гидролитосферными процессами на физическом уровне 39

  6. Основные выводы по главе 41

3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ 43

3.1. Модель объекта управления в виде дифференциального уравнения

в частных производных 43

  1. Дискретная форма математической модели 46

  2. Расчет параметров дискретной модели 49

  1. Представление дискретной модели в форме Коши 57

  2. Основные выводы по главе 63

4. СИНЕРГЕТИЧЕСКИИ СИНТЕЗ ЗАКОНОВ УПРАВЛЕНИЯ ЭКСПЛУАТА
ЦИОННЫМИ СКВАЖИНАМИ МЕТОДОМ АКАР 64

  1. Синергетический синтез законов управления для линейной пространственно-инвариантной модели системы управления 64

  2. Синергетический синтез законов управления для нелинейной пространственно-неинвариантной модели системы управления 75

  3. Синергетический синтез законов управления для нелинейной пространственно-неинвариантной модели системы управления 85

  4. Структурная схема системы управления уровнем водоносного горизонта 98

  5. Описание и анализ разработанного программного обеспечения

в пакете программ Maple 10 99

4.6. Основные выводы по главе 107

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 109

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 111

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 121

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 128

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 135

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 142

Введение к работе:

Актуальность проблемы. Гидролитосфера - это твердая оболочка земли вместе с заключенными с ней водами, одна из основных оболочек биосферы. Крайне неблагоприятная ситуация сложилась с интенсивной добычей минеральных ресурсов - основной причиной антропогенного воздействия на гидролитосферу, принимающего в настоящее время угрожающие масштабы. Основным итогом природопользования является истощение водных ресурсов, поэтому одной из первоочередных задач является рациональное использование минеральных ресурсов и управление ими.

Основным негативным воздействием условий разработки месторождений является истощение эксплуатационных запасов в виду чрезмерных водоотбо-ров, существенно превышающих объемы природного фильтрационного питания горизонтов. Дисбаланс выражается в том, что в процессе эксплуатации происходит систематическое снижение динамических уровней и осложняются как условия разработки месторождения, так и общая экологическая ситуация в районе. При падении уровня давления до некоторого критического, происходит разрушение пласта (обрушение кровли), что приводит к изменению гидродинамики района. Гидролитосферные процессы должны рассматриваться как объекты управления.

Важной проблемой теории управления является управление объектами с распределенными параметрами, которым и является водоносный горизонт. Указанный распределенный объект управления является многомерным, многосвязным.

Гидролитосферные процессы связаны с рассмотрением двух аспектов: совершенствованием методов построения математических моделей и разработкой математических методов синтеза законов управления.

На сегодняшний день методика синтеза законов управления в аналитическом виде методом АКАР («аналитическое конструирование агрегированных регуляторов по заданным инвариантным многообразиям») разработана для сосредоточенных объектов. Адаптация указанной методики синтеза на объекты управления с распределенными параметрами является актуальной задачей.

В работе предложена методика синергетического синтеза законов управления уровнем водоносного горизонта в эксплуатационных скважинах, обеспечивающих минимальное понижение уровня водоносного горизонта на Центральном участке Кисловодского месторождения минеральных вод «Нарзан», что также имеет важное экономическое значение, так как экономика Кавказских минеральных вод базируется на использовании гидроминеральных ресурсов.

Существуют следующие методы синтеза регуляторов для систем управления гидролитосферными процессами: аналитическое конструирование оптимальных регуляторов, частотный метод синтеза, параметрический синтез регулятора, при котором задается структура регулятора, а параметры подбираются в процессе экспериментальных исследований, метод конечномерной аппроксимации, метод модального управления. Для сосредоточенных многосвязных не-

линейных систем применяется метод АКАР синергетической теории управления, разработанный проф. А.А. Колесниковым.

Цели работы и основные задачи исследования. Целью диссертационной работы является аналитическое конструирование законов управления уровнем водоносного горизонта на Центральном участке Кисловодского месторождения минеральных вод «Нарзан».

Достижение поставленной цели предполагает решение следующих основных задач:

разработать математическую модель рассматриваемого гидролитосфер-ного процесса (доопределить параметры кх z, Fx входящие в модель);

перейти от модели объекта управления в форме дифференциального уравнения в частных производных к дискретной форме записи, с получением базовых моделей в форме Копій;

физически обосновать и математически представить системы внешних и «внутренних» инвариантных многообразий, согласно методу АКАР и поставленной цели управления;

аналитически синтезировать законы управления уровнем водоносного горизонта в эксплуатационных скважинах, обеспечивающих минимальное понижение уровня в наблюдательных скважинах для трех видов базовых моделей;

осуществить анализ замкнутой системы: построить переходные процессы переменных состояния, фазовые траектории и пересечение внешних инвариантных многообразий в трехмерном фазовом пространстве, графики изменения управляющих воздействий; определить дебиты эксплуатационных скважин.

Методы исследования. При решении поставленных задач использовались: теория дифференциальных уравнений, теория систем автоматического управления, метод АКАР синергетической теории управления, метод конечномерной аппроксимации для объекта с распределенными параметрами.

Аналитический синтез законов управления и исследование динамических свойств синтезированных замкнутых систем управления проведено в пакете прикладных программ Maple 10.

Обоснованность научных положений и достоверность результатов исследований подтверждается согласованностью результатов теоретических исследований и компьютерного моделирования полученных замкнутых систем управления.

Научная новизна результатов диссертации заключается в том, что адаптированы принципы и метод АКАР к новому классу задач - задачам управления гидролитосферными процессами. Рассмотренный класс задач характеризуется следующими отличительными особенностями:

высокой мерностью фазового пространства;

большой инерционностью рассматриваемых гидролитосферных процессов;

нелинейностью протекающих процессов.

Получены и выносятся на защиту следующие научные результаты: 1) математические модели гидролитосферных процессов рассматриваемого месторождения;

  1. дискретная математическая модель, корректно отражающая исходную модель объекта управления в форме дифференциального уравнения в частных производных;

  2. математическое представление инвариантных многообразий, что позволило обоснованно сформулировать задачу управления;

  3. предложенная методика адаптации синергетического метода синтеза, позволяющая в аналитическом виде определить законы управления объектом с распределенными параметрами.

Практическая ценность работы. В работе рассматривается решение важной хозяйственной задачи - управление параметрами водоносного горизонта в эксплуатационных скважинах, что является важным с точки зрения сохранения природного месторождения минеральных вод. Методика синтеза, рассмотренная в работе, может быть использована для решения аналогичных задач в других регионах.

Реализация результатов работы. Полученные в диссертации научные и прикладные результаты нашли применение в исследованиях, проводимых на кафедре Управления и информатики в технических системах Пятигорского государственного технологического университета (ПГТУ).

Публикации и апробация работы. Материалы диссертационного исследования опубликованы в девяти научных работах, в том числе в трех изданиях, включенных в перечень ведущих рецензируемых изданий, утвержденных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (105 наименований), четырех приложений. Материал диссертации изложен на 142 страницах, содержит 25 рисунков, 4 таблицы.

Подобные работы
Верхова Галина Викторовна
Системный анализ, управление и автоматизация технологических процессов в системах почтовой связи
Гаврилин Александр Петрович
Управление информационными процессами микрофильмирования в государственной системе страхового фонда документации
Клачек Павел Михайлович
Моделирование и интеллектуальное управление агротехнологическим процессом в био-производственной системе
Склярова Татьяна Петровна
Рациональное управление системой психологической помощи на основе медицинского мониторинга и организации психопрофилактического процесса [Электронный ресурс]
Рзун Ирина Геннадьевна
Методы синтеза и анализа проходимых автоматов в управлении технологическими процессами
Шестаков Максим Павлович
Разработка методов и алгоритмов поиска неизбыточных структур в процессе синтеза систем управления вентиляцией негазовых шахт
Могин Артем Викторович
Синергетический синтез систем противоаварийного управления процессами генерации электрической энергии
Николаев Андрей Борисович
Исследование и разработка моделей термодинамических процессов для синтеза инвариантных систем управления
Саливонов Ярослав Михайлович
Анализ и синтез стационарных случайных процессов в цифровых системах управления виброиспытаниями
Лаптев Сергей Владимирович
Синергетический метод синтеза нелинейных систем иерархического управления теплоэнергетическими процессами

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net