Файл: Сапрыкин Г.С. Исследование операций в энергетических расчетах учеб. пособие для слушателей фак. повышения квалификации преподавателей теплотехн. каф., аспирантов и студентов специальности 0305.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 22.07.2024

Просмотров: 99

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

При этом, естественно, не могут быть опущены переменке , оказывающие опре. зияющее влияние на систему. Это требует тща - тельного анализа. Единственный путь для оценки в модели потен­

циальных возможностей переменной - обязательный её учет и искаю-

чение

из модели лишь тощ а, когда для этого

есть

веские основа­

ния.

Это становится возможным, к сожалению,

лишь

на последнем

этапе исследования, когда определен критерий эффективности.

 

Упрощения модели можно добиться путем

снижения числа пере­

менных за счет " агрегирования " исходной информации. Агрегиро­ вание (укрупнение) исходных данных производится группировкой однородных показателей и заменой их индивидуальных значений од­ ним - средневзвешенным. Например, в некоторых случаях представ­ ляется возможным тепловую экономичность энергоустановок одного типа и вида оценить средне свешенным значением удельного расхо­ да топлива. Каждая из установок, таким образом, считается иден­ тичной некоторой " усредненной " , используемой для описания всей группы однотипных установок. Естественно, что и з-за разных условий функционирования и индивидуальных характеристик каждой

из установок агрегирование вносит дополнительные погрешности. Природа переменных может быть изменена за счет : I) рассмот­

рения переменных в качестве постоянных; 2) рассмотрения дискрет­ ной переменной как непрерывной ; 3) рассмотрения непрерывной пе­

ременной как диск-ретной.'

 

 

 

 

Первый прием изменения природы переменных рассмотрим

для

случая, когда

переменные

^

 

, входящие в

уравнение (2 -й ), но­

сят случайный

характер. Задача

значительно

упрощается, если

случайные факторы

,

у.2

. .

. . заменяются неслучайными,

их

математическим ожиданием. Это возможно сделать, если диапазон"

случайных изменений параметров

мал,

или при

достаточно

большом разбросе величин

Ц( ,

.у г , . . .

критерий

эффективности

Цзависит от них линейно.

Если

случайность величин ^

сущест­

венно сказывается на критерии эффективности, а замена каждой из

них её

математическим ожиданием может

привести к большим ошиб­

кам, то

применяют

" оптимизацию в среднем

",

В этом случае нуж­

но выбирать такие

решения ( параметры

X j

) ,

которые бы обращали

в максимум (минимум) математическое ожидание критерия эффектив­

ности

I V мtill

(2 -5 )

Естественно, что в каждом отдельном случае, при каждом слу­ чайном ih критерий U может сильно отличаться от ожидаемого


среднего Ц й

, в гаком случае

утешением нам может служить

мысль о тоц,

что оптимизация в

среднем

все

же лучше,

чем вы­

бор решения без всяких оснований £ 4 J .

 

 

 

й математической точки зрения оказывается

выгодным

( но не

всегда правомерный) считать дискретные переменные непрерывно ме­ няюю&ивоя величинами. Наоборот, когда промежутки времени между наступлением различных событий играет существенную роль, модель модно упростить, предполагая, что все события, происходящие в те­ чение рассматриваемого периода, наступают мгновенно в конце или начале периода. Ниже этот случай будет рассмотрен на примере учета разновременности затрат в энергетическую установку за вре­ мя срока ее службы.

Примером изменения функционального соотношения между пере­

менными является распространенная линейная и квадратичная аппрок-*

енмация нелинейных функций по

точкам, полученным из опыта,

из

статистических наблюдений и т

.п . Каждый раз правомерность

таких,

аппроксимаций должна быть проверена сравнением с действительно­ стью.

Модель, наконец, может быть упрощена добавлением, исключени­ ем или модификацией ограничений.

Если учет ограничений вносит большие трудности в решение за­ дачи, то, сняв их,можно получить первое, как правило,"оптимисти­ ческое решение " . Решение на такой модели будет приемлемым, если оно удовлетворяет заданным, но не учитываемым в решениях ограни­ чениям. Если решения неприемлемы, то ограничения можно вводить последовательно, проверяя каждый раз удовлетворяемость подучен­ ных решений ограничениям,

В некоторых сложных случаях может оказаться целесообразным вернуться после первоначального исследования к модели, найти не­ достатки в ней и устранить их. К числу таких недостатков могут быть отнесены следующие :

1)модель содержит несущественные переменные;

2)не содержит некоторых существенных переменных ;

3)произведена недостаточно точная оценка одной или несколь­ ких существенных переменных ;

 

*0 структура модели, т . е ,

зависимость

критерия эффективности

от параметров, определена неверно.

 

 

 

Исправление недостатков модели, как и весь процесс

её построе­

ния,

требует не только знаний математики,

а само собой

разумеет -

ся ,

и безукоризненных знаний

сущности моделируемого явления.

26


Прочие глобальные и специальные модели

Рис.2 -4 . Комплекс моделей для оптимизации больших систем в энергетике

"1

03 |

F t

и

Сц

О

«

X

а> s

СО

В наиболее ответственных

случаях проводится своеобразный

" конкурс'моделей, когда одно

и то же явление изучается на не -

скольких

моделях. Получение близких результатов на различных

моделях

является одним из признаков объективности исследования.

§ 2 -3 . Математические модели в энергетике.

Математическое моделирование в энергетике получило широ - кое распространение при решении самых разнообразных задач [ I I , 1 6 ,1 7 ,1 8 ,1 9 и др. ] .

Определяющая роль математического моделирования сохраняет­ ся и при рассмотрении больших систем в энергетике. Как правило, рассматривается целый комплекс моделей, так как в настоящее время невозможно создание одной модели, имеющей сколь-нибудь практическую ценность и описывающую всю систему в целом. Во­

просы взаимодействия таких моделей, принципы их построения на­ ходятся в стадии постановки и предварительных общих соображе­ ний. Эти соображения следующие : I) комплекс моделей должен строиться с учетом иерархии реальных подсистем, входящих в большую систему ; 2) модели, разработанные для решения отдель­ ных задач, смогут,по-зидимому,войти в комплексы моделей больших систем ; 3) отдельные модели должны увязываться по составу об­ мениваемой информации [ п ] . Последнее дает возможность в соот­ ветствии с иерархией целей установить последовательность реше­ ния отдельных задач и общую схему взаимного использования ре­ зультатов, Пример комплекса математических моделей для оптими­ зации больших систем представлен на рис. 2~Ч [ п ] . Верхний

уровень иерархии образуют модели каждой специализированной си­ стемы. Эти модели состоят из блоков, моделирующих различные технические стороны развития систем. Нижний уровень специализи­ рованных моделей образуют: а) модели для уточнения оптимизации

на стадии проектирования С электрические сети, трубопроводы ) ,

б) модели для оптимизации схем и параметров оборудования электро­ станций (тепловых и гидравлических) и других предприятий, входя­ щих в систему энергохозяйства. Решения, полученные на этом уров­ не,являются информацией для моделей более высокого иерархическо­

го уровня (

и наоборот ) .

Главная функция специализированных мо­

делей в общем комплексе -

учет дискретности развития систем,не­

линейности

затрат на их развитие и выбор наиболее рациональных

способов

преодоления возникающих здесь ограничений [ и ] .

Сочетание глобальных и специализированных моделей позволяет:

28

' .


1) выявить возможные сочетания основных внутренних и внеш -

них условий и соответствующую им зону неопределенности развития

систем ; 2) довести варианты развития систем до целочисленности и рас­

крытия основных технических асп ектов.:

Применение специализированных моделей может выявить нару­

шения технических условий в вариантах, полученных на глобальных моделях. Это служит признаком несовершенства глобальных моделей и необходимости их корректировки.

Рассмотренные выше вопросы относятся не только к системам и моделям на уровне страны или экономического района. Под опреде­ ление большой системы попадают и крупные электростанции, систе­

мы газоснабжения, теплоснабжения и электроснабжения городов

и

т .п . Поэтому рассмотренные особенности

и методы построения

комп­

лексных моделей переносятся и на этот

уровень £ 11,16,35,43

] .

Возможные модели в энергетических расчетах рассмотрены

более

подробно ниже.

 

 


Ш.

ОПТИМИЗАЦИЯ

 

 

 

Как ош ечалось, одной из

задач ИСО является выбор оптималь­

ных решений. О п т и м а л ь н ы м и

будем называть

р е ш е ­

н и я , которые по каким-либо

соображениям предпочтительнее дру­

гих. О п т и м и з а ц и я

-

э т о

о п р е д е л е н и е

н а . и л у ч ш и х ( о п т и м а л ь н ы х )

р е ш е н и й в

с о о т в е т с т в у ю щ и х

у с л о в и я х .

 

Процесс оптимизации, таким образом, заключается в нахождении

элементов решения I , ,

Х г

. . . в уравнении

(2 - 1 ),

которые бы

обращали критерий эффективности И в максимум

(минимум) при задан­

ных условиях

 

 

 

 

 

Выбор целевой функции и нахождение ее максимального или мини­ мального значения при условии выполнения ограничений являются сутью оптимизации.

§ 3 -1 . Целевая функция ( критерий оптимальности )

. Конкретный вид целевой функции IX зависит от характера рассмат­ риваний операции, задач исследования, целей мероприятия.

Если проводится ряд операций ,по повышению тепловой эффектив­ н о с т и , например, энергоустановки, то показателем эффективности

является её к .п .д .

Если проводятся мероприятия по повышению надежности какого- -лнбо изделия, то целевой функцией может быть среднее время без­ отказной работы, вероятность безотказной работы, среднее, время восстановления и т .д .

30