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
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