Файл: Герман, В. Т. Построение информационной системы управления технологическими процессами добычи и подготовки газа научно-экономический обзор.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 03.11.2024

Просмотров: 35

Скачиваний: 0

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

при доверительных границах математического ожидания

х -

 

+

Теоретические частоты определяют из выражения

N a X

j x

i -X )2

 

е

2

 

m i 6 V W

Окончательно соответствие эмпирического и теоретического распреде­

лений оценивается по критерию Пирсона

 

 

 

 

 

х 2 = £

 

(т1 ~

.

 

 

 

 

 

с ~ 1

171‘'■

 

 

 

 

 

Вероятность

Р(Хг)

вычисляется в зависимости

от

числа сте­

пеней свободы К

= К -3. Если вероятность Р(Хг)

6 0 ,0 5 ,

гипотеза

от­

брасывается как

неправдоподобная. В

противном

случае

гипотезу

о

том, что исследуемая переменная распределена по закону Гаусса,мо­

жно считать

не противоречащей

опытным данным. Блок-схема алгорит­

ма проверки на нормальность выборки дана на рисЛ .

Таким

образом необходимо

оценивать параметры технологического

процесса, участвующие в системе управления. При этом в зависимости

от их характера

(например, отказы оборудования) можно использовать

и другие

законы распределения случайных величин.

 

 

 

 

Пример. При определении производительности газовых скважин на

месторождении получены следующие данные о дебите,

млн.м3/сутки:

2 ,3 j

I , Сi 0,4;

3 ,2 ; 2 ,5 ;

2 ,4 ;

1,3;

0,6;

0,5 ; 3,0;

1,6 ;

2 ,0 ;

1,4 ;

0,9;

2 ,2 ;

1,2;

0,7;

1 ,8 ;

0 ,6 ; 2,0;

2, 0; 2 ,7 ; 2 ,0 ; 2,0; 2 ,5 ;

1 ,0 ;

I ,8;

2 ,0 ;

1,2;

1 ,3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверим соответствие данной выборки случайному

нормальному

распределению.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для проверки на случайность используем метод, описанный выше.

В результате получим следующие серии:

 

 

 

 

+ + - + + + + + - + - + + -,+

 

 

 

+ -

 

 

Далее имеем = 27;

M|r|=

17,6; -D{r|=

 

2,11.

 

 

По таблице FP(Z) [2 ]

получаем

Р = 0,57 .

 

 

 

 

Так как 0,57 >

0,0 5 , выборку можно считать

случайной.

 

 

Проверка на нормальность распределения заключается в следую­

щем (табл .1):

Xmax- X min

= 3; К = 6;

лХ = 0 ,5 .

 

 

 


Т а б л и ц а

I

Интервалы технологических данных

К: ин­ тервала

I 2 3 4 5 6

Интервал

C4J о

 

О1

 

0,7-1.

 

,2

1 ,2 -1 ,7

1,7 -2,2

2 ,2 -2 ,7

2 ,7 -3

,2

Среднее значение

Частота

Статистическая

интервала

 

вероятность

0,45

4

0,13

0,95

4

0,13

1,45

6

0,20

1,95

8

0,27

2,45

5

0,17

2,95

3

0,10

х = 1 ,7 ; 6 = 0,75; /77< = 2;

т'г = 4,8; ш3 = 7,6;

= 7 ,6 ; т'5 -

4 ,8 ; гпJ = 2 ; X 2 = 3 ,8 .

 

 

 

Вероятность, рассчитанная по таблице [ 2 ] , имеет

значение

Р (3 ,8 )= 0 ,2 6 . Так как 0,26 >

0,05, гипотезу о нормальности

распре­

деления можно считать не противоречащей опытным данным.

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШАГА ДИСКРЕТНОСТИ

 

ПРИ КОНТРОЛЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

Определение частоты измерения контролируемых параметров

и

количества информации, необходимой для выбора управляющих воздей­ ствий, имеет важное значение для управления технологическими объ­ ектами газодобывающего предприятия и разработки систем централи -

зованного контроля.

Периодичность замеров технологических параметров процессов устанавливается на основе специальных статистических исследований

и математических расчетов. В качестве исходных данных для расче -

тов используются результаты замеров, накопленные в устройствах па­

мяти, или диаграммы записи различных параметров технологических процессов добычи и подготовки газа. Данные из устройств памяти и диаграммы обрабатываются и определяются статистические характери­

стики случайной функции; математическое

ожидание дисперсия Dx ,

среднеквадратическое отклонение

,

корреляционная

функция

Rxv(7), спектральная плотность

и частота среза

спектральной

плотности (Ас ■

 

 

 

13


При определении статистических характеристик необходимо пер­

воначально выбрать шаг дискретности A t , исходя из некоторых

предварительных сведений о характере процесса. Приближенно интер­

вал времени между соседними

отсчетами

A t

можно определить

по

диаграммам эксплуатационных

регистрирующих приборов по

средней

скорости

изменения случайного процесса

[I I ]:

 

 

 

 

,

3 #

 

 

 

 

 

(v

Atm-.r.

( 4 й ) 1

 

 

 

 

 

 

- d

t l l ma x

 

 

приборов;

где о

- погрешность регистрирующего и измерительных

Зм

-

скорость изменения процесса.

 

 

 

 

 

 

 

a ~bmin

 

Намечая на графике случайной функции сечения через

и снимая

значения случайной

функции' в этих

сечениях, получаем та­

блицу значений случайной функции . Далее определяем оценки

для

характеристик случайных величин

X ( t i )

 

 

 

 

 

 

 

 

( t j ) ,

 

 

 

 

где п

• число

реализаций!

оценки

для

элементов корреляционной

корреляционных моментов

гг

, 5 Xj(-ti)Xj(i')

матрицы: дисперсий

1 )

-x(t-)x(t/; nn-1

После вычислений получаем таблицу значений корреляционной

функции.

Результат деления к

на произведения соответствую­

щих среднеквадратических отклонений

дает таблицу значений норми­

рованной

корреляционной функции

Иногда может оказаться,

что случайная функция не стационарна, ее математическое ожидание

не вполне постоянно, дисперсия также несколько меняется со време­

нем, а значения нормированной корреляционной функции вдоль парал­

лелей главной диагонали также не вполне постоянны. Однако, прини­

мая во внимание

ограниченное число обработанных реализаций гг ,

и в связи с этим

наличие большого элемента случайности в получен­

ных оценках, эти видимые отступления от

стационарности

считают

незначительными, если

они не носят закономерного характера. В этом

случае целесообразной

будет приближенная

замена функции

 

стационарной.

 

 

 

П


Применение автоматизированных средств контроля дает возмож­

ность повысить точность определения стационарности. По средней оценке нормированной корреляционной функции вдоль параллелей глав­

ной диагонали можно получить функцию f >( z ) , значения

которой

зависят только от

.

 

 

При построении корреляционных функций обычно наблюдается мо­

нотонный спад их значений при возрастании величины

’г

, а встре­

чающиеся колебания функций имеют случайный характер.

Чтобы сгла -

дить явно незакономерные колебания экспериментально найденной

функции, ее заменяют приближенной функцией

-cClZI

е;

где - положительная величина, подбираемая методом наименьших квадратов.

Применяя спектральный метод анализа функций реализации Х (£ ),

можно с заданной точностью определить необходимую частоту дискрет­ ных измерений. Физически спектральная плотность показывает, какая доля мощности случайного процесса приходится на определенную час­ тоту [ 9 ] . Спектральная плотность стационарного случайного процес­ са подсчитывается по формуле

, _ ______оС______

'(сСг + со 2 )

По полученной нормированной корреляционной функции вида @*

определяют значение нормированной спектральной плотности.

 

Некоторые корреляционные функции

при возрастании %

прибли­

жаются к нулю не но экспоненте

, а имеют вид

экспонен­

циально-колебательной составляющей

 

 

еcos 2 ci ;

где с£ - некоторая положительная величина; 2 -ч а ст о т а .

Нормированная спектральная плотность, соответствующая данной

корреляционной функции, определяется из выражения

G(uj) __

оС______

+ ______________ 1 .

 

L ^ -K w +J?)2

о62- ( oJ-

Существенной характеристикой спектральной плотности является частота среза, определяющая верхнюю граничную частоту этой функции.

15


Оценка спектральной плотности обычно определяется до такого зна­ чения, когда спектральная плотность становится равной 0,05 от величины при нулевой частоте

 

6(ь)с)

= 0,05 G(0)

 

и частота среза этой плотности

6JC = к,36 оС,

 

Однако по этой формуле частота среза спектральной плотности

определяется приближенно, без учета заданной точности.

Задаваясь относительной

точностью дискретных измерений £

при допустимых отклонениях,

не превышающих *3(9 ,

можно опреде -

лить частоту среза

<х)с спектральной плотности,

обеспечивающую

заданную точность

дискретных

отсчетов

 

Ll Ввод исходных данных

*

Ll_ Получение корреляционной

таблицы по нескольким реализациям

J _______

lL Определение значений кор­ реляционной таблицы вдоль параллелей главной диаго­ нали и получение р ( 7)

Необходимое

время между

замерами

A i в минутах

в зависимости

от

час­

тоты среза спектральной плотности

в

заданной допустимой погрешности опре­ деляется по выражению

SO си,с ;

Сглаживание

корреляци­

где

С

-

относительная

погрешность

измерения,

%.

 

 

 

 

 

 

онной функции рЮ ф ун -

 

Блок-схема алгоритма определения

кцией вида £№(-ы/с/)

 

Ll

В ы числение

,

шага дискретности

приведена

на рис.5.

 

Согласно

алгоритму,

рассмотренно­

 

 

-щ- )

 

aic-dtf 2(?

му выше,

определим максимальные

рас

-

 

 

*

 

-

16 1

 

 

стояния

между векторами

f>(Xl,Xj )

,

Вычисление

 

u“ l

. + _

£

 

 

где

i , j

= 1 ,2 ,3 ,(f;f>(xuXz )

не

зависит

1

"

soar

 

от преобразования ( т .е .

сдвига)

компо­

 

 

т

 

 

17 Печать результатов

нент вектора

Х2 .

Определим

 

сумму

 

СК онец

)

векторов Х7

 

и Х2

:

 

 

 

 

 

V

Хг=х(2 ;1 ;1 ;2 ;1 ;1 ;2 ;1 ;1 ;2;1 ;1 ;2 ;1 ;1;

 

 

 

 

 

2 ;I;I;2 ;I;I;2 ;I;I).

 

 

 

 

Рис.5 . Блок-схема ал­

Вычислим всевозможные f

| ^ , +

2) ; Х 3 3 ]

}

горитма

определения

где К = 1 ,2 ,...,2 3 .

 

 

 

 

 

шага дискретности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16