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
при доверительных границах математического ожидания
х - |
|
+ |
• |
Теоретические частоты определяют из выражения |
|||
N a X |
j x |
i -X )2 |
|
е |
2 <ь |
|
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 -С = 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 |
|
>Г |
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 6Х |
, |
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 |
| ^ , + |
-Х2) ; Х 3 3 ] |
} |
||||||||||
горитма |
определения |
где К = 1 ,2 ,...,2 3 . |
|
|
|
|
|
|||||||
шага дискретности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16