Том 26, № 3 (2018)

Рассмотрен практический опыт синтеза модели технологического процесса разделения водонефтяной эмульсии. В современной литературе процесс не имеет точного аналитического описания, а его параметры нелинейно зависят друг от друга. Источником данных для модели послужила серия лабораторных экспериментов, проведенных с использованием аттестованных методик исследования нефти. Получившиеся таблицы имеют пропуски из-за нерегулярного шага значений параметров. Для моделирования нелинейного процесса использовался метод Левенберга-Марквардта для обучения нейронной сети. Проведен анализ, определивший критерии качества модели. Для автоматизации процесса моделирования использовался программный комплекс MATLAB, а также модуль Neural Network Toolbox. Обучение нейронной сети на исходном массиве данных показало, что вследствие наличия пропусков значений параметров и малого размера обучающей выборки не представляется возможным получение адекватной нейросетевой модели без предварительной подготовки данных. Для заполнения пропусков значений данных был использован метод интерполяции сплайнами Эрмита в условиях ограничений минимальными и максимальными значениями параметров из набора данных. Благодаря этому удалось расширить обучающий набор данных для нейронной сети в 40 раз. Дальнейшее обучение нейронной сети показало, что воспроизведение обучающей выборки производится с высокой точностью, а критерии качества модели показывают приемлемые значения. На основе полученной четырехмерной модели можно проводить различные виды анализа - как экспертного, так и автоматизированного.Результаты анализа могут быть основой для выдачи рекомендаций по организации и проведению технологического процесса подготовки нефти, а также синтеза адаптивной системы управления с эталонной моделью.

Рассмотрена процедура выбора показателей качества технологической операции наложения полимерной изоляции при изготовлении проводных кабелей связи. Показано, что показатели качества зависят от вида выпускаемой продукции, типа накладываемой полимерной изоляции, рабочей полосы частот сигнала, передаваемого по кабелю. Предложены пути обеспечения гарантированного поддержания эксплуатационных характеристик изготавливаемого кабеля в течение срока его эксплуатации. Сформулированы задачи, решаемые при автоматизации технологических процессов наложения различных видов полимерной изоляции: сплошной, химически вспененной и физически вспененной.

Областью исследований, которой посвящена предлагаемая статья, является онтологический анализ данных. Это комплекс моделей и методов, предназначенный для извлечения из исходного эмпирического материала формальной онтологии исследуемой предметной области - описывающей предметную область совокупности понятий и отношений. Исходному эмпирическому материалу, т. е. данным наблюдений и экспериментов, как правило, свойственна неполнота и противоречивость, обусловленная реалиями накопления эмпирической информации. Это приводит к тому, что необходимый для построения онтологии формальный контекст задачи онтологического анализа данных - соответствие «объекты-свойства» - предварительно может быть представлен лишь в рамках какой-либо многозначной логики. Его требуется аппроксимировать в обычной бинарной логике, поскольку эффективные методы вывода формальных понятий разработаны лишь для однозначных (бинарных) формальных контекстов. Для корректного решения этой задачи в общем случае необходимо знать ограничения существования свойств у объектов исследуемой предметной области. Откуда же априори могут быть известны столь тонкие сведения об еще лишь исследуемой предметной области? Основная идея авторов статьи состоит в том, что эти знания представляют собой продукт априорного гипотезирования субъекта исследования. Выбирая для измерения у объектов многомерного наблюдения и экспериментов определенные свойства, субъект фактически формулирует гипотетические понятия об исследуемой предметной области, а используя фундаментальную когнитивную процедуру - концептуальное шкалирование измеряемых свойств - эти гипотетические представления развивает. При таком формировании системы измеряемых свойств фиксируются вполне определенные ограничения существования свойств, которые определяют структуру этой системы. Апостериори подтверждается лишь часть гипотез субъекта, и, следовательно, верными оказываются некоторые ограничения существования свойств. В статье выявляются и анализируются фундаментальные паттерны структурной организации системы измеряемых свойств, и тем самым предлагается исчерпывающая модель ограничений существования свойств в онтологическом анализе данных.

На основе анализа известных подходов к синтезу оптимальных алгоритмов реконструкции сигналов, предполагающих использование регуляризующих процедур при решении некорректных обратных задач, и связанных с этим вычислительных проблем предложен метод построения цифровых фильтров для решения обратных задач восстановления сигналов, временных рядов и изображений с использованием аппроксимационного подхода. Предложен метод построения модели весовой функции обратного фильтра на основе критерия минимума квадратической погрешности рассогласования весовой функции тракта «прямой - обратный фильтр». Сформулирована постановка задачи восстановления смазанных и расфокусированных изображений в космических системах дистанционного зондирования Земли, показана возможность снижения объема вычислений при обработке двумерных массивов данных путем перехода к решению одномерной задачи. Наряду с общим подходом к синтезу обратного фильтра представлен вариант алгоритма с учетом ряда ограничений, налагаемых на весовую функцию обратного фильтра. На основе рассмотренного метода предложен подход к решению задачи восстановления смазанных изображений с известной функцией рассеяния точки. Проведена апробация алгоритмов на модельных примерах и при обработке реальных изображений, полученных при дистанционном зондировании Земли. Для количественной оценки качества восстановления использовалась относительная среднеквадратическая мера различия эталонного и восстановленного сигналов (изображений). Приведенные результаты апробации показывают, что использование данного подхода позволяет уменьшить погрешность восстановления, что дает преимущество при решении задач аппроксимации и восстановления данных.

Приводится краткое описание метода измерения радиальных зазоров между торцами лопаток и статорной оболочкой компрессора с использованием одновиткового вихретокового датчика и самокомпенсации температурных воздействий на него. На качественном уровне анализируются влияния на результаты измерения радиальных зазоров соседних лопаток, а также температуры как на контролируемую, так и на соседние лопатки при фиксированном радиальном зазоре. Приводятся результаты вычислительных экспериментов, для проведения которых использована существующая модель электромагнитного взаимодействия чувствительного элемента датчика и лопатки. Полученные результаты содержат количественные оценки влияния соседних лопаток и температуры как на контролируемую, так и на соседние лопатки в функциональной зависимости от радиальных зазоров

Предлагается метод повышения надежности эксплуатации электропогружных установок (ЭПУ) нефтедобычи, основанный на использовании механизмов менеджмента качества, таких как диаграммы К. Исикавы и В. Парето, а также метод анализа видов и последствий потенциальных отказов - FMEA- анализ (Failure Mode and Effects Analysis). Каждый из выделенных механизмов стратегически направлен на решение определенных задач - диаграмма К. Исикавы (или диаграмма «рыбьей кости») позволяет в графической форме установить наиболее существенные причинно-следственные взаимосвязи между факторами и последствиями в исследуемой проблеме; метод FMEA позволяет произвести анализ технологических нарушений, спрогнозировать потенциально возможные отказы (дефекты), установить причины и последствия их возникновения, произвести оценку возникающих рисков и предпринять меры для устранения, профилактики и снижения ущерба от их появления; на основание FMEA-анализа выполняется построение диаграммы В. Парето, которая дает возможность установить приоритет действиям, необходимым для решения проблемы. В результате определены «узкие» места в эксплуатации ЭПУ и разработаны рекомендации по их устранению.

Несмотря на преимущества возобновляемой распределенной энергии, увеличение ее объема приводит к серьезным изменениям характеристик электрической сети. Это особенно заметно в сетях низкого и среднего напряжения. На сегодняшний день основной метод регулирования напряжения в России - поддержание заданных уровней напряжения в контрольных точках распределительной сети. Существующая централизованная система регулирования режимных параметров не обеспечивает эффективности управления напряжением в сетях. Традиционные способы компенсации индуктивной реактивной мощности выполняются с помощью шунтирующих конденсаторных батарей. Такая установка оказывает и другие положительные эффекты на систему: повышение напряжения на нагрузке, лучшее регулирование напряжения (если батареи были надлежащим образом спроектированы), уменьшение потерь и сокращение или отсрочка инвестиций в передачу. Растущие возможности силовых электронных компонентов инициировали использование устройств FACTS. Более высокие уровни мощности стали доступны в конвертерах для самых высоких напряжений. Общие отправные точки - это сетевые элементы, влияющие на импеданс или реактивную мощность в отдельных частях энергосистемы.Альтернативой традиционному способу регулирования напряжения является интеллектуальная энергетическая система с активно-адаптивной электрической сетью и мультиагентной системой управления.Эффективность мультиагентного регулирования выше, чем у традиционных методов регулирования напряжения в распределительных сетях, что обусловлено адаптивностью системы и работой в режиме реального времени. Мультиагентное регулирование обеспечивает эффективное регулирование напряжения в рамках интересов всех субъектов, участвующих в процессе.Внедрение интеллектуальной адаптивной системы регулирования напряжения способствует снижению потерь электроэнергии, повышению качества снабжения потребителей, повышению надежности системы и ее уровня пропускной способности.

Гибридная модель вставки постоянного тока разработана на основе концепции гибридного моделирования и представляет собой синтез разработанных математических моделей трансформаторов связи, фильтров высших гармоник, фазных реакторов, цепи постоянного тока, физических моделей статического преобразователя напряжения, а также модели системы автоматического управления и защиты, алгоритмы функционирования которой реализованы на цифровом уровне. Представлен принцип построения математических моделей оборудования вставки постоянного тока на примере модели фильтра высших гармоник, а также физической модели статического преобразователя напряжения. Разработанная гибридная модель вставки постоянного тока интегрирована в моделирующий комплекс, реализованный на базе концепции гибридного моделирования, в котором подготовлена тестовая схема двухмашинной электроэнергетической системы. В данной схеме воспроизведены процессы при коротком замыкании и регулирование мощности через вставку постоянного тока. Полученные результаты моделирования совпадают с результатами, полученными в программном комплексе MatLAB Simulink, что говорит о соответствии разработанной модели цифровой. При этом свойства и возможности концепции гибридного моделирования и, как следствие, разработанной модели и моделирующего комплекса позволяют использовать их при моделировании функционирования больших электроэнергетических систем, в том числе в реальном времени и на неограниченном интервале времени, в отличие от многих цифровых программных и программно-аппаратных комплексов.