RUS | ENG | All
Укажите логин или email, которые вы использовали при регистрации.
Если вы не помните свой пароль - просто оставьте это поле пустым и вы получите новый, вместе со ссылкой на активацию.

Еще не зарегистированы?
Добро пожаловать!

2020-09-18 12:05:00

ЭКСТРЕМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИКОЙ В ТЕКУЩИЙ МОМЕНТ

ЭКСТРЕМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИКОЙ В ТЕКУЩИЙ МОМЕНТ

Аннотация

Метод EC&CM закрывает эру технологий и систем оптимального (от лат. optimum - наилучшее) управления в реальном времени.

Из названия «оптимальное управление» следует, что оно должно обеспечить руководству, например, энергосетей или системы газоснабжения выбор и реализацию наилучшего решения из нескольких очень хороших решений. Но на практике руководство не имеет никакого выбора. Единственный выбор на все возможные случаи сделал за него разработчик системы оптимального управления. Но качество выбранного решения невозможно оперативно проверить. А «реальное время» свидетельствует об отсутствии точной синхронизации управления с текущим моментом времени.

EC&CM устраняет перечисленные выше недостатки. Он предоставляет руководству возможность установить режим с наилучшим для него критерием качества и реализует его автоматически. Это может быть максимум производительности, минимум суммарных затрат, минимум суммарной эмиссии СО2, минимум суммарных затрат топлива или заданный компромисс между экстремумами любых критериев. Качество выбранного и реализуемого решения может быть оперативно проверено. Процесс EC&CM точно синхронизирован с текущим моментом времени.

EC&CM более чем на 10% эффективнее оптимального управления в реальном времени. 

Введение

Очевидно, что все естественные события и явления (далее - явления) происходят только в текущем времени. А если быть абсолютно точным - в текущий момент времени (далее – текущий момент). Другого не дано. Величины параметров, которые качественно и количественно характеризуют упомянутые явления, цель управления и рабочие характеристики промышленного объекта (далее - объект) в текущий момент, постоянно изменяются. Поэтому эти явления, цель и рабочие характеристики, а также характеризующие их параметры, называют текущими.

Очевидно также, что субъект управляет объектом в тот же самый текущий момент, когда он получает комплект текущих параметров, необходимых для этого управления. Время на применение этого комплекта отсутствует. Поэтому субъект управляет объектом в любой текущий момент на основе параметров, полученных в прошедшее время.

Мы создали технологию, которая практически полностью компенсирует объективную невозможность применить комплект текущих параметров для управления в текущий момент. Она называется Технология Расчета Прогноза в НАСТОЯЩЕМ1 (TFCP).

TFCP прогнозирует на текущий момент величину каждого текущего параметра, который характеризует текущее явление. Погрешность прогноза величин необходимых параметров на текущий момент по этой технологии на порядок меньше погрешности приборов, применяемых для их измерения.

Изучение множества определений понятия «оптимальное управление» показало, что в каждом случае речь идет или об экстремуме какого – либо одного критерия качества управления, или о компромиссе между экстремумами нескольких критериев. А термин «оптимальный» показывает, что достичь желаемого экстремума или компромисса разработчикам не удается. Мы разработали и испытали на реальных многомерных объектахТехнологию Экстремального Управления (ECT), которая обеспечивает экстремальные режимы их работы.

Для реализации текущих управляющих воздействий в текущий момент применена Технология Реализации Управляющих воздействий (TICA). TICA изменяет положение исполнительных органов регуляторов с заданными скоростями. ECT рассчитывает комплект трендов этих скоростей для TICA точно к началу их исполнения в текущий момент.

В результате объединения TFCP, ECT и TICA появился новый способ управления. Он был назван Экстремальное Управление в Текущий момент (EC&CM).

EC&CM разработан и испытан на реальных объектах при разработке Технологии Ноологистического Управления1 (NCT). Название NCT образовано с использованием древнегреческих слов νόος – ноо (разум) и logitsich - логистика (искусство расчета).

Краткое описание EC&CM

1. Терминология EC&CM

Терминология EC&CM подобна терминологии теории прогнозирования3 потому, что заимствован ее математический аппарат и алгоритмы.

К одномерным объектам управления отнесены объекты, имеющие один регулятор. Примером одномерного объекта является нагреватель с регулятором температуры, насос с регулятором производительности, электродвигатель с регулятором частоты вращения, ступень паровой турбины с регулятором отбора пара и т. п.

К многомерным объектам управления отнесены объекты, состоящие из множества взаимосвязанных одномерных объектов. Одномерные объекты в многомерном объекте связаны между собой единым технологическим процессом. Они могут быть соединены друг с другом любым способом, например, механически, электрически, гидравлически, химически и т. п. Примерами многомерных объектов управления являются сети газоснабжения, водоснабжения, энергоснабжения, теплоснабжения, химические предприятия и другие подобные сложные объекты во всех отраслях.

Текущее время – это объективный процесс последовательного превращения будущего времени в прошедшее время.

Текущий момент – это объективная граница между будущим временем и прошедшим временем, на которой все будущие явления, цели и действия субъекта при управлении объектом превращаются в прошедшие.

Для сравнения: термин «НАСТОЯЩЕЕ» в теории прогнозирования (аналог термину «текущий момент» вEC&CM) – это момент времени, в который БУДУЩЕЕ превращается в ПРОШЛОЕ.

Будущее время - это единая шкала времени трендов, прогнозируемых субъектом относительно текущего момента, в том числе - трендов явлений, целей и действий субъекта при управлении объектом.

Для сравнения: термин «БУДУЩЕЕ» по теории прогнозирования (аналог термину «будущее время» вEC&CM) – это совокупность ожидаемых величин параметров, характеризующих явления в моменты времени прогнозирования.

Будущий момент времени – это точка на единой шкале времени трендов, прогнозируемых субъектом относительно текущего момента, в том числе - трендов явлений, целей и действий при управлении объектом.

Прошедшее время – это единая шкала для регистрации времени явлений относительно текущего момента, а также целей и действий субъекта, совершенных при управлении объектом.

Для сравнения: термин «ПРОШЛОЕ» по теории прогнозирования (аналог термину «прошедшее время» вEC&CM) – это совокупность величин параметров, характеризующих явления в прошедшие моменты времени.

Прошедший момент времени – это точка на единой шкале для регистрации времени явлений относительно текущего момента, а также целей и действий субъекта, совершенных при управлении объектом.

Текущий параметр – это наименование величины, которая качественно или количественно характеризует скорость изменения параметра в текущий момент. Это понятие отсутствует в теории прогнозирования.

Текущий режим работы объекта – это комплект величин текущих параметров, характеризующих работу объекта управления в текущий момент.

Текущее управляющее воздействие – это величина скорости принудительного изменения состояния исполнительного элемента регулятора одномерного объекта в текущий момент. Далее – управляющее воздействие.

Комплект – это совокупностьвеличин параметров, который полностью обеспечивает решение задачи управления посредством EC&CM.

Управление в текущий момент – процесс изменения положений исполнительных элементов регуляторов в текущий момент в соответствии с трендами управляющих воздействий, соответствующих текущим потребностям, цели, опыту управления и объективным явлениям. Основным содержанием этого процесса является преобразование:

  • текущих параметров потребностей субъекта в текущие параметры цели управления;
  • текущих параметров потребностей субъекта, цели, окружающей среды, управленческого решения, управляющих воздействий, режимов работы одномерных объектов – в опыт управления;
  • текущих параметров окружающей среды, рабочих характеристикобъектауправления,цели и опыта управления – в текущие параметры управленческого решения;
  • текущих параметров управленческого решения – в текущие параметры управляющих воздействий;
  • текущих параметров управляющих воздействий – в текущие параметры рабочего режима объекта.

Остальные понятия, использованные в настоящей статье, являются специальными, техническими и/или общепринятыми.Они описаны в соответствующей литературе, словарях и инструкциях соответствующего оборудования.

2. Основная функция TFCP в EC&CM

Основной функцией TFCP является расчет тренда величины одного текущего параметра, характеризующего текущее явление, относительно текущего момента. Этим параметром может быть температура атмосферы, ее давление и т. п. TFCP рассчитывает этот тренд последовательно по участкам. Для расчета участка тренда используется стандартный расчетный цикл EC&CM - см. Рис. 1. Он заимствован из теории прогнозирования3. Мы применили в EC&CM обычный математический аппарат и алгоритм прогнозирования, используемый, например, в электронных таблицах EXCEL.

Основной функцией TFCP является расчет тренда величины одного текущего пара-метра, характеризующего текущее явление, относительно текущего момента.

На рис. 1 приняты следующие условные обозначения:

  • Обозначение 2020.09.10, 05:23:32,24 соответствует текущему моменту 10 сентября 2020 года 05 часов 23 минуты 32,24 с.
  • Все, что изображено левее текущего момента, относится к прошлому времени;
  • Все, что изображено правее текущего момента, относится к будущему времени;
  • Shi.1, Shi.2, Shi.3, …, Shi.j, ..., Shi.J – это шаги формирования истории изменения величины прогнозируемого параметра;
  • Sci.1 – это завершающий период цикла TFCP. В нем рассчитывается тренд прогнозируемого параметра на периодPri;
  • Sci.2 и Pri – эти периоды описаны в ECT и TICA – смотри ниже рис. 2. Их продолжительность учитывается при расчете тренда посредством TFCP в период Sci.1;
  • Символ i в нижнем индексе - это номер рассчитываемого участка тренда;
  • Символ j в нижнем индексе - это номер шага формирования истории изменения величины прогнозируемого параметра в периодеPhi.

Все элементы цикла, изображенные на рис. 1, перемещаются справа налево в соответствии с ходом текущего времени. Они непрерывно «перетекают» из будущего времени через текущий момент в прошлое время.

Реальный цикл EC&CM сложнее описанного выше цикла за счет применения в нем верификации собранной информации, выбора наилучшего динамического ряда из множества известных, калибровки результатов расчета и т. п. Он обеспечивает погрешность прогноза на порядок меньше по сравнению с любым прибором для измерения величин соответствующего параметра. Продолжительность расчета – доли секунды. Для реализации TFCP могут быть использованы микрочипы. Более подробно о TFCP – смотри книгу «Ноо Логистика»1.

3. Основная функция ECT в EC&CM

Основной функцией ECT является расчет экстремального комплекта величин управляющих воздействий на все одномерные объекты многомерного объекта. Этот комплект обеспечивает экстремум суммарной величины заданного критерия управления во всем многомерном объекте. Этим экстремумом может быть максимум производительности, минимум затрат, минимум эмиссии СО2 и др.

ECT рассчитывает упомянутый выше комплект воздействий на основе рабочих характеристик одномерных объектов, математических зависимостей и алгоритмов из соответствующих наук, а также - параметров явлений, цели, разрешенных режимов и т. п. Расчет выполняется за один шаг без использования статистической информации, итераций, поиска вариантов и выбора из нескольких решений. Продолжительность расчета составляет доли секунды независимо от масштаба и сложности многомерного объекта при соблюдении всех разрешенных пределов работы. Для реализации ECT могут быть использованы микрочипы.

ECT параллельно рассчитывает несколько экстремальных комплектов величин управляющих воздействий, если в цели управления задан компромисс между экстремумами нескольких критериев. Затем ECT устанавливает компромисс между ними в соответствии с целью. ECT описана более подробно в патенте2 и книге «Ноо Логистика»1.

ECT использует в расчетах участки трендов из TFCP, когда работает в составе EC&CM. Поэтому результатом расчета являются участки трендов величин управляющих воздействий на объект. Период работы ECT в цикле EC&CM на рис. 1 показан участком Sci.2. Синхронизация циклов EC&CM друг с другом относительно текущего момента показана ниже на рис. 2.

4. Основная функция TICA в EC&CM

Основной функцией TICA является исполнение экстремального комплекта трендов величин управляющих воздействий на все одномерные объекты многомерного объекта. TICA управляет синхронным перемещением исполнительных элементов во всех регуляторах одномерных объектов. Скорость перемещения каждого из них в текущий момент соответствует тренду, который рассчитан выше посредством ECT.

Для непрерывного управления TICA синхронизирует каскадом циклы EC&CM из рис. 1 – смотри рис. 2.

Основной функцией TICA является исполнение экстремального комплекта трендов величин управляющих воздействий на все одномерные объекты многомерного объекта

Основной функцией TICA является исполнение экстремального комплекта трендов величин управляющих воздействий на все одномерные объекты многомерного объекта.

 

Текущий момент на рис. 1 точно соответствует текущему моменту 4-го цикла EC&CM на рис. 2. Остальные EC&CM циклы (1-й, 2-й, 3-й, 5-й, 6-й, 7-й и 8-й) синхронизированы так, чтобы начало следующего периода Pr(i+1) в текущий момент совпадал с завершением предыдущего периода Pri.

Реализация TICA возможна любыми существующими техническими средствами.

Выводы

В настоящей статье впервые в мире описано Экстремальное Управление в Текущий Момент (EC&CM). Оно объединяет Экстремальное Управление с Управлением в Текущий момент.

Экстремальное Управление имеет неоспоримые преимущества по сравнению с Оптимальным Управлением – см. Noologistic Control Technology и Boxed software of the Noologistic Control System for multidimensional branch facilities. A его сочетание с Управлением в Текущий Момент обеспечивает точную синхронизацию исполнения экстремальных управляющих воздействий с текущими параметрами цели и объективных явлений. Другими словами EC&CM обеспечивает точную синхронизацию экстремального управления объектом со всеми другими влияющими на него процессами в текущий момент. Точность достижения поставленной цели посредством EC&CM превзойти невозможно.

В отличие от общепринятого точного понятия «текущий момент времени», общепринятого точного понятия «реальное время» не существует. Поэтому сочетание неэффективного Оптимального Управления с неточным реальным временем будет всегда хуже по сравнению с EC&CM.

Таким образом, EC&CM начало эру технологий и систем Экстремального Управления в Текущий Момент и закончило эру технологий и систем Оптимального Управления в реальном времени. Компании, которые будут упорно продолжать производить системы Оптимального Управления в реальном времени, рискуют повторить судьбу компании Нокиа. 

 

1 Valery V. Matveev, Vladimir V. Matveev The Noo Logistics . – Kaliningrad. 2018. – 440 p.

2 Матвеев В. В. Способ регулирования газопровода. Патент РФ № 1755000 F 17 d 1/00, 1987

3 Бестужев-Лада И. В. Поисковое социальное прогнозирование: перспективные проблемы общества: опыт систематизации / Москва : Наука, 1984. 271 с.

 

Авторы

Vladimir V. Matveev Director of project, mob. tel.: +79114524562 (Viber, WatsApp), e-mail: wwmatveev@gmail.com, site: www.noologistics.ru
Владимир В. Матвеев
Директор проекта NCRE,
Моб. тел.: +79114524562 (Viber, WatsApp), эл.-почта: wwmatveev@gmail.com,
сайт: www.noologistics.ru

Valery V. Matveev Vice Director for R&D of project, mob. tel.: +48519792559 (WatsApp), e-mail: ELP_Matveev@wp.pl, site: www.noologistics.ru

Валерий В. Матвеев
Заместитель директора проекта NCRE по НИОКР,
Моб. тел.: +48519792559 (WatsApp), эл.-почта: ELP_Matveev@wp.pl,
сайт: www.noologistics.ru

-----

Авторизуйтесь на сайте, чтобы читать публикации.

Авторзованный пользователь получает доступ к четырем БЕСПЛАТНЫМ публикациям в месяц.

Также вы можете купить подписку на полный доступ ко всем публикациям сайта с января 2014 г.


Ранее:

ЭКСТРЕМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИКОЙ В ТЕКУЩИЙ МОМЕНТ
2020, September, 17, 16:25:00
NUCLEAR POWER IS IMPORTANT
Nuclear energy provides nearly one-third of the world's non-emitting electricity and complementing and enabling other clean energy sources, including renewables.
ЭКСТРЕМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИКОЙ В ТЕКУЩИЙ МОМЕНТ
2020, September, 17, 16:20:00
HYDROGEN ENERGY: ELEPHANT IN THE ROOM
Adding any new expense to the economically failed Wind and Solar solution is not a solution to the root issue - intermittency and demand matching.
ЭКСТРЕМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИКОЙ В ТЕКУЩИЙ МОМЕНТ
2020, September, 16, 11:45:00
DECARBONIZATION FOR CLIMATE
achieving the goal of net emissions neutrality by 2050, and the long-term temperature objectives of Paris, will likely require both aggressive efforts to reduce greenhouse gas emissions, as well as large-scale deployment of so-called carbon dioxide removal (CDR)
ЭКСТРЕМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИКОЙ В ТЕКУЩИЙ МОМЕНТ
2020, September, 16, 11:40:00
ENERGY TRANSITION FOR CLIMATE
as the energy transition continues in its switch from fossil fuels to renewables, the entire energy system gets increasingly disrupted.
ЭКСТРЕМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИКОЙ В ТЕКУЩИЙ МОМЕНТ
2020, September, 16, 11:35:00
INNOVATION FOR ENERGY TRANSITION
This energy system needs to move from today’s reliance of fossil fuels and antiquated infrastructure into one based on clean, sustainable, and renewable energy sources, delivered through a highly distributed infrastructure, designed for the final consumer of the energy.
ЭКСТРЕМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИКОЙ В ТЕКУЩИЙ МОМЕНТ
2020, September, 14, 10:10:00
GERMANY CLIMATE TARGETS
Germany itself was already committed to a 55% cut in CO2 emissions by 2030 with the environment minister to present the official German position on the formal EC proposal.
ЭКСТРЕМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИКОЙ В ТЕКУЩИЙ МОМЕНТ
2020, September, 11, 12:05:00
NUCLEAR POWER: TREMENDOUS OPPORTUNITY
That's why I think nuclear has a tremendous opportunity. There is simply not another energy technology before us today that can do the things that nuclear can do.
All Publications »
Tags: ENERGY, EFFICIENCY, MANAGEMENT, ЭНЕРГЕТИКА, ЭФФЕКТИВНОСТЬ, УПРАВЛЕНИЕ
Chronicle:
ЭКСТРЕМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИКОЙ В ТЕКУЩИЙ МОМЕНТ
2020, October, 14, 11:50:00
НООЛОГИСТИЧЕСКИЙ УЧЕТ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
NAEL является частью Технологии Ноологистического Управления. Его реализация предоставит отдельным лицам, домохозяйствам, сообществам и политикам полную, объективную и надежную информацию о влиянии их деятельности на окружающую среду для разработки и реализации ежедневных решений о потреблении, образе жизни и инвестициях.
ЭКСТРЕМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИКОЙ В ТЕКУЩИЙ МОМЕНТ
2020, October, 14, 11:45:00
РОСАТОМ ПРИСОЕДИНИЛСЯ К UNGC
Госкорпорация «Росатом» присоединилась к Глобальному договору Организации Объединенных Наций (UN Global Compact) – крупнейшей международной инициативе ООН для бизнеса в сфере корпоративной социальной ответственности и устойчивого развития.
ЭКСТРЕМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИКОЙ В ТЕКУЩИЙ МОМЕНТ
2020, October, 13, 15:15:00
ПЕРСПЕКТИВЫ РУССКОГО СПГ
«По итогам 2019 года Россия произвела более 40 млрд. кубических метров газа в виде СПГ, что на 49 процентов больше, чем годом ранее. К 2025 году общая мощность наших проектов составит более 68 миллионов тонн в год. В перспективе доля России на глобальном рынке СПГ может достигнуть четверти от общемирового показателя»,
ЭКСТРЕМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИКОЙ В ТЕКУЩИЙ МОМЕНТ
2020, October, 13, 15:10:00
ЧИСТАЯ ЭНЕРГИЯ РОССИИ
"Наша задача – быть в тренде изменений, которые происходят, иметь соответствующие технологии. Многие говорят, что доля водорода в энергобалансе в будущем может достигнуть до 25%", - сказал глава Минэнерго России.
ЭКСТРЕМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИКОЙ В ТЕКУЩИЙ МОМЕНТ
2020, October, 13, 14:54:00
Анонс RDCR & KDR 2020: 4 Декабря 2020 - Объединенный Российско-Казахстанский Виртуальный Форум RDCR & KDR по Скважинному Инжинирингу
Присоединяйтесь к участию в объединенном виртуальном форуме RDCR & KDR по Скважинному Инжинирингу 4 Декабря 2020!
ЭКСТРЕМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИКОЙ В ТЕКУЩИЙ МОМЕНТ
2020, October, 13, 14:50:00
ДОБЫЧА НОВАТЭК +3,6%
По сравнению с третьим кварталом 2019 года добыча углеводородов увеличилась на 5,2 млн бнэ или на 3,6%.
ЭКСТРЕМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИКОЙ В ТЕКУЩИЙ МОМЕНТ
2020, October, 9, 11:55:00
ФНБ РОССИИ $172,3 МЛРД.
По состоянию на 1 октября 2020 г. объем ФНБ составил 13 733 051,0 млн. рублей, что эквивалентно 172 342,8 млн. долл. США,
All Publications »