Автоматическое регулирование частоты с использованием управления по прогнозным моделям.

Одним из современных методов в теории автоматического управления сложными технологическими процессами является управление по прогнозным моделям — Model Predictive Control (MPC). В магистерской диссертации доказаны возможности применения MPC для решения задачи регулирования частоты, а также исследована и доказана их эффективность. Разработан программный модуль – прототип MPC регулятор, способный работать в качестве информационно-управляющей системы на основе оперативно-информационного комплекса СК-2007. При исследовании эффективности применения MPC для регулирования частоты применены методы теории автоматического управления, математического анализа, математического моделирования.

Термины и сокращения …………………………………………………………………………………………………12
Введение… …………………………………………………………………………………………………………………..16
Глава 1. Особенности современной системы АРЧМ ………………………………………………..17
1.1. Теоретические сведения о регулировании частоты и перетоков активной
мощности в энергосистемах РФ …………………………………………………………………………………17
1.2. Концепция автоматического вторичного регулирования частоты и перетоков
активной мощности (АРЧМ) ……………………………………………………………………………………..19
1.3. Комплекс технических средств систем АРЧМ ………………………………………………….23
1.4. Существующие проблемы эксплуатации и перспективы развития систем АРЧМ 27
1.5. Цель и задачи исследования …………………………………………………………………………….35
Глава 2. Управление по прогнозным моделям (Model Predictive control) ……………….38
2.2. Принцип регулирования на основе метода управления по прогнозным моделям .39
2.2. Формирование математической модели объекта регулирования ……………………….41
2.3. Алгоритм расчета управляющих воздействий на основе метода управления по
прогнозным моделям …………………………………………………………………………………………………47
2.4. Обоснование выбора среды моделирования ……………………………………………………..49
2.5. Моделирование процесса регулирования частоты …………………………………………….50
Глава 3. Программная реализация и тестирование MPC регулятора …………………….65
3.1. Программная реализация алгоритма расчета управляющих воздействий …………..66
3.2. Программная реализация алгоритма и разработка графического интерфейса MPC
регулятора …………………………………………………………………………………………………………………70
3.3. Обоснование выбора среды моделирования ……………………………………………………..74
3.4. Реализация информационного обмена между MPC регулятором, СК-2007 и
средой моделирования ………………………………………………………………………………………………75
3.5. Тестирование разработанного регулятора ………………………………………………………..81
3.6. Анализ влияния неточности задания параметров математической модели на
качество регулирования …………………………………………………………………………………………….92
3.7. Заключение к Главе 3 ………………………………………………………………………………………95
Заключение…………………………………………………………………………………………………………………..97
Глава 4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение .100
4.1. Предпроектный анализ …………………………………………………………………………………..100
4.2. Планирование управления научно-техническим проектом………………………………101
4.3. Бюджет проекта …………………………………………………………………………………………….104
4.4. Ожидаемая эффективность и эффекты проекта ………………………………………………106
Глава 5. Социальная ответственность …………………………………………………………………..110
5.1. Производственная безопасность …………………………………………………………………….110
5.2. Экологическая безопасность ………………………………………………………………………….118
5.3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………………………….119
5.4. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности………………….123
Список использованной литературы ……………………………………………………………………………125
Приложение А: Схема модели Кольской энергосистемы в MATLAB …………………………..130
Приложение Б: Код расчетного модуля MPC регулятора на языке программирования
MATLAB ………………………………………………………………………………………………………………….131
Приложение В: Диаграмма Ганта ………………………………………………………………………………..133
Приложение Г: График загрузки исполнителя работ ……………………………………………………134
Приложение Д …………………………………………………………………………………………………………….135