Сибирский федеральный университет

Перевод названия: IDENTIFICATION OF HYDRAULIC RESISTANCE PARAMETERS IN HYDRAULIC NETWORK MODEL

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2017

Ключевые слова: идентификация, оценка параметров, гидравлическое сопротивление, identification, parameter estimation, flow resistance

Аннотация: Представлена разработка алгоритма идентификации коэффициентов гидравлического сопротивления в модели гидравлической сети. Решение задачи актуально для предприятий, осуществляющих транспорт жид- ких углеводородов в водопроводных и тепловых сетях, и может быть применено при расчете технологических режимов эксплуатации трубопроводных сетей. Сложность трубопроводных систем, неопределенность и изменчивость их параметров на практике не позволяют описывать их состояние, минуя процесс идентифи- кации. Используемая модель сети представляет собой систему нелинейных уравнений, составленную в соот- ветствии с законами Кирхгофа для трубопроводной сети. Уравнения в системе формируются на основании законов сохранения для узлов и в результате учета действующих напоров и падения напоров для независимых контуров сети. Для решения такой системы традиционно применяют алгоритмы, составленные в соответ- ствии с методом Ньютона или его модификациями, в частности, метод последовательных приближений. Такие алгоритмы обладают рядом недостатков, среди которых - неустойчивость процедуры решения и чув- ствительность к выбору начальных условий. Решение системы сопровождается настройкой коэффициентов с использованием нелинейного метода наименьших квадратов (МНК). В случае больших размерностей проце- дура МНК может быть неустойчивой из-за переопределенности системы. Предложено использовать подход к непараметрическому оцениванию решения системы уравнений. Применяется модель регрессионного типа относительно невязок уравнений системы, полученных в результате подстановки в уравнения измеренных величин переменных. При этом идентификация также производится одновременно с оценкой решения систе- мы уравнений. В качестве алгоритма идентификации параметров используется модификация адаптивной процедуры Кифера-Вольфовица. Применение перечисленных алгоритмических процедур рассматривается на примере трехконтурной трубопроводной сети с одним действующим активным напором. Иллюстрируется процесс адаптивной подстройки коэффициентов гидравлического сопротивления. Делается вывод о примени- мости предложенной процедуры при решении практических задач идентификации. The work is devoted to the identification of hydraulic resistance coefficients in hydraulic network model. The prob- lem raised in the paper is relevant for enterprises dealing with either pipeline transport of fluid hydrocarbons, or water supply and central heating. The proposed algorithm can be implemented for corresponding technological modes calcu- lation and prediction. Complexity of real pipeline networks, uncertainty and instability of their parameters make parameters identification procedure indispensable. The network model under research is a system of nonlinear equa- tions, drawn up in accordance with Kirchhoff’s laws for pipeline networks. Equations describe laws of flows conserva- tion for nodes as well as pump heads and head drops along independent circuits of the network. To solve such system one traditionally implements Newton’s method or its modifications, for instance the successive approximation method. Mentioned methods have numerous disadvantages like instability and sensibility to initial approximation of the roots. The system of equations solving is accompanied with their parameters tuning usually with the Nonlinear Least Square Method. Again, the method can be instable due to overdefined and large-scale problem statement. In the paper we pro- pose to substitute solution of the system with nonparametric estimation of the solution. We implement regression type estimate with respect to residuals of the equations calculated for measured data sample. Simultaneously parameters of the equations are identified. Modification of Kiefer-Wolfowitz procedure is used as an identification algorithm. Iden- tification is performed with simultaneous evaluation of the solution of the system of equations. The use of appropriate algorithms is considered at three-loop pipeline network with a single active pressure. Numerical experiments with proposed algorithm demonstrate its applicability for practical identification problems solution.

Журнал: Сибирский журнал науки и технологий

Выпуск журнала: Т. 18, № 3

Номера страниц: 492-498

ISSN журнала: 25876066

Место издания: Красноярск

Издатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева

• Антропов Н.Р. (Сибирский федеральный университет)
• Агафонов Е.Д. (Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева)

• РИНЦ (eLIBRARY.RU)
• Список ВАК