Optymalizacja lokalizacji pomiarów w redundantnym systemie pomiarowym procesu konwersji energii – studium przypadku
Optimization of measurements location in redundant measurements systems of energy conversion process – case study
Marcin Szega
Streszczenie
System pomiarowy procesu energetycznego traktuje się jako redundantny, jeśli spełnia on warunki zastosowania
zaawansowanej walidacji i uwiarygodnienia pomiarów – metody rachunku wyrównawczego. Na etapie projektowania
takiego systemu pojawia się, z punktu widzenia metody optymalizacji, zarówno problem liczby nadmiarowych pomiarów
jak również ich lokalizacji w systemie pomiarowym procesu. Nadrzędne rozwiązywane zadanie optymalizacyjne należy
w tym przypadku do problemów optymalizacji kombinatorycznej. Zadania te należą do trudnych z obliczeniowego punktu
widzenia. Dla współczesnej szybkości obliczeniowej komputerów i dla większych wymiarowo zadań może to być istotnie
utrudnione, ponieważ czas obliczeń odpowiedniego algorytmu komputerowego jest funkcją wykładniczą wymiaru rozwiązywanego
problemu. Przeprowadzono obliczenia optymalizacji lokalizacji pomiarów dla symulowanego redundantnego
systemu pomiarowego przykładowego bloku ciepłowniczego gazowo-parowego. W obliczeniach zaawansowanej walidacji
i uwiarygodnienia pomiarów zastosowano tzw. uogólnioną metodę rachunku wyrównawczego polegającą na przypisaniu
wielkości niemierzonej w systemie pomiarowym statusu tzw. pseudo-pomiaru, czyli wielkości szacowanej ze skończoną
wartością niepewności tego oszacowania. Jako funkcję celu zadania optymalizacji kombinatorycznej przyjęto względną
niepewność stopnia wykorzystania energii chemicznej paliwa w bloku. Do oceny redundantnego systemu pomiarowego
traktowanego całościowo wykorzystano względną entropię informacji – dywergencję Kullbacka-Leiblera. Obliczenia optymalizacyjne
przeprowadzono dla wszystkich elementów przestrzeni stanów, tzn. obliczono wartości przyjętej funkcji celu
dla wszystkich możliwych konfiguracji lokalizacji rozpatrywanych pomiarów nadmiarowych dla zadanej ich liczby. Przeprowadzono
dyskusję otrzymanych wyników ze względu na możliwości ograniczenia wymiarowości rozwiązywanego zadania
optymalizacji kombinatorycznej i w związku z tym znaczącym skróceniem czasu obliczeń numerycznych.
zaawansowanej walidacji i uwiarygodnienia pomiarów – metody rachunku wyrównawczego. Na etapie projektowania
takiego systemu pojawia się, z punktu widzenia metody optymalizacji, zarówno problem liczby nadmiarowych pomiarów
jak również ich lokalizacji w systemie pomiarowym procesu. Nadrzędne rozwiązywane zadanie optymalizacyjne należy
w tym przypadku do problemów optymalizacji kombinatorycznej. Zadania te należą do trudnych z obliczeniowego punktu
widzenia. Dla współczesnej szybkości obliczeniowej komputerów i dla większych wymiarowo zadań może to być istotnie
utrudnione, ponieważ czas obliczeń odpowiedniego algorytmu komputerowego jest funkcją wykładniczą wymiaru rozwiązywanego
problemu. Przeprowadzono obliczenia optymalizacji lokalizacji pomiarów dla symulowanego redundantnego
systemu pomiarowego przykładowego bloku ciepłowniczego gazowo-parowego. W obliczeniach zaawansowanej walidacji
i uwiarygodnienia pomiarów zastosowano tzw. uogólnioną metodę rachunku wyrównawczego polegającą na przypisaniu
wielkości niemierzonej w systemie pomiarowym statusu tzw. pseudo-pomiaru, czyli wielkości szacowanej ze skończoną
wartością niepewności tego oszacowania. Jako funkcję celu zadania optymalizacji kombinatorycznej przyjęto względną
niepewność stopnia wykorzystania energii chemicznej paliwa w bloku. Do oceny redundantnego systemu pomiarowego
traktowanego całościowo wykorzystano względną entropię informacji – dywergencję Kullbacka-Leiblera. Obliczenia optymalizacyjne
przeprowadzono dla wszystkich elementów przestrzeni stanów, tzn. obliczono wartości przyjętej funkcji celu
dla wszystkich możliwych konfiguracji lokalizacji rozpatrywanych pomiarów nadmiarowych dla zadanej ich liczby. Przeprowadzono
dyskusję otrzymanych wyników ze względu na możliwości ograniczenia wymiarowości rozwiązywanego zadania
optymalizacji kombinatorycznej i w związku z tym znaczącym skróceniem czasu obliczeń numerycznych.