Введение 6
1 Экспертные системы и современные методы управления 8
1.1 Экспертные системы 8
1.2 Современные методы управления техническими 23
системами 23
1.3 Цель работы и постановка задачи 25
1.3.1 Цель и актуальность работы 25
1.3.2 Формулировка задачи 26
1.3.3 Исходные данные 26
1.3.4 Выходные данные 27
1.3.5 Используемые методы 28
1.4 Выводы по разделу 28
2 Моделирование экспертной системы 30
2.1 Метод дифференциальной эволюции 30
2.2 Особенности электрической сети как системы 33
2.3 Модель управления сетью 36
2.3.1 Структура сети 36
2.3.2 Критерии эффективности 38
2.3.3 Модель принятия решения 42
2.3.4 Модели данных и знаний 46
2.3.5 Алгоритмы принятия решения 47
2.4 Выводы по разделу 49
3 Разработка программного обеспечения экспертной системы 51
3.1 Проектирование справочной базы данных 51
3.2 Выбор и обоснование среды программирования 52
3.3 Структура информационных потоков 55
3.4 Проектирование экспертной системы 56
3.4.1 Описание основных модулей и взаимодействие между ними 56
3.4.2 Модуль авторизации 56
3.4.4 Модуль расчета 58
3.4.5 Модуль сохранения данных 59
3.4.6 Модуль администрирования 59
3.4.7 Модуль вывода данных 60
3.4.8 Справочный модуль 61
3.5 Порядок работы программы 62
3.5.1 Численный эксперимент 62
3.5.2 Руководство пользователя 64
Заключение 71
Список использованных источников 72
Приложение А 76
Приложение Б 77
Приложение В 78
Приложение Г 81
Процесс проектирования электрических сетей требует обработки большого количества информации. Чем больше вариантов использования будет рас¬смотрено, тем более подходящее решение будет найдено. Полный процесс проектирования без использования ЭВМ требует большого количества времени, а так же увеличивает вероятность ошибки в расчетах, что может привести либо к выбору электрооборудования недостаточной мощности, а вследствие этого - к его поломке при эксплуатации, либо к выбору электрооборудования с намного большим объемом потребления электроэнергии, чем это необходимо для работы, что повлечет за собой перерасход средств на оплату электроэнергии.
В данный момент внимание уделяется вопросу сокращения времени по¬иска подходящих двигателей и трансформаторов при проектировании электрических сетей и автоматизации выбора оптимального электрооборудования. Решением этого вопроса может стать специально разработанная экспертная система.
В связи с этим основной целью данной работы является разработка методики экспертизы и создание экспертной системы для оптимизации потребления энергии электрооборудованием (трансформаторами и двигателями) в электрических сетях на основе метода дифференциальной эволюции.
Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
- изучить структуру и особенности разработки современных экспертных систем;
- провести анализ основных параметров электрооборудования;
- определить критерии оптимизации сети электроснабжения и связи между ними;
- разработать математическую модель принятия решения;
- адаптировать метод дифференциальной эволюции для оптимизации сетей электроснабжения;
- разработать структуру базы данных;
- разработать способы представление и организация знаний;
- спроектировать экспертную систему оптимизации энергозатрат;
- разработать экспертную систему оценки эффективности сети электро¬снабжения для производственного участка цеха за счет минимизации приведенных затрат методом дифференциальной эволюции без учета затрат на потери в линиях электропередач, потери освещения и внутренние потери в проводниках.
Данная работа состоит из следующих разделов: введение, аналитическая часть, специальная часть, заключение, список использованных источников и приложения.
В первом разделе приведены основные сведения об экспертных системах и их проектировании, обзор существующих экспертных систем по назначению, постановка задачи.
Второй раздел содержит анализ предметной области и методов, используемых в работе, описание электрической схемы и основные критерии эффективности, математическую модель и алгоритмы принятия решения.
Третий раздел посвящен проектированию экспертной системы, которое включает в себя анализ информационных потоков в системе, разработку структуры программы «Сети электроснабжения», описание модулей программы и структуры базы данных.
Результаты работы планируется использовать в учебном процессе для выполнения курсового и дипломного проектирования, а также при проектировании электрических сетей для сокращения потребления энергозатрат.
Итогом работы представленной магистерской диссертации является методика выбора оптимального электрооборудования для сети, на основе которой разработано программное приложение «Сети электроснабжения» - экспертная система для оценки эффективности сетей электроснабжения на основе метода дифференциальной эволюции. Данная работа нацелена на подбор электрооборудования, что позволяет оптимизировать приведенные затраты путем сокращения потерь электроэнергии согласно алгоритму принятия решения выбора электрооборудования. Разработанная методика способствует снижению не только энергозатрат, но и амортизационных расходов предприятия.
Основные результаты работы состоят в следующем:
1) проведен анализ существующих экспертных систем и современных методов управления техническими системами;
2) построена математическая модель экспертизы сети, включающая в себя задачу оптимизации энергозатрат и модель принятия решения;
3) создано программное приложение «Сети электроснабжения» для решения поставленной задачи.
Результаты работы планируется использовать в учебном процессе для выполнения курсового и дипломного проектирования, а также при проектировании электрических сетей для сокращения потребления энергозатрат. Сфера применений представленной системы не ограничивается участком цеха пред¬приятия. Возможно расширение масштабов проектирования для всего промышленного предприятия.
