Аннотації

Моделювання інженерної мережі в зоні дії одного регулятора

Автор(и):
Полтораченко Н. І.
Автор(и) (англ)
Poltorachenko, N.
Дата публікації:

22.04.2024

Анотація (укр):

У запропонованій статті наведено задачі, що актуалізують питання математичного моделювання системного процесу проєктування нових і реконструкції старих інженерних мереж в умовах їх перспективного розвитку. Зроблено аналіз досліджень щодо проєктування інженерних мереж з урахуванням невизначеності інформації. Основний матеріал статті присвячено питанню побудови математичної моделі задачі синтезу мережі в зоні дії одного регулятора постачання цільового продукту як складової частини процесу проєктування інженерної мережі, що розвивається. Наведено перелік питань, на які слід надати відповідь при проєктуванні мережі.Задача розв’язується на підграфі надлишкового графа загального процесу проєктування. У ньому виокремлюються вершина регулятора постачання цільового продукту, вершини споживачів цільового продукту, що живляться від регулятора, та допустимі комунікації (дуги) між споживачами. Кожній комунікації ставиться у відповідність її довжина, показник надійності функціонування, характеристики критеріїв якості на одиницю довжини комунікації. Кожній вершині ставиться у відповідність показник надійності забезпечення цільовим продуктом. Оскільки критерії якості є нечіткими числами зі своїми функціями належності, то для можливості порівняння критерії нормуються. Також для них вводяться відповідні показники, які разом з ваговими коефіцієнтами утворюють узагальнений критерій якості на одиницю довжини комунікації. Структура мережі має кільцевий характер, для побудови якої вершини графа поділяються на підмножини з урахуванням радіуса кільцювання. На основі такого графа побудовано базову математичну модель задачі булевого програмування, в якій оптимізуютьсяузагальнені критерії якості з урахуванням обмежень на забезпечення показників надійності постачання для споживачів. До побудованої моделі застосовано процес декомпозиції. Він дає змогу розв’язування загальної задачі звести до розв’язування задачі булевого програмування окремо для кожної вершини в рамках пошуку оптимальних маршрутів за побудованим критерієм між попередньою множиною вершин та множиною вершин, до якої належить виокремлена вершина. У роботі доведено можливості такого підходу. На основі розробленої декомпозиції запропоновано алгоритм розв’язування задачі синтезу мережі в зоні дії одного регулятора постачання цільового продукту.

Анотація (рус):

Анотація (англ):

Theproposed article present problems that update the issue of mathematical modeling of the system process of designing of new and reconstruction of old engineering networks in the conditions of their perspective development. The analysis of researches in the field of designing of engineering networks taking into account uncertainty of the information is given. The main material of the article is devoted to the construction of a mathematical model of the problem of the network synthesis in the area of action of one regulator of the supply of the target product as component of the developing engineering network design process. The list of questions to be answered when designing a network is given. The problem is solved on a subgraph of the redundant graph of the general design process. It distinguishes the vertex of the regulatorof the supply of the target product, the vertices of the consumers of the target product fed by the regulator, and the permissible communications (arcs) between the consumers. Each communication is matched with its length, indicatorof reliability of functioning, characteristics of quality criteria per unit of communicationlength. Each vertex is matched with an indicatorof reliability of providing the target product. Since thequality criteria are fuzzy numbers with their membership functions, the criteria are normalized forcomparison.Corresponding indicatorfor them, together with the weighting factors, form a generalized quality criterion per unit of communicationlength. The structure of the network has a ring character, for construction of which the vertices of thegraph are divided into subset taking into account the radius of the ring. On the basis of such a graph, a basic mathematical modeling of the Boolean programming problem was built, in which generalized quality criterion are optimized taking into account the restrictions on ensuring supply reliability indicators for consumers. The decomposition process was applied to the constructed model. It allows the solution of the general problem to be reduced to the solution of theBoolean programming problem separately for each vertex in the framework of the search for optimal routes according to the constructed criterion between the previous set of vertices and the set of vertices to which the selected vertex belongs. The work proves the possibilities of such an approach. Based on the developed decomposition, an algorithm for solving the problem of the network synthesis in the area of action of one regulator of the supply of the target productis proposed.

Література:

  1. Василенко С. Л., Волков В. М. Надійність і сталість систем водопостачання як складова національної та екологічної безпеки. Проблеми водопостачання, водовідведення та гідравліки. 2017. № 28. С. 53−59.
  2. Редько І. О., Редько А. О., Бурда Ю. О. Підвищення ефективності систем теплогенерації центрального теплопостачання. Вентиляція, освітлення та теплогазопостачання. 2019. № 28. С. 41−47.
  3. Полтораченко Н. І. Моделювання початкового етапу проектування інженерної мережі. Управління розвитком складних систем. Київ, 2021. № 45. С. 97 – 101, dx.doi.org\10.32347/2412-9933.2021.45.97−101.
  4. Демченко В. В. Переваги онтологічного підходу до розподіленого моделювання інженерних та транспортних мереж. Містобудування та територіальне планування. 2008. № 29. С. 79–83.
  5. Міхайленко В. М., Анпілогов А. П., Кошарна Ю. В. Застосування функціонально-динамічних схем для моделювання інженерної мережі водопостачання міста. Проблеми водопостачання, водовідведення та гідравліки. 2007. № 27. С. 8–13.
  6. Кулик Ю. В. Оптимизация проектируемых трубопроводных систем: учебное пособие. Киев, 1991. 152 с.
  7. Безклубенко І. С. Завдання вектора переваги критеріїв при виборі варіанта проекту інженерної мережі.  Управління розвитком складних систем. 2017. № 30. С. 132–135.
  8. Безклубенко І. С. Методи ранжування критеріїв в задачі оптимізації потокорозподілу інженерної мережі. Управління розвитком складних систем. 2018. № 34. С. 11 –114.
  9. Полтораченко Н. І. Нечітка багатокритеріальна задача розміщення. Управління розвитком складних систем. 2014. № 17. С. 121–124.
  10. Полтораченко Н. І. Задача нечіткої прив’язки споживачів до мереж різних категорій. Управління розвитком складних систем. 2016. № 28. С. 142–146.
  11. Полтораченко Н. І. Задача розміщення регуляторів подачі цільового продукту при проектуванні інженерних мереж. Управління розвитком складних систем. 2019. № 40. С. 129–133; dx.doi.org\10.6084/m9.figshare.11969067.
  12. Михайленко В. М., Кравчук О. П. Синтез структуры многомерной сети в условиях оптимального управления потоком. Автоматика. 1990. № 1. С. 109–111.
  13. Зайченко Ю. П. Дослідження операцій: підручник. Київ, 2000. 688 с.

References:

  1. Vasilenko, S. L. (2017). Reliability and sustainability of water supply systems as a component of national and environmental safety. Problems of water supply, drainage and hydraulics, 28, 53–59.
  2. Redko, I. O. (2019). Improving the efficiency of district heating systems. Ventilation, lighting and heat supply, 28, 41–47.
  3. Poltorachenko, N. I. (2021). Simulation of the initial stage of the engineering network design. Management of Development of Complex Systems, 45, 97–101, dx.doi.org\10.32347/2412-9933.2021.45.97-101.
  4. Demchenko, V. V. (2008). Benefits of ontological approach to dispersed modeling of engineering and transport systems. City planning and territorial planning, 29, 79–83.
  5. Mykhailenko, V. M., Anpilogov, J. P. & Kosharna, J. V. (2007). Implementation of functional dynamic schemes of city water supply engineering network modeling. Problems of water supply, leading away of water and hydraulics, 27, 8–13.
  6. Kulik, Yu. V. (1991). Optimization of projected pipeline systems, 152.
  7. Bezklubenko, Irina. (2017). Application technology of artificial neural networks for modeling land relief of construction site. Management of Development of Complex Systems, 30, 132–135.
  8. Bezklubenko, Irina. (2018). The methods for ranking criteria in stream optimization tasks engineering network. Management of Development of Complex Systems, 34, 111–114.
  9. Poltorachenko, N. I. (2014).Fuzzymultiple-criteria problem of location. Management of development of difficult systems, 17, 121-124.
  10. Poltorachenko, N. I. (2016). Problem of fuzzy consumers connection to the networks with different categories. Management of Development of Complex Systems, 28, 142–146.
  11. Poltorachenko, N. I. (2019). A task of placing of regulators of the whole product at the design of the engineering network. Management of development of complex systems, 40, 129–133; dx.doi.org\10.6084/m9.figshare.1196906.
  12. Mykhailenko, V. M., Kravchuk, O. P. (1990). Synthesis of the structure of a multidimensional network under conditions of optimal flow control. Automation, 1, 109–111.
  13. Zajchenko, Y. P. (2000). Operations research, 688.