Registration Number
0524U000386, Doctoral dissertation
Status
Доктор технічних наук
Date
19-12-2024
popup.evolution
.
Title
Methods and Software Tools for Identification of Interval Models of Static Systems with Nonlinear Characteristics
Author
Volodymyr Manzula, Кандидат технічних наук
popup.advisor Mykola P. Dyvak
popup.opponent Hoholyuk Oksana P.
popup.opponent Igor Grebennik
popup.opponent Roman Kvyetnyy
popup.rada
Western Ukrainian National University
Description
У дисертаційній роботі вирішується науково-прикладна проблема зниження обчислювальної складності процедур реалізації методів ідентифікації математичних моделей із заданою точністю статичних систем з нелінійними характеристиками в умовах інтервальної невизначеності. Проблема вирішується у спосіб розробки та реалізації комплексного наукового підходу на основі поєднання онтологічного опису предметної області ідентифікації цих моделей, методів аналізу інтервальних даних та гібридних методів глобальної і локальної оптимізації. Для вирішення поставлених завдань в дисертаційній роботі застосовуються методи теорії систем, теорії ідентифікації, математичного моделювання, інтервальної математики, теорії ймовірностей, математичної статистики, теорії оптимізації та реляційної алгебри. Запропоновано та обґрунтовано комплексний підхід до ідентифікації інтервальних моделей статичних систем з нелінійними характеристиками, який ґрунтується на поєднанні онтологічного опису предметної області теоретичних засад ідентифікації цих моделей, методів аналізу інтервальних даних та гібридних методів глобальної і локальної оптимізації. Розроблено метод параметричної ідентифікації інтервальних моделей статичних систем з нелінійними характеристиками, який ґрунтується на розв’язувані оптимізаційної задачі з нелінійною цільовою функцією, яка мінімізує квадратичне відхилення між обчисленими значеннями модельованої характеристики статичної системи та значеннями, вибраними на числових інтервалах результатів експерименту, що уможливило гарантовану квадратичну збіжність методу на основі застосування квазі-Ньютонівських методів оптимізації, зокрема алгоритму Бройдена-Флетчера-Гольдфарба-Шанно. Удосконалено систему критеріїв обчислювальної процедури оптимізації в задачах параметричної ідентифікації інтервальних моделей статичних систем з нелінійними характеристиками. Розроблено метод структурної ідентифікації інтервальних моделей статичних систем з нелінійними характеристиками, який ґрунтується на аналізі градієнта цільової функції та часткової похідної по параметру моделі редукованого чи доданого структурного елемента, що уможливило напрямлений вибір структурних елементів і зниження кількості ітерацій обчислюваних процедур. Розроблено уніфікований метод ідентифікації інтервальних моделей статичних систем з нелінійними характеристиками, який ґрунтується на знання-орієнтованому підході вибору методів параметричної та структурної ідентифікації в залежності від характеристик задачі, що забезпечило зниження часової складності реалізації методу ідентифікації. Запропоновано та обґрунтовано архітектуру програмного забезпечення та комп’ютерне середовище для математичного моделювання статичних систем з нелінійними характеристиками на основі аналізу інтервальних даних, яке імплементує підсистему інтервального моделювання в сервісно-орієнтоване середовище із використанням платформи Google Cloud Run, моделі розподілених обчислень MapReduce, інтелектуалізованої консультативно-діагностичної підсистеми на основі штучного інтелекту та програмно-інтерпретованих засобів на всіх етапах математичного моделювання. Розроблено інтервальні моделі залежності pH середовища у ферментаторі біогазової установки від складу завантаженої у біореактор сировини та технологічних параметрів процесу виробництва біогазу на основі багатокомпонентного субстрату, що уможливило визначення допустимих варіацій значень pH середовища в залежності від співвідношення сухої та рідкої фракції сировини для забезпечення стабільності процесу бродіння у ферментаторі. Набули подальшого розвитку інтервальні моделі генерованої електроенергії малою гідроелектростанцією в залежності від характеристик її гідротехнічних споруд. Основні результати дисертаційної роботи впроваджено у ТОВ «Теофіпольська енергетична компанія» при виробництві біогазу для забезпечення стабільності бродіння в біореакторах, у Тернопільській міській комунальній лікарні №2 при інтраопераційній ідентифікації нервів гортані при проведенні операцій тиреоїдектомій, у комунальному підприємстві теплових мереж «Тернопільміськтеплокомуненерго» Тернопільської міської ради для підтримки рішень щодо декарбонізації об’єктів виробництва теплової енергії (котелень), які працюють на газоподібному паливі, у ТзОВ «Топольки» для оцінювання потенційних можливостей використання наявних гідроресурсів малою гідроелектростанцією.
Registration Date
2024-11-11
popup.nrat_date
2024-11-11 / 2026-07-01
