Evolutionary search algorithms of parameters identification for water heating systems
Keywords:
algorithmic support, identification of the hydraulic circuit, water heating system, evolutionary searchAbstract
Purpose. We consider the solution of two tasks that provide an intra-house accounting for the consumption of thermal energy in existing water heating systems. The following tasks are distinguished: 1 - the problem of distribution of flows in the water heating system; 2 - the problem of identifying the hydraulic resistance of the heating system. 3 - the task of distributing flows in real time. The mathematical model of the hydraulic circuit is the model with concentrated parameters. The mane parameters of the hydraulic circuit are: flow rates at circuit jets, flow rates at circuit edges of the graph, pressure at circuit jets and difference pressure at circuit edges, hydraulic resistances of circuit edges. Identification of the hydraulic circuit is performed by the method of “mathematical flowmeter”. Methodology. The algorithms are based on the algorithm of random search of the most preferred solutions with respect to the binary choice relation. In the problem of distribution of flows using the method of contour expenditure, one criterion is minimized: the criterion of the mismatch of the fulfilment of Kirchhoff's second law for network contours. In the identification problem, two criteria are used: a criterion for mismatching the measured and calculated parameters of the hydraulic circuit and also a criterion for deviating the found hydraulic resistances from their preliminary estimates. The latter criterion ensures the stabilization of the solution of the ill-posed inverse identification problem. Findings. Binary relations of choice for solving these problems are constructed. The general structure of the algorithms of evolutionary search does not change, the evolutionary algorithm includes two functions: the generation function and the decision selection function with respect to the binary choice relation. Here, the preference function is used as a selection function for both tasks. The problem of parametric identification reduces to the problem of mathematical programming. The second identification criterion is transformed into a restriction in the form of an inequality. Originality. The algorithmic support for the identification of the parameters of the water heating system has been developed. At the same time, an easily accessible measurement of parameters is used for initial identification and for monitoring the parameters of the heating system during operation. For evolution search algorithms, the convexity condition of the choice relation is not required. Practical value. The developed algorithmic support is intended for the operational control of the main parameters of the water heating systems during operation. Together with the necessary technical support, it allows the creation of systems for automatic control of heat consumption by individual consumers of the heating system.References
Evdokimov A.G. and Dubrovskiy V.V. Potokoraspredeleniye v ingenernykh setiakh [Flow in engineering networks]. Moscow: Stroyizdat Publ., 1987, 199 p. (in Russian).
Irodov V.F. and Kasin A.N. Identifikatsiia gidravlicheskikh soprotivleniy truboprovodnykh setey metodom evoliutsionnogo programmirovaniia [Identification of water supply systems hydraulic resistance by evolutionary programming method]. Izv. Vuzov. Neft i gas – [Proc. Higher education. Oil and gas], 1982, no. 10, pp. 64–68. (in Russian).
Irodov V.F. O postroenii i skhodimosti algoritmov samoorganizatsii sluchaynogo poiska [The construction and convergence of random search algorithms for self-organization]. Avtomatika [Automation], 1987, issue 4, pp. 34–43. (in Russian).
Merenkov A.P., Svetlov K.S. and Hasilev V.Ya. Metody i sredstva dlia upravleniia ekspluatatsiyey i razvitiyem truboprovodnykh sistem [Methods and resources for operation controlling and developing of pipeline systems]. Oprimizatsiia i
upravleniye v bolshikh sistemakh energetiki [Optimization and management of large-scale power systems], 1970, pp. 60–80. (in Russian).
Merenkov A.P. and Hasilev V.Ya. Teoriia gidravlicheskikh tsepey [Hydraulic circuit theory]. Moscow: Nauka Publ., 1985, 279 p. (in Russian).
Sposib viznachennia spozhivanoi teplovoi enerhii spozhivachamy vodianoi systemy opalennia [Method of determination of consumable thermal energy by the consumers of the aquatic system of heating]: pat. 25153 A Ukraina MPK G01K 17/08 / Ganenko D.B., Dudkin K.V., Irodov V.F., Kolmik K.A., Minyailo V.A. and Rudii A.Yu.(Ukraine); zaiavnyky Ganenko D.B.,Dudkin K.V.,Irodov V.F., Kolmik K.A., Minyailo V.A., Rudii A.Yu.(Ukraine) - №96020796, zayavl. 29.02.96; opubl.30.10.98.- 2 p. (in Ukrainian).
Stratan F.I. and Irodov V.F Evoliutsionnyye algoritmy poiska optimalnykh resheniy [Evolutionary algorithms search for optimal solutions]. Metody optimizatsii pri proyektirovanii sistem teplogazosnabzheniia [Methods of optimizing for design of heating systems], 1984, pp. 16–30. (in Russian).
Chernoivan A.A. and Irodov V.F. O vozmozhnosti ispolzovaniia teplovoy metki dlia otsenki raskhodov v vodianoy sisteme otopleniia [The possibility of using thermal mark for estimation flow meters in water heatig system] Stroitel'stvo, materialovedeniye, mashinostroeniye [Construction, Materials Science, Mechanical Engineering]. Pridnepr. gos. akad. str-va i arkhitektury [Prydniprovs’ka State Academy of Civil Engineering and Architecture]. Dnepr, 2017, iss. 94, pp. 186–189. (in Russian).
Irodov V.F. The construction and convergence of evolutional algorithms of random search for self-organization. Sov. J. Autom. Inf. Sci. Publ., 1987, issue 20, No. 4, рр. 32-41.
Irodov V.F / Convergence of the evolutionary algorithms for optimal solution with binary choice relations/ V.F.Irodov, Yu.V.Khatskevych // Stroitel'stvo, materialovedeniye, mashinostroeniye [Construction, Materials Science, Mechanical Engineering]. Pridnepr. gos. akad. str-va i arkhitektury [Prydniprovs’ka State Academy of Civil Engineering and Architecture]. Dnepr: 2017, issue 98, pp. 91–96.
Merenkov A.P., Novitsky N.N. and Sidler V.G. Direct and inverse problems of flow distribution in hydraulic. Soviet. Techno. Rev. Sec. Ai Energy Rev. Harwood Academic Publishes, U.S.A., 1994, issue 7, Part 4, pp.33–95.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Редакція Видання категорично засуджує прояви плагіату в статтях та вживає всіх можливих заходів для його недопущення. Плагіат розглядається як форма порушення авторських прав і наукової етики.
При виявлені у статті більш ніж 25% запозиченого тексту без відповідних посилань та використання лапок, стаття кваліфікується як така, що містить плагіат. У цьому випадку стаття більше не розглядається редакцією, а автор отримує перше попередження.
Автори, в статтях яких повторно виявлено плагіат, не зможуть публікуватися в усіх журналах Видавництва ДВНЗ «Придніпровська державна академія будівництва та архітектури».
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).