Оптимизация энергопотребления в условиях железорудных шахт на основе применения нечеткой логики

Abstract

В работе показана актуальность разработки научных подходов для оптимизации энергетических потоков в условиях подземной добычи железной руды. Обосновано систему критериев оптимизации, определены целевые функции, основные информационные параметры и ограничения. Рассмотрены возможности использования различных подходов для оптимизации процесса потребления электрической энергии на основе минимаксных функционалов, использования системы ограничений, вычисления рациональных уставок. Предложены соответствующие методические и алгоритмические решения поставленных задач с использованием нескольких стратегий. Разработаны способы оптимизации целевых параметров. Предложены принципы реализации указанных алгоритмов на основе использования нечеткой логики (Fuzzy Logic). Приведены базовые принципы фазификации и формирования базы логических правил вывода для различного количества параметров оптимизации. Определены множества лингвистических переменных (термов) для всех нечетких параметров с учетом трехзонного тарифа. Обусловлены принципы формирование базы нечетких правил для возможности автоматизации вычислений, где в качестве базового алгоритма процедуры дефазификации использован алгоритм Мамдани. Разработана методика определения оптимальных уставок в случае использования основного критерия маргинального типа при ограничениях на основные параметры и/или наличия ограничений с учетом полученной функциональной зависимости и трехзонного тарифа на электроэнергию, а также синтезированы соответствующие оптимальные уставки. Логика получения таких уставок основывается на применении минимаксного подхода в условиях типичной железорудной шахты. Осуществлено моделирование роботы нечеткой оптимизации в среде программного пакета MatLab. Получены основные аналитические показатели, которые однозначно подтверждают достаточное качество и эффективность применения полученных решений. Предложены структурные схемы и средства для практической реализации таких систем в промышленных условиях. Расчетным путем подтверждено, что применение данных подходов позволит реализовать автоматизированный поиск экстремальных значений целевой функции энергопотребления в условиях реального времени и оптимизировать затраты на потребленную электрическую энергию. Доказана работоспособность подхода в условиях однопараметрической и многопараметрической оптимизации.