Детальная информация

Работа посвящена решению практической задачи – созданию средств, предназначенных для автоматизации деятельности персонала, занимающегося вопросами развития энергосистем. В ходе работы был проведены: анализ исходного алгоритма, реализованного с помощью MATLAB и переданного в качестве исходных данных; выбор архитектуры приложения; перенос и оптимизация исходного алгоритма на программные средства, обеспечивающие более полное использование расчетных возможностей аппаратных средств, выполняющих вычисления по алгоритму; существенно (в десятки раз) сокращено время выполнения алгоритма; реализована возможность многопользовательской работы с модулем; исключена необходимость использования проприетарного программного обеспечения для вычислений. В ходе работы с применением языка программирования C+11 выполнен перенос исходного алгоритма в разработанную библиотеку расчетов и оптимизации. С помощью библиотек OpenMP, выбора структур данных и автоматической векторизации (AVX) выполнена оптимизация времени вычислений. С помощью открытых библиотек реализована группировка схожих результатов оптимизации, экспорт результатов вычислений для последующей обработки и агрегации. С применением языка программирования Java, фреймворка Java Spring, программного интерфейса JNI реализовано веб-приложение, обеспечивающее ввод исходных данных, запуск расчетов, управление очередью расчетов, анализ результатов в графическом виде, хранение и выгрузку результатов для последующей обработки. Показано, что разработанная библиотека сокращает время расчетов в 20-30 раз. Показано, что применение векторизации позволило повысить быстродействие на 8-10%. Выполнено обоснование эквивалентности получаемых решений несмотря на наличие случайных параметров в методе оптимизации, невысокого уровня сходимости решения.

The thesis addresses a practical problem: creating tools designed to automate the work of personnel involved in power system development. The following tasks were performed: analysis of the original algorithm (implemented using MATLAB) provided as input data; selection of the application architecture; porting and optimization of the original algorithm, ensuring more complete utilization of the computational capabilities of the hardware performing the algorithms calculations; significant (tens of times) reduction in algorithm execution time; and implementation of multi-user support for the module. Using the C++11 programming language, the original algorithm was ported to the developed calculation and optimization library. Computation time was optimized using OpenMP libraries, data structure selection, and automatic vectorization (AVX). Open libraries were used to group similar optimization results and export the calculation results for subsequent processing and aggregation. Using the Java programming language, the Java Spring framework, and the JNI API, a web application was implemented. It handles input of initial data for calculations, calculation initiation, calculation job queue management, graphical analysis of results, and storage and download of calculation results for subsequent processing. The developed library was shown to optimize calculation time. Vectorization was estimated to improve performance by 8-10%. The equivalence of the resulting solutions was substantiated under the assumption of random calculation parameters and a low level of solution convergence.