Способ управления технической системой при помощи удержания точки оптимума состояния системы на агрегированных двумерных и трехмерных группах параметров

Изобретение относится к области техники и информатики. В способе управления технической системой при помощи удержания точки оптимума состояния системы на агрегированных двумерных и трехмерных группах параметров, накапливают данные о функционировании технической системы; выбирают одну из моделей функционирования отдельных агрегатов или их подсистем; агрегируют данные в группы параметров и получают аппроксимацию показателей к непрерывной функции. Определяют предельные значения функции двух или трех аргументов для функций. В процессе функционирования агрегатов и технологических комплексов получают текущие показатели функционирования, которые сравнивают со значениями аппроксимирующей или дискретной функции и оценивают размер отклонений текущих показателей от значений аппроксимирующей функции. При помощи аппроксимации показателей прогнозируют состояние отдельных агрегатов или их подсистем. Полученные показатели и состояния сохраняют и используют в качестве управляющих воздействий для данной или аналогичной технической системы. Расширяются функциональные возможности. 1 ил.

 

Изобретение относится к области техники и информатики, а более конкретно - к способу управления технической системой при помощи удержания точки оптимума состояния системы на агрегированных двумерных и трехмерных группах параметров.

Настоящее изобретение может найти применение при создании, эксплуатации и управлении систем различного назначения, включая сложные технические системы, в которых интегрированы ресурсы различного назначения и архитектуры, используемые в энергетике, машиностроении, коммунальном и сельском хозяйстве, медицине и других отраслях.

В основу настоящего изобретения положена задача создания такого способа управления технической системой, который позволил бы использовать визуально-понятную модель отображения оптимальных состояний системы в виде точки в двумерном или трехмерном пространстве, а также моделировать и формировать управляющие воздействия с целью изменения состояния системы также как точки в двумерном или трехмерном пространстве.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является «Способ прогнозирования состояния и оптимизации функционирования системы». При этом система состоит из отдельных элементов и/или подсистем, способ реализуется на основе данных о функционировании системы, представленных в виде показателей, характеризующих систему и подсистемы в различных материальных формах, причем данный способ включает оценку эффективности по долевому отношению значения выбранного подчиненного элемента к значению своего исторического максимума и предусматривает следующие стадии:

а) эксперт получает данные о функционировании системы;

б) эксперт определяет обобщенный показатель, представляющий собой среднее геометрическое интегральных составляющих, агрегируемых из исходных данных о функционировании системы;

в) эксперт на основе определенного обобщенного показателя использует инструмент ручного моделирования, который реализует алгоритм обработки исходных данных о функционировании системы, позволяющий проводить прогнозирование показателей через коэффициент, устанавливаемый от значения, полученного в результате обработки исходных данных, исходя из исторического тренда,

д) получают значения показателей, по которым прогнозируют состояние системы;

е) полученные показатели сохраняют и используют в качестве управляющих воздействий, проверенных инструментом ручного моделирования и позволяющих достичь оптимального функционирования системы.

Описанный способ можно принять за прототип. Однако этот способ имеет следующие существенные недостатки:

1. Обобщенный показатель, представляющий собой среднее геометрическое интегральных составляющих, агрегируемых из исходных данных о функционировании системы не описывает детально поведение системы, объединяя параметры в один интегральный показатель.

2. Инструмент ручного моделирования, который реализует алгоритм обработки исходных данных, о функционировании системы, позволяющий проводить прогнозирование показателей через коэффициент, устанавливаемый от значения, полученного в результате обработки исходных данных, исходя из исторического тренда, является линейной функцией, что снижает возможность прогнозирования состояния системы.

3. Использование инструмента ручного моделирования требует длительного времени и пересчета всех параметров, что не позволяет производить прогнозирование и управление в реальном времени.

Задачи изобретения решены и недостатки прототипа устранены в заявляемом способе управления технической системой при помощи удержания точки оптимума состояния системы на агрегированных двумерных и трехмерных группах параметров, который предусматривает следующие стадии:

1) накапливают данные о функционировании технической системы в виде показателей в дискретном цифровом представление о функционировании агрегатов и/или подсистем агрегатов технической системы и передают их эксперту;

2) эксперт выбирает по меньшей одну из моделей функционирования отдельных агрегатов и/или подсистем агрегатов, и/или системы в целом, необязательно допускающую представление в виде непрерывной функции;

3) эксперт агрегирует данные в группы параметров, могущие является аргументами дискретной или непрерывной функции, описывающей функционировании агрегатов и/или подсистем агрегатов технической системы и зависящей от двух или трех аргументов;

4) эксперт исходя из данных, полученных на стадиях 1, 2 и 3 получает аппроксимацию показателей к непрерывной функции, таким образом, что она принимает значения показателей в реальные или условные моменты времени, либо рассматривает дискретные функции, при этом непрерывные и/или дискретные функции зависят от двух или трех аргументов;

5) эксперт определяет предельные значения функции двух или трех аргументов для функций, применяемых на стадии 4;

6) в процессе функционирования отдельных агрегатов и сложных технологических комплексов, состоящих из отдельных агрегатов и/или подсистем агрегатов получают текущие показатели функционирования;

7) полученные текущие показатели в автоматизированном режиме сравнивают со значениями аппроксимирующей или дискретной функции, полученной на стадии 4 и оценивают размер отклонений текущих показателей от значений аппроксимирующей функции, а также попадание их в прямоугольник случае двух аргументов или параллелепипед в случае трех аргументов;

8) при помощи аппроксимации показателей прогнозируют состояние отдельных агрегатов и/или подсистем агрегатов, и/или системы в целом в следующие моменты времени, осуществляя прогнозирование;

9) полученные показатели и состояния сохраняют и используют в качестве управляющих воздействий для данной или аналогичной технической системы, позволяющих достичь оптимального функционирования отдельных агрегатов и/или подсистем агрегатов, и/или системы в целом, путем удержания точки значения функции в границах прямоугольника случае двух аргументов или параллелепипеда в случае трех аргументов, осуществляя управление.

За счет реализации заявленного способа достигаются следующие технические результаты:

1. Возможно использовать визуально-понятную модель отображения оптимальных состояний системы в виде точки в двумерном или трехмерном пространстве, а также моделировать и формировать управляющие воздействия с целью изменения состояния системы также как точки в двумерном или трехмерном пространстве.

2. Точка в двумерном или трехмерном пространстве описывает детально поведение системы, не объединяя параметры в один интегральный показатель.

3. Возможно прогнозирование нелинейных состояний системы, что существенно расширяет возможность прогнозирования состояния системы.

4. Возможно производить прогнозирование и управление в реальном времени.

Настоящее изобретение будет раскрыто в нижеследующем примере со ссылкой на Фиг. 1, описывающей область контроля в виде прямоугольника.

Первоначально накапливают данные о функционировании узла двигателя в виде показателей его температуры и числа оборотов в дискретном цифровом представление, при этом задают предельные параметры х0 - 70 градусов Цельсия (нулевая точка соответствует 10 градусам) и y0 - 600 оборотов на редукторе в сотнях оборотов в минуту (нулевая точка соответствует 100 оборотам). Единичный отрезок по оси х составляет 10 градусов, а по оси y - 100 оборотов в минуту. Область вокруг прямоугольника, закрашенная красным цветом, является аномальной для работы системы (выше 70 и ниже 10 градусов по параметру температуры и выше 600 и ниже 100 по показателю оборотов).

х[1]=20;

х[2]=50;

х[3]=27

х[4]=10;

х[5]=30

х[6]=40;

y[1]=500;

y[2]=480;

y[3]=350;

y[4]=300;

y[5]=50;

y[6]=200;

Эксперт выбирает модель функционирования двигателя с редуктором, в виде дискретной нормированной к предельным значениям х и y функций.

Эксперт агрегирует данные о температуре и оборотах в группы параметров, могущие является аргументами дискретной или непрерывной функции, описывающей функционировании агрегатов и/или подсистем агрегатов технической системы (двигателя с редуктором) и зависящей от двух аргументов;

Эксперт исходя из данных, полученных на предыдущих стадиях рассматривает дискретные функции, при этом непрерывные и/или дискретные функции зависят от двух аргументов.

Эксперт определяет предельные значения функции двух аргументов для функций: х0 - 70 градусов Цельсия (нулевая точка соответствует 10 градусам) и y0 - 600 оборотов на редукторе в сотнях оборотов в минуту (нулевая точка соответствует 100 оборотам).

Далее в процессе функционирования отдельных агрегатов и сложных технологических комплексов, состоящих из отдельных агрегатов и/или подсистем агрегатов, получают текущие показатели функционирования х[1]-х[6] и y[1]-y[6].

Полученные текущие показатели в автоматизированном режиме сравнивают со значениями дискретной функции и попадание их в прямоугольник случае двух аргументов, в ходе сравнения видно, что точки 1, 2 и 3 соответствуют нормальной работе двигателя, а 4 и 5 - аномальному - снижение оборотов и температуры и практически полная остановка, после проведения управляющего воздействия (подача топлива) рабочая точка выровнена в точку 6.

При помощи аппроксимации показателей (движение от точки к точке) прогнозируют состояние отдельных агрегатов и/или подсистем агрегатов, и/или системы в целом в следующие моменты времени, осуществляя прогнозирование.

Полученные показатели и состояния сохраняют и используют в качестве управляющих воздействий для данной или аналогичной технической системы, позволяющих достичь оптимального функционирования отдельных агрегатов и/или подсистем агрегатов, и/или системы в целом, путем удержания точки значения функции в границах прямоугольника случае двух аргументов, осуществляя управление.

По сравнению со способами, известными авторам, заявляемый способ позволяет использовать визуально-понятную модель отображения оптимальных состояний системы в виде точки в двумерном или трехмерном пространстве, а также моделировать и формировать управляющие воздействия с целью изменения состояния системы также как точки в двумерном или трехмерном пространстве, при этом точка в двумерном или трехмерном пространстве описывает детально поведение системы, не объединяя параметры в один интегральный показатель, также возможно прогнозирование нелинейных состояний системы, что существенно расширяет возможность прогнозирования состояния системы, возможно производить прогнозирование и управление в реальном времени.

Способ управления технической системой при помощи удержания точки оптимума состояния системы на агрегированных двумерных и трехмерных группах параметров, предусматривающий следующие стадии:

1) накапливают данные о функционировании технической системы в виде показателей в дискретном цифровом представлении о функционировании агрегатов и/или подсистем агрегатов технической системы и передают их эксперту;

2) выбирают по меньшей мере одну из моделей функционирования отдельных агрегатов и/или подсистем агрегатов, и/или системы в целом, необязательно допускающую представление в виде непрерывной функции;

3) агрегируют данные в группы параметров, могущие являться аргументами дискретной или непрерывной функции, описывающей функционирование агрегатов и/или подсистем агрегатов технической системы и зависящей от двух или трех аргументов;

4) исходя из данных, полученных на стадиях 1, 2 и 3, получают аппроксимацию показателей к непрерывной функции, таким образом, что она принимает значения показателей в реальные или условные моменты времени, либо рассматривают дискретные функции, при этом непрерывные и/или дискретные функции зависят от двух или трех аргументов;

5) определяют предельные значения функции двух или трех аргументов для функций, применяемых на стадии 4;

6) в процессе функционирования отдельных агрегатов и сложных технологических комплексов, состоящих из отдельных агрегатов и/или подсистем агрегатов, получают текущие показатели функционирования;

7) полученные текущие показатели в автоматизированном режиме сравнивают со значениями аппроксимирующей или дискретной функции, полученной на стадии 4, и оценивают размер отклонений текущих показателей от значений аппроксимирующей функции, а также попадание их в прямоугольник в случае двух аргументов или параллелепипед в случае трех аргументов;

8) при помощи аппроксимации показателей прогнозируют состояние отдельных агрегатов и/или подсистем агрегатов, и/или системы в целом в следующие моменты времени, осуществляя прогнозирование;

9) полученные показатели и состояния сохраняют и используют в качестве управляющих воздействий для данной или аналогичной технической системы, позволяющих достичь оптимального функционирования отдельных агрегатов и/или подсистем агрегатов, и/или системы в целом, путем удержания точки значения функции в границах прямоугольника в случае двух аргументов или параллелепипеда в случае трех аргументов, осуществляя управление.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области техники и информатики, а более конкретно к способу предсказания состояния технической системы на основе разностных функций. Технический результат - возможность использовать разности не только первого, но и более высоких порядков, что позволяет эффективно прогнозировать состояние системы.

Изобретение относится к области техники и информатики. В способе предсказания состояния технической системы при помощи аппроксимации ее параметров к непрерывной функции на основе данных о функционировании агрегатов накапливают данные о функционировании; выбирают одну из моделей функционирования отдельных агрегатов, допускающую представление в виде непрерывной функции.

Изобретение относится к способу поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе функции чувствительности. Для поиска неисправного блока в системе из произвольно соединенных динамических блоков предварительно определяют время контроля, определяют параметр интегрального преобразования, фиксируют число контрольных точек, предварительно определяют нормированные векторы интегральных оценок выходных сигналов модели определенным образом, замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой, на вход системы подают аналогичный входной сигнал, определяют интегральные оценки выходных сигналов аналогичным образом применительно к контролируемой системе, определяют отклонения интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы, вычисляют нормированные значения отклонений, вычисляют диагностические признаки наличия неисправного блока, по минимуму значения определяют структурный дефект.

Изобретение относится к области диагностики технического состояния машин. Технический результат - разработка переносного мобильного устройства для осуществления автоматизированного мониторинга агрегатов технологического оборудования по признакам вибрации, частоты вращения и температуры во взрывоопасных зонах.

Предлагается система и способ диагностирования для регулятора давления в технологической установке. Устройство диагностирования содержит процессор, функционально связанный с регулятором давления; запоминающее устройство, функционально связанное с процессором; и датчик, функционально связанный с впускным клапаном регулятора давления, выпускным клапаном регулятора давления и процессором.

Предлагается система и способ диагностирования для регулятора давления в технологической установке. Устройство диагностирования содержит процессор, функционально связанный с регулятором давления; запоминающее устройство, функционально связанное с процессором; и датчик, функционально связанный с впускным клапаном регулятора давления, выпускным клапаном регулятора давления и процессором.

Комплекс средств обеспечения эксплуатации летательных аппаратов содержит вводно-распределительный модуль, энергетический модуль, модуль генератора электрической энергии, серверный модуль, модуль хранения данных, модуль диспетчерского управления, каждый из которых содержит системы кондиционирования, вентиляции, освещения и пожарной сигнализации, контроля и управления доступом, автономную систему пожаротушения, автоматизированную систему диспетчерского управления.

Изобретение относится к способу мониторинга деградации бортового устройства летательного аппарата во время его работы. Для этого с помощью вычислительного устройства определяют степень деградации бортового устройства по показателю дефектности, который определяют подсчитыванием возникающих дефектов системой контроля устройства в ходе его работы определенным образом, сравнивают показатель дефектности с порогом принятия решения, передают тревожный сигнал в случае его достижения или превышения.

Изобретение относится к способу удаленного мониторинга и прогнозирования состояния отдельных агрегатов и сложных технологических комплексов. Комплексы состоят из отдельных агрегатов и/или подсистем агрегатов.

Изобретение относится к контролю и диагностике систем автоматического управления. В способе поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе на основе введения пробных отклонений определяют знаки отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученные в результате пробных отклонений параметров каждого из соответствующих блоков, производят операцию попарного сравнения элементов вектора знаков отклонений интегральных оценок выходных сигналов модели, полученных в результате пробных отклонений параметров i-го блока, и вектора знаков отклонений интегральных оценок.

Изобретение относится к области техники и информатики. В способе предсказания состояния технической системы при помощи аппроксимации ее параметров к непрерывной функции на основе данных о функционировании агрегатов накапливают данные о функционировании; выбирают одну из моделей функционирования отдельных агрегатов, допускающую представление в виде непрерывной функции.

Изобретение относится к способу удаленного мониторинга и прогнозирования состояния отдельных агрегатов и сложных технологических комплексов. Комплексы состоят из отдельных агрегатов и/или подсистем агрегатов.

Группа изобретений относится к способу запуска тестирования работы по меньшей мере одного вентилятора, выполненного с возможностью охлаждения вычислительных устройств турбореактивного двигателя летательного аппарата, модулю обработки данных (МТ), двум системам охлаждения по меньшей мере двух вычислительных устройств турбореактивного двигателя летательного аппарата.

Изобретение относится к системам контроля и регистрации условий транспортирования. Система контроля и регистрации условия транспортирования изделий ракетно-космической техники включает в себя блок регистрации воздействий (БРВ) со встроенными датчиками температуры, влажности и виброускорения, кабель связи с персональным компьютером (ПК), зарядное устройство, переносной ПК.

Передатчик технологического параметра включает в себя схему передатчика для определения технологического параметра из сигнала датчика, произведенного с использованием датчика процесса.

Группа изобретений относится к технике автоматизации. Технический результат – создание средств безопасного и оптимального обмена данными в автоматизации.

Группа изобретений относится к контролю систем управления. Система коммутации исполнительных органов содержит блок электропитания, исполнительные органы, положительную и единую отрицательную цепи электропитания, силовые ключи с управляющими входами, соединенные последовательно с исполнительными органами, блок управления и контроля, электрический выключатель положительной цепи электропитания, контрольное устройство, два одинаковых по сопротивлению токозадающих резистора и имитатор нагрузки.

Изобретение относится к мониторингу объектов контроля. В способе удаленного мониторинга и прогностики состояния технических объектов, получают данные от объекта контроля; формируют эталонную выборку показателей работы объекта; строят матрицы состояния из компонентов точек эталонной выборки; на основании MSET метода строят эмпирические модели прогностики состояния объекта; определяют компоненты невязок; формируют статистическую модель работы объекта за промежуток времени; определяют предельное значение для статистической модели; определяют разладки; анализируют поступающую информацию от объекта; определяют степень отклонения показателей параметров объекта за промежуток времени; ранжируют вычисленные разладки; модифицируют эталонную выборку; обновляют эмпирические модели; формируют сигнал об отклонении параметра объекта на основании обновленной модели и определяют состояние работы объекта.

Комплекс оборудования состоит из разнородных компонентов, из которых может быть образовано более одной конфигурации, обеспечивающей использование объекта управления по назначению.

Группа изобретений относится к области технологий сетевых коммуникаций, в частности к способам управления самоуравновешивающимися транспортными средствами. Способ управления самоуравновешивающимся транспортным средством с помощью мобильного терминала включает установление соединения с транспортным средством по протоколу Bluetooth, получение информации о состоянии движения транспортного средства, управление транспортным средством согласно информации о состоянии движения транспортного средства, обнаружение, присутствует ли событие, инициирующее режим камеры, и, когда обнаружено событие, инициирующее режим камеры, активацию режима камеры и отображение изображения, захваченного камерой.

Изобретение относится к области техники и информатики. В способе предсказания состояния технической системы при помощи аппроксимации ее параметров к непрерывной функции на основе данных о функционировании агрегатов накапливают данные о функционировании; выбирают одну из моделей функционирования отдельных агрегатов, допускающую представление в виде непрерывной функции.

Изобретение относится к области техники и информатики. В способе управления технической системой при помощи удержания точки оптимума состояния системы на агрегированных двумерных и трехмерных группах параметров, накапливают данные о функционировании технической системы; выбирают одну из моделей функционирования отдельных агрегатов или их подсистем; агрегируют данные в группы параметров и получают аппроксимацию показателей к непрерывной функции. Определяют предельные значения функции двух или трех аргументов для функций. В процессе функционирования агрегатов и технологических комплексов получают текущие показатели функционирования, которые сравнивают со значениями аппроксимирующей или дискретной функции и оценивают размер отклонений текущих показателей от значений аппроксимирующей функции. При помощи аппроксимации показателей прогнозируют состояние отдельных агрегатов или их подсистем. Полученные показатели и состояния сохраняют и используют в качестве управляющих воздействий для данной или аналогичной технической системы. Расширяются функциональные возможности. 1 ил.

Наверх