JP2002022552A - 測定データの整定推定方法 - Google Patents

測定データの整定推定方法

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JP2002022552A
JP2002022552A JP2000209474A JP2000209474A JP2002022552A JP 2002022552 A JP2002022552 A JP 2002022552A JP 2000209474 A JP2000209474 A JP 2000209474A JP 2000209474 A JP2000209474 A JP 2000209474A JP 2002022552 A JP2002022552 A JP 2002022552A
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Shinji Uemoto
慎二 上元
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 飽和・整定までに長時間を要する測定データ
の整定値を精度良く推定できる測定データの整定推定方
法を提供することである。 【解決手段】 サンプリング周期毎に得られた測定デー
タに基づいて近似特性曲線を求める。そして、その近似
特性曲線に基づいて測定データの整定値を推定する。こ
の推定値が所定の精度を保っているか否かを検証するた
めに、整定判定量に対して統計処理を行い、その整定判
定量が所定の閾値の範囲内になったか否かを判定する。
所定の閾値内であるときは、そのサンプリング周期で推
定した推定値を真の整定値とし、相でないときは次のサ
ンプリング周期の処理に移る。つまり、ある程度のサン
プル数の増加や時間の経過によって推定値が安定してく
るので、推定値が安定したところで整定したと判断す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、飽和特性を有する
測定データの整定値を推定する測定データの整定推定方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、回転電機の温度上昇試験におい
ては、回転電機の温度測定個所で測定した温度を、温度
レコーダー等でチャート用紙に時系列でプロットして測
定している。つまり、温度−時間トレンドを出力するこ
とで温度の飽和状態を測定する。
【0003】そして、測定温度が規定の温度上昇レート
(例えば2℃/時、1℃/時、0.5℃/30分)に到
達した場合に温度上昇の飽和・整定と判定して最終温度
上昇値として記録するようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この温度上昇
試験は温度上昇が実際に飽和・整定するまで行わなけれ
ばならないため、非常に長い時間を要する。また、試験
途中で温度の飽和値や飽和時刻を推測するには人間の目
測で行ったり、温度トレンドをカーブ定規で延長し、お
およその値を得る程度であった。このようなことから、
その推測値には個人差もあり不確実さがつきまとうもの
であった。
【0005】一般に、飽和・整定するまでに長時間を要
する測定データの飽和・整定を求めようとする場合に
は、測定諸量、測定物物性、測定条件、整定判定条件と
いったものに制約されるため非常に長時間を要する。し
かも、整定しているか否かの判定は、実際に諸量が飽和
・整定するまでこれを記録・観測し、随時整定判定条件
と参照してを判定しなければならない。また、飽和・整
定する以前にどの程度の値や時間で飽和・整定するかを
推測しようとする場合には、人間系で見た目で推測する
しかなかった。
【0006】本発明の目的は、飽和・整定までに長時間
を要する測定データの整定値を精度良く推定できる測定
データの整定推定方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係わる
測定データの整定推定方法は、時系列上で収束する飽和
特性を有する測定データの整定値を推定する測定データ
の整定推定方法において、測定データを所定のサンプリ
ング周期でデジタルデータとして取り込み、所定のサン
プリング周期毎に取り込んだ測定データに基づいて近似
特性曲線を求め、前記近似特性曲線に基づいて測定デー
タの整定値を推定し、前記測定データが整定したか否か
を判定するための整定判定量に対して統計処理を行い、
前記整定判定量が所定の閾値の範囲内になったときはそ
のサンプリング周期で推定した推定値を真の整定値とす
ることを特徴とする。
【0008】請求項1の発明に係わる測定データの整定
推定方法においては、サンプリング周期毎に得られた測
定データに基づいて近似特性曲線を求める。そして、そ
の近似特性曲線に基づいて測定データの整定値を推定す
る。この推定値が所定の精度を保っているか否かを検証
するために、整定判定量に対して統計処理を行い、その
整定判定量が所定の閾値の範囲内になったか否かを判定
する。所定の閾値内であるときは、そのサンプリング周
期で推定した推定値を真の整定値とし、相でないときは
次のサンプリング周期の処理に移る。つまり、ある程度
のサンプル数の増加や時間の経過によって推定値が安定
してくるので、推定値が安定したところで整定したと判
断する。
【0009】請求項2の発明に係わる測定データの整定
推定方法は、請求項1の発明において、前記整定判定量
として推定した推定値の変化率を算出し、予め設定した
閾値に到達したときに推定値の整定と判断し真の整定値
とすることを特徴とする。
【0010】請求項2の発明に係わる測定データの整定
推定方法においては、請求項1の発明の作用に加え、推
定値の安定の仕方を統計的に処理し、精度を向上するた
めに推定値の変化率を時間ごとに計算し、予め設定した
閾値に到達した時を推定値の整定と定めて真の推定値と
する。
【0011】請求項3の発明に係わる測定データの整定
推定方法は、請求項1の発明において、前記整定判定量
として推定した推定値平均値の変化率を算出し、予め設
定した閾値に到達したときに推定値の整定と判断し真の
整定値とすることを特徴とする。
【0012】請求項3の発明に係わる測定データの整定
推定方法においては、請求項1の発明の作用に加え、推
定値の安定の仕方を統計的に処理し、精度を向上するた
めに推定値の平均値の変化率を時間ごとに計算し、予め
設定した閾値に到達した時を推定値の整定と定めて真の
推定値とする。
【0013】請求項4の発明に係わる測定データの整定
推定方法は、請求項1の発明において、前記整定判定量
として推定した推定値の標準偏差を算出し、予め設定し
た閾値に到達したときに推定値の整定と判断し真の整定
値とすることを特徴とする。
【0014】請求項4の発明に係わる測定データの整定
推定方法においては、請求項1の発明の作用に加え、推
定値の安定の仕方を統計的に処理し、精度を向上するた
めに推定値の標準偏差の変化を時間ごとに計算し、予め
設定した閾値に到達した時を推定値の整定と定めて真の
推定値とする。
【0015】請求項5の発明に係わる測定データの整定
推定方法は、請求項1の発明において、前記整定判定量
として推定した推定値の分散を算出し、予め設定した閾
値に到達したときに推定値の整定と判断し真の整定値と
することを特徴とする。
【0016】請求項5の発明に係わる測定データの整定
推定方法においては、請求項1の発明の作用に加え、推
定値の安定の仕方を統計的に処理し、精度を向上するた
めに推定値の分散の変化を時間ごとに計算し、予め設定
した閾値に到達した時を推定値の整定と定めて真の推定
値とする。
【0017】請求項6の発明に係わる測定データの整定
推定方法は、請求項1の発明において、前記整定判定量
として推定した推定値の時系列上のσ(平均値±標準偏
差)の変化を算出し、予め設定した閾値に到達したとき
に推定値の整定と判断し真の整定値とすることを特徴と
する。
【0018】請求項6の発明に係わる測定データの整定
推定方法においては、請求項1の発明の作用に加え、推
定値の安定の仕方を統計的に処理し、精度を向上するた
めに推定値のσ、2σまたは3σの変化を時間ごとに計
算し、予め設定した閾値に到達した時を推定値の整定と
定めて真の推定値とする。
【0019】請求項7の発明に係わる測定データの整定
推定方法は、請求項1の発明において、請求項2乃至請
求項6の整定判定量のうちいずれか2以上を組み合わ
せ、少なくともどれか1つが閾値に到達したとき、推定
値が整定したと判断して、真の整定値とすることを特徴
とする。
【0020】請求項7の発明に係わる測定データの整定
推定方法においては、請求項1の発明の作用に加え、請
求項2乃至請求項6の整定判定量のうちいずれか2以上
を組み合わせ、少なくともどれか1つが閾値に到達した
とき、推定値が整定したと判断して、真の整定値とす
る。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。本発明の実施の形態においては、測定したデータ
について時系列上にその測定値をデジタル値としてプロ
ットする。そして、飽和または整定した時点の測定値を
求めようとする際に、測定データが飽和または整定する
以前のデータを使用して、最小二乗法によって近似特性
曲線を得て、測定データがが将来いつどのくらいで整定
するかを予想・推定する。この際、最小二乗法の近似誤
差を計算し、誤差の大きいものはデータを取り除いて推
定精度を向上させる。
【0022】図1は、本発明の実施の形態に係わる測定
データの整定推定方法の内容を示すフローチャートであ
る。以下、測定データとして温度データである場合を例
に採り説明する。
【0023】まず、温度上昇試験の開始と共に温度デー
タを温度レコーダーよりGPIG(general purpose in
terface bus)等のインタフェースを介してコンピュー
タに取り込む(S1)。この温度データの取り込みは、
所定のサンプリング周期で行われる。これにより、一定
時間間隔での温度データが得られる。この測定データを
時系列上に並べていくと、図2に示すように、飽和特性
等の収束する曲線C1が得られる。
【0024】次に、測定した温度データに基づいて近似
特性曲線C2を求める(S2)。いま、測定時間を試験
開始からの経過時間t、測定温度値をYとする。測定デ
ータを並べて作成される曲線の不飽和領域において、測
定時間tおよび測定データを使用して+∞で収束する数
式(Y=f(a,b,c,…,t),a,b,c,…は定数)の近似
特性曲線に合わせる。
【0025】この温度上昇の近似特性曲線は、最小二乗
法によって近似的に下記(1)式で示される。a、b、
cは、最小二乗法で得られる定数である。
【0026】Y=a+b×exp(c×t) …(1)
【0027】次に、この近似特性曲線に基づいて整定値
を推定する(S3)。整定したという条件は、所定の温
度上昇レートd(℃/時間)になったときである。温度
上昇レートdは近似特性曲線の微分値つまり曲線の接線
と等しいので、曲線の微分値を用いて下記(2)式より
求める。
【0028】 dY/dt=bc×exp(c×t)=d …(2)
【0029】整定時刻tdは、td=(ln(d/b
c))/c であることから、整定時刻tdにおける整
定温度(整定値)Ydは、下記(3)式により求められ
る。
【0030】 Yd=a+b×exp(c×td) =a+b×exp{ln(d/bc)} …(3)
【0031】この推定計算は、測定の初期段階では温度
上昇の変化が急激なため測定精度の問題や試験条件の微
妙な変化が温度変化に顕著に表れてしまう。また、見か
け上過渡現象の様に発散性の曲線となってしまう。
【0032】そこで、推定計算を測定毎(サンプリング
周期毎)に行い、この推定値の時系列上のトレンドとし
て捉えて、より精度の高い推定を行う。すなわち、この
推定を測定毎に行い、この推定値を時系列上にプロット
していく。初期段階では測定誤差、ある種の過渡現象に
よって推定値が測定時刻毎に変動するが、ある程度のサ
ンプル数の増加や時間の経過によって推定値は安定して
くる。
【0033】推定値が安定したか否かの判定は、整定判
定量が所定の閾値の範囲内になったときに、推定値は安
定したと判定することにより行う。整定判定量として
は、時系列上にプロットした推定値の変化率、推定値平
均値の変化率、推定値の標準偏差、推定値の分散、推定
値の1σ(平均値±標準偏差)、2σ(平均値±2×標
準偏差)、3σ(平均値±3×標準偏差)が用いられ
る。
【0034】これら整定判定量に対して統計処理を行
い、これらが予め規定した閾値をクリアすれば推定値の
トレンドが安定したと判定し、この時点の推定値を真の
推定値つまり予想整定値とする。
【0035】整定判定量として推定値の変化率を用いる
場合には、推定値の時系列上の変化を測定時間ごとに変
化量を求めて、この変化量を予め設定していた閾値に到
達したところで推定値が整定したと判断して真の推定値
とする。
【0036】整定判定量として推定値平均値の変化率を
用いる場合には、推定値の時系列上の平均値の変化を測
定時間ごとに変化量を求めて、この平均値の変化量を予
め設定していた閾値に到達したところで推定値が整定し
たと判断して真の推定値とする。
【0037】整定判定量として推定値の標準偏差を用い
る場合には、推定値の時系列上の標準偏差の変化を測定
時間ごとに求めて、この標準偏差の変化を予め設定して
いた閾値に到達したところで推定値が整定したと判断し
て真の推定値とする。
【0038】整定判定量として推定値の分散を用いる場
合には、推定値の時系列上の分散の変化を測定時間ごと
に求めて、この分散の変化を予め設定していた閾値に到
達したところで推定値が整定したと判断して真の推定値
とする。
【0039】整定判定量として推定値の1σ(平均値±
標準偏差)を用いる場合には、推定値の時系列上のσ
(平均値±標準偏差)の変化を測定時間ごとに求めて、
このσ値の変化を予め設定していた閾値に到達したとこ
ろで推定値が整定したと判断して真の推定値とする。
【0040】同様に、推定値の2σまたは3σの変化を
時間ごとに計算し、予め設定した閾値に到達した時を推
定値の整定と定めて真の推定値とする。ここで、2σと
は(平均値±2×標準偏差で、1σの範囲を除くも
の)、3σとは(平均値±3×標準偏差で1σ及び2σ
を除くもの)で規定される。この判定を測定毎に行い、
推定値の安定度を判定し、適合すれば真の推定値が得ら
れたとする。
【0041】以上の整定判定量を組み合わせて、これら
のうちすべてまたは任意の組み合わせにおいて閾値がど
れか1つが到達するか、すべててが到達するかによっ
て、推定値が整定したと判断して真の推定値とするよう
にしても良い。
【0042】以上述べたように、本発明の実施の形態に
よれば、温度上昇試験による温度上昇の整定を求める際
に、温度が飽和していない時点での温度上昇値の整定値
および整定時期を推定できるので、より短い時間で整定
値を得ることができる。
【0043】以上の説明は、回転電機の温度上昇試験に
ついて説明したが、他の一般の温度上昇試験や逆に温度
が下降する様な試験や、材料のクリープ現象において長
時間必要とするものの推定といった収束特性を有する曲
線を測定・観測する試験や現象についても適用できる。
【0044】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、時系
列上で得られるあるデータをプロットしていくと収束す
る性質のある飽和特性等の曲線が得られる場合に、不飽
和領域において予想される飽和・整定時期及び飽和・整
定値を得て、さらにこの推定値を時系列上で観測して統
計処理を行い、任意の統計的判定値を基に推定値が得ら
れたかを判定し、真の推定値を得るので、このような収
束する性質を持つ曲線が得られる事象に対して、より短
い時間で整定値を得ることができる。
【0045】例えば、回転電機の温度上昇試験ような長
時間運転を必要とする試験において、温度整定以前の温
度上昇整定時の温度を推定でき、また精度もほぼ実測に
近い結果が得られる。その結果、試験自体の短縮が可能
となるため、時間の削減、電力、冷却水等の削減が可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係わる測定データの整定
推定方法の内容を示すフローチャート。
【図2】本発明の実施の形態における温度上昇試験時の
時間t−温度Tの特性図。
【符号の説明】
C1…飽和特性等の収束する曲線、C2…近似特性曲線

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 時系列上で収束する飽和特性を有する測
    定データの整定値を推定する測定データの整定推定方法
    において、測定データを所定のサンプリング周期でデジ
    タルデータとして取り込み、所定のサンプリング周期毎
    に取り込んだ測定データに基づいて近似特性曲線を求
    め、前記近似特性曲線に基づいて測定データの整定値を
    推定し、前記測定データが整定したか否かを判定するた
    めの整定判定量に対して統計処理を行い、前記整定判定
    量が所定の閾値の範囲内になったときはそのサンプリン
    グ周期で推定した推定値を真の整定値とすることを特徴
    とする測定データの整定推定方法。
  2. 【請求項2】 前記整定判定量として推定した推定値の
    変化率を算出し、予め設定した閾値に到達したときに推
    定値の整定と判断し真の整定値とすることを特徴とする
    請求項1に記載の測定データの整定推定方法。
  3. 【請求項3】 前記整定判定量として推定した推定値平
    均値の変化率を算出し、予め設定した閾値に到達したと
    きに推定値の整定と判断し真の整定値とすることを特徴
    とする請求項1に記載の測定データの整定推定方法。
  4. 【請求項4】 前記整定判定量として推定した推定値の
    標準偏差を算出し、予め設定した閾値に到達したときに
    推定値の整定と判断し真の整定値とすることを特徴とす
    る請求項1に記載の測定データの整定推定方法。
  5. 【請求項5】 前記整定判定量として推定した推定値の
    分散を算出し、予め設定した閾値に到達したときに推定
    値の整定と判断し真の整定値とすることを特徴とする請
    求項1に記載の測定データの整定推定方法。
  6. 【請求項6】 前記整定判定量として推定した推定値の
    時系列上のσ(平均値±標準偏差)の変化を算出し、予
    め設定した閾値に到達したときに推定値の整定と判断し
    真の整定値とすることを特徴とする請求項1に記載の測
    定データの整定推定方法。
  7. 【請求項7】 請求項2乃至請求項6の整定判定量のう
    ちいずれか2以上を組み合わせ、少なくともどれか1つ
    が閾値に到達したとき、推定値が整定したと判断して、
    真の整定値とすることを特徴とする請求項1に記載の測
    定データの整定推定方法。
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