JP4340238B2 - 技術システムを設計するための方法及び装置、ならびに相応するコンピュータプログラム製品 - Google Patents
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Description
− Hのヤコビ行列の零空間を張る行列N、
− W・TWが第1測定量yi=bi(x)の共分散行列の逆行列となるような行列W、ただし、この共分散行列は成分として分散σij=E((yi−E(yi))(yj−E(yj)))を有しており、ここで、E(y)はyの期待値である
− A=W・Db・Nに対して疑似逆行列である行列M、ここで、Dbは第1測定量yi=bi(x)のヤコビ行列である
零空間、ヤコビ行列、及び、逆行列ないし疑似逆行列といった概念は、行列計算の理論から周知の定義である(例えば、Gene H.Golub,Charles F.van Loan:“Matrix Computations”,3rd Edition,Baltimore,London;The Johns Hopkins University Press;1996を参照せよ)。
− 選択されたパラメータのうちの少なくとも1つは、第1測定量を介して求めることのできる選択された状態量である;
− 第1影響量Φyjxlのうちの1つ又は複数はそれぞれ、第1測定量yjの精度変化Δσjj 2/yj=ΔE((yj−E(yj))2)/yjに対する選択された状態量xlの精度変化Δσll 2/xl=ΔE((xl−E(xl))2)/xlの比を表している;
− 第1影響量を次式
− 選択されたパラメータのうちの少なくとも1つは、第1測定量を介して求めることのできる選択された診断量である;
− 診断量di=di(x)のヤコビ行列である行列Ddを求める;
− 第1影響量Φyjのうちの1つ又は複数はそれぞれ、第1測定量yjの精度変化Δσjj 2/yj=ΔE((yj−E(yj))2)/yjに対する選択された診断量dnの精度変化Δσnn 2/dn=ΔE((dn−E(dn))2)/dnの比を表している;
− 第1影響量を次式
− 選択されたパラメータのうちの少なくとも1つは、第1測定量を介して求めることのできる選択された状態量である;
− 第2影響量のうちの1つ又は複数はそれぞれ、第2測定量を測定値群に付加する際に選択された状態量xlの分散σk→xl 2を表しており、なお、第2測定量の値は分散σkを有する状態量xkである;
− 第2影響量を次式
− 選択されたパラメータのうちの少なくとも1つは、第1測定量を介して求めることのできる選択された診断量である;
− 診断量di=di(x)のヤコビ行列である行列Ddを求める;
− 第2影響量のうちの1つ又は複数はそれぞれ、第2測定量を測定値群に付加する際に選択された診断量dnの分散σk→dn 2を表しており、なお、第2測定量の値は分散σkを有する状態量xkである;
− 第2影響量を次式
− 選択されたパラメータのうちの少なくとも1つは、第1測定量を介して求めることのできない選択された状態量である;
− Aの零空間への正射影である行列Pを求める;
− 第2測定量を求める。ただし、当該第2測定量の値は状態量xkであり、且つ前記選択された状態量が一意に決定されうるように測定値群に付け加えられたものである;
− 第2影響量のうちの1つは、分散σkを有する求められた第2測定量xkを測定値群に付加する際に選択された状態量の分散σk→xl 2を表しており;
− 第2影響量を次式
− 選択されたパラメータのうちの少なくとも1つは、第1測定量を介しては求めることのできない選択された診断量である;
− 診断量di=di(x)のヤコビ行列である行列Ddを求める;
− Aの零空間への正射影である行列Pを求める;
− 第2測定量を求める。ただし、当該第2測定量の値は状態量xkであり、且つ前記選択された状態量が一意に決定されうるように測定値群に付け加えられたものである;
− 第2影響量のうちの1つは、分散σkを有する求められた第2測定量xkを測定値群に付加する際に選択された診断量dnの分散σk→dn 2を表しており;
− 第2の影響量を次式
図2は、本発明による方法を実行するためのプロセッサユニットを示している。
mW,ein 加熱システムに入るときの水の質量流量;
mW,aus 加熱システムから出るときの水の質量流量;
hW,ein 加熱システムに入るときの水の比エンタルピー;
hW,Mitte 2つの加熱面1と2の間の水の比エンタルピー;
hW,aus 加熱システムから出るときの水の比エンタルピー;
mG 加熱システム内のガスの質量流量;
hG,ein 加熱システムに入るときのガスの比エンタルピー;
hG,Mitte 2つの加熱面1と2の間のガスの比エンタルピー;
hG,aus 加熱システムから出るときのガスの比エンタルピー。
状態量は方程式系H(x)=0の変数であり、方程式系H(x)=0は以下の物理的な平衡方程式を含んでいる。
加熱システム内の水の質量平衡:
mW,ein−mW,aus=0;
第1の加熱面におけるエンタルピー平衡:
mG・(hG,ein−hG,Mitte)−mW,aus・(hW,aus−hW,Mitte)=0;
第2の加熱面におけるエンタルピー平衡:
mG・(hG,Mitte−hG,aus)−mW,ein・(hW,Mitte−hW,ein)=0。
加熱システムに入るときの水のエンタルピー流:
mW,ein・hW,ein;
加熱システムに入るときの水の質量流量:
mW,ein
加熱システムから出るときの水のエンタルピー流:
mW,aus・hW,aus;
ガスの質量流量:
mG;
加熱システムに入るときのガスのエンタルピー流:
mG,ein・hG,ein;
目標値に対して、相対熱伝達Wに関する上記の式により、W=0.4が得られる。
その結果として、以下の値が得られる:
加熱システムに入るときの水のエンタルピー流の影響量:0.167
加熱システムに入るときの水の質量流量の影響量:0.0
加熱システムから出るときの水のエンタルピー流の影響量:0.667
ガスの質量流量の影響量:0.0
加熱システムに入るときのガスのエンタルピー流の影響量:0.167。
mW,einの付加:0.0098;
mW,ausの付加:0.0098;
hW,einの付加:0.0095;
hW,ausの付加:0.0086;
mGの付加:0.0098;
hG,einの付加:0.0095;
hG,ausの付加:0.0062。
− hW,Mitteの測定では、hW,Mitteに対しては3.0の標準偏差、hG,Mitteに対しては17.34の標準偏差;
− hG,Mitteの測定では、hW,Mitteに対しては9.06の標準偏差、hG,Mitteに対しては8.0の標準偏差。
このことから、hW,Mitteを正確に求めるためには、好適にはhW,Mitteも測定され、これに対してhG,Mitteを正確に求めるためには、好適にはhG,Mitteも測定値として測定値群に付加されることが分かる。
Claims (13)
- 状態量と該状態量に依存する診断量とを含むパラメータにより特徴付けられる技術システムを設計するための方法において、
− 前記技術システムは方程式系により記述されており、ただし、前記状態量は前記技術システムを記述する前記方程式系の解であり;
− 第1及び第2測定量を含む測定値群をメモリに記憶し、ただし、第1及び第2測定量は前記技術システムにおいて所定の精度で測定され、且つ前記状態量に依存するものであり;
− 第1測定量に対する第1影響量及び/又は第2測定量に対する第2影響量をプロセッサにおいて求め;
− その際、第1影響量を求めるには、第1測定量の測定精度の変化が選択された少なくとも1つのパラメータにどの程度影響を及ぼすかを求め、第2影響量を求めるには、第2測定量の測定精度の変化が選択された少なくとも1つのパラメータにどの程度影響を及ぼすかを求め;
− 1つ若しくは複数の第1測定量が測定値群から除去されるように、及び/又は1つ若しくは複数の第2測定量が測定値群に付加されるように、前記メモリに記憶された測定値群を第1及び/又は第2影響量に依存して変更し;
− 変更した測定値群を前記技術システムの設計に使用する、ことを特徴とする技術システムを設計するための方法。 - 第1測定量の第1影響量が所定の値範囲内にあるときに、第1測定量の精度を上げる、及び/又は、第1測定量の第1影響量が所定の値範囲内にあるときに、第1測定量を測定値群から除去する、及び/又は、第2測定量の第2影響量が所定の値範囲内にあるときに、第2測定量を測定値群に付加する、請求項1記載の方法。
- 前記技術システムを方程式系H(x)=(H1(x),…,Hm(x))=0により記述し、ただしここで、x=(x1,…,xn)は状態量xiを成分とするベクトルである、請求項1又は2記載の方法。
- 以下の行列、
− Hのヤコビ行列の零空間を張る行列N;
− WT・Wが第1測定量yi=bi(x)の共分散行列の逆行列となるような行列W、ただし、この共分散行列は成分として共分散σij 2=E((yi−E(yi))(yj−E(yj)))を有しており、ここで、E(y)はyの期待値であり;
− A=W・Db・Nに対する疑似逆行列である行列M、ここで、Dbは第1測定量yi=bi(x)のヤコビ行列である;
を計算する、請求項3記載の方法。 - − 前記の選択されたパラメータのうちの少なくとも1つは、第1測定量を介して求めることのできない選択された状態量であり;
− Aの零空間への正射影である行列Pを求め;
− 第2測定量を求め、ただし、当該第2測定量の値は状態量xkであり、且つ前記選択された状態量が一意に決定されうるように測定値群に付け加えられたものであり;
− 第2影響量のうちの1つは、分散σ k 2 を有する求められた第2測定量xkを測定値群に付加する際に選択された状態量の分散σk->xl 2を表しており;
− 第2影響量を次式
- − 選択されたパラメータのうちの少なくとも1つは、第1測定量を介しては求めることのできない選択された診断量であり;
− 診断量di=di(x)のヤコビ行列である行列Ddを求め;
− Aの零空間への正射影である行列Pを求め;
− 第2測定量を求め、ただし、当該第2測定量の値は状態量xkであり、且つ前記選択された状態量が一意に決定されうるように測定値群に付け加えられたものであり;
− 第2影響量のうちの1つは、分散σ k 2 を有する求められた第2測定量xkを測定値群に付加する際に選択された診断量dnの分散σk->dn 2を表しており;
− 第2の影響量を次式
- 行列P・NT内で、pが線形従属しているところの列を探し、ただし、当該列の添字kは、選択されたパラメータが一意に決定されうるように第2測定量xkが測定値群に付加されていることを示すものである、請求項9又は10記載の方法。
- 第2測定量の標準偏差σkは第2測定量の値の1%である、請求項7から11のいずれか1項記載の方法。
- 計算機により実行することができ、且つまた請求項1から12のいずれか1項記載の方法を実行することのできることを特徴とするコンピュータプログラムが格納された記憶媒体。
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