RU2580813C2 - Method and system of color representation of multi-parameter analysis of the dynamics of an object or process - Google Patents
Method and system of color representation of multi-parameter analysis of the dynamics of an object or process Download PDFInfo
- Publication number
- RU2580813C2 RU2580813C2 RU2014107410/08A RU2014107410A RU2580813C2 RU 2580813 C2 RU2580813 C2 RU 2580813C2 RU 2014107410/08 A RU2014107410/08 A RU 2014107410/08A RU 2014107410 A RU2014107410 A RU 2014107410A RU 2580813 C2 RU2580813 C2 RU 2580813C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rom
- cognitive
- images
- control
- output
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах диагностики, идентификации, контроля технического и функционального состояния сложных динамических объектов без непосредственного присутствия персонала на объекте, а также для оперативного синтеза оптимальных энергосберегающих управляющих воздействий.The invention relates to computer technology and can be used in automated systems for the diagnosis, identification, control of the technical and functional state of complex dynamic objects without the direct presence of personnel at the object, as well as for the operational synthesis of optimal energy-saving control actions.
Существует способ и система цветового представления и анализа динамики состояния многопараметрического объекта или процесса [см. кн. Теория автоматического управления/ Под ред. Ю.М. Соломенцева. - М.: Высшая школа, 2000. - С.203-205]. Способ заключается в оценке оператором качественных и количественных характеристик измеряемых величин и получении от системы рекомендаций по необходимым к выполнению действиям по заранее созданным алгоритмам из пополняемой библиотеки программ.There is a method and system for color representation and analysis of the dynamics of the state of a multi-parameter object or process [see Prince Theory of Automatic Control / Ed. Yu.M. Solomentseva. - M .: Higher school, 2000. - S.203-205]. The method consists in evaluating by the operator the qualitative and quantitative characteristics of the measured values and receiving from the system recommendations on the necessary actions to be taken according to previously created algorithms from the replenished program library.
Недостатками этого способа и системы являются низкая оперативность выполнения процедур, необходимых для оценки динамики работы системы и ее коррекции, дорогостоящее программное и аппаратное обеспечение, сложность комплексной оценки поступающей информации, представляемой в разнородной форме, необходимость непосредственного присутствия обслуживающего персонала на объекте, субъективизм принятия решений, отсутствие функции синтеза в реальном масштабе времени энергосберегающих управляющих воздействий.The disadvantages of this method and system are the low efficiency of the procedures necessary to assess the dynamics of the system and its correction, expensive software and hardware, the complexity of a comprehensive assessment of the incoming information presented in a heterogeneous form, the need for the direct presence of maintenance personnel at the facility, the subjectivity of decision-making, lack of a real-time synthesis function of energy-saving control actions.
Существует способ и система цветового представления и анализа динамики состояния многопараметрического объекта или процесса [см. кн. Измерение электрических и неэлектрических величин/ Под ред. Н.Н. Евтихеева. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - С.247-248]. Способ заключается в двухсторонней передаче и обработке информации системой, в состав которой входят пункт управления и множество объектов. Передаваемая по помехозащищенным каналам связи информация представлена в виде непрерывных и дискретных сигналов, формируемых сложными коммутационными устройствами.There is a method and system for color representation and analysis of the dynamics of the state of a multi-parameter object or process [see Prince Measurement of electrical and non-electrical quantities / Ed. N.N. Evtikheeva. - M .: Energoatomizdat, 1990. - P.247-248]. The method consists in two-way transmission and processing of information by a system, which includes a control point and many objects. Information transmitted through noise-free communication channels is presented in the form of continuous and discrete signals generated by complex switching devices.
Недостатками этого способа и системы являются чрезмерная сложность системы, множество каналов связи, требующих высокую пропускную способность в связи с необходимостью передачи как дискретных, так и непрерывных сигналов, отсутствие функции синтеза в реальном масштабе времени энергосберегающих управляющих воздействий, алгоритмы работы, требующие наличия дорогостоящих высокопроизводительных ЭВМ для реализации оптимизирующих функций и анализа динамики состояния объекта.The disadvantages of this method and system are the excessive complexity of the system, many communication channels that require high throughput due to the need to transmit both discrete and continuous signals, the lack of a real-time synthesis function for energy-saving control actions, work algorithms that require expensive high-performance computers for the implementation of optimizing functions and analysis of the dynamics of the state of the object.
За прототип приняты способ цветового представления и анализа динамики состояния многопараметрического объекта или процесса [см. патент №2150742 (РФ), МПК G06F 19/00, опубликован 2000.06.10], заключающийся в преобразовании текущих значений разнородных динамических параметров в соответствующие информационные цветокодовые сигналы видимого спектра последовательно во времени с обобщением по всему множеству динамических параметров, и система анализа динамики состояния многопараметрического объекта или процесса [см. патент №2058575 (РФ), ПМК G05B 13/02, опубликован 1996.04.20, Бюл. №11], выполняющая выборку синтезирующих сигналов и позволяющая в реальном времени определять оптимальное по быстродействию и уровню затрат энергии управление.The prototype adopted the method of color representation and analysis of the dynamics of the state of a multi-parameter object or process [see patent No. 2150742 (RF), IPC G06F 19/00, published 2000.06.10], which consists in converting the current values of heterogeneous dynamic parameters into corresponding information color-code signals of the visible spectrum sequentially in time with a generalization over the entire set of dynamic parameters, and a state dynamics analysis system multiparameter object or process [see patent No. 2058575 (RF), PMK G05B 13/02, published 1996.04.20, Bull. No. 11], which performs the synthesis signal sampling and allows real-time determination of the optimal control in terms of speed and energy consumption.
Недостатками прототипа являются низкое быстродействие, обусловленное выполнением сложных операций анализа и синтеза оптимального управления в реальном масштабе времени, сложность реализации рассчитанных энергосберегающих алгоритмов техническими средствами, что ограничивает область применения системы, отсутствие контроля состояния силовых исполнительных устройств, что повышает риск аварийности, а также отсутствие оперативной коррекции принципов формирования синтезирующих сигналов при изменении характеристик объекта управления.The disadvantages of the prototype are the low speed due to the implementation of complex operations of analysis and synthesis of optimal control in real time, the complexity of the implementation of the calculated energy-saving algorithms by technical means, which limits the scope of the system, the lack of control of the state of power actuators, which increases the risk of accidents, as well as the lack of operational correction of the principles of synthesizing signal formation when changing the characteristics of the control object .
Технической задачей способа и системы является повышение экономической эффективности анализа динамического состояния многопараметрических объектов и процессов, энергетической эффективности оборудования с минимумом затрат энергии, микросхемотехники, а именно снижение затрат на аппаратное и программное обеспечение системы, минимизация влияния субъективного фактора при оперативном обнаружении изменения состояния многопараметрического объекта или процесса, возможность автоматического принятия решений и реализация адаптивных управляющих воздействий по результатам анализа когнитивной матрицы-диаграммы состояний исследуемого объекта с минимумом затрат энергии.The technical task of the method and system is to increase the economic efficiency of the analysis of the dynamic state of multi-parameter objects and processes, the energy efficiency of equipment with a minimum of energy costs, microcircuitry, namely, reducing the cost of hardware and software of the system, minimizing the impact of the subjective factor in the operational detection of changes in the state of a multi-parameter object or process, the ability to automatically make decisions and implement adaptive controls vlyayuschih impact on the analysis of the cognitive matrix-state diagram of the test object with a minimum expenditure of energy.
Поставленная техническая задача достигается тем, что:The technical task is achieved in that:
1. В способе цветового представления и анализа динамики состояния многопараметрического объекта или процесса, в котором текущие значения разнородных динамических параметров преобразуют в соответствующие информационные цветокодовые сигналы видимого спектра посредством матрицы-диаграммы состояния многопараметрического объекта, последовательно во времени с обобщением по всему множеству динамических параметров в заданном временном интервале, в отличие от прототипа, матрицу-диаграмму формируют в виде групп когнитивных образов эквивалентов состояний объекта или процесса, систематизированных в адресном пространстве постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) тождественно образам эквивалентов множества состояний оптимального управления, которые определяют априори из полного анализа процессов динамики оптимального управления объектом или процессом, описываемых многозонными моделями, с последующим применением групп когнитивных образов для синтеза в масштабе реального времени оптимальных энергосберегающих управляющих воздействий при любых изменениях динамики состояния многопараметрического объекта или процесса.1. In the method of color representation and analysis of the dynamics of the state of a multi-parameter object or process, in which the current values of heterogeneous dynamic parameters are converted into the corresponding information color-code signals of the visible spectrum by means of a matrix diagram of the state of a multi-parameter object, sequentially in time with a generalization over the entire set of dynamic parameters in a given time interval, unlike the prototype, the matrix diagram is formed in the form of groups of cognitive equivalent images tapes of the states of an object or process systematized in the address space of a read-only memory (ROM) are identical to the images of the equivalents of the set of optimal control states, which are determined a priori from a complete analysis of the dynamics of optimal control of an object or process described by multi-zone models, followed by the use of groups of cognitive images for synthesis in real time optimal energy-saving control actions for any changes in dynamics with states of a multi-parameter object or process.
2. В системе цветового представления и анализа динамики состояния многопараметрического объекта или процесса, содержащей задатчик параметров, формирователь синтезирующих сигналов, генератор временной зависимости, анализатор, исполнительное устройство и объект управления, выходы которого являются фазовыми координатами, а входы служат управляющими входами системы, в отличие от прототипа, дополнительно содержится ПЗУ последовательности когнитивных образов, ПЗУ матрицы-диаграммы когнитивных образов, дешифратор, мультиплексор, устройство контроля параметров силовых элементов, выходы фазовых координат объекта управления объединены в общую шину с анализатором и задатчиком параметров, выход которого управляет группой старших разрядов ПЗУ последовательности когнитивных образов, выход первой группы данных которого подключен к генератору временной зависимости, который синхронизирует задатчик параметров и управляет младшими адресными группами ПЗУ матрицы-диаграммы когнитивных образов и ПЗУ последовательности когнитивных образов, выход второй группы данных которого объединен со старшей адресной группой ПЗУ матрицы-диаграммы когнитивных образов, первая группа данных которого поступает на дешифратор, вторая - на адресные входы мультиплексора, сигнал с дешифратора подается на формирователь синтезирующих сигналов, выходы которого объединены с информационными входами мультиплексора, выход которого подключен к объекту управления посредством исполнительного устройства, контрольный выход которого соединен с устройством контроля параметров силовых элементов, выходы которого объединены со входами анализатора и генератора временной зависимости, тактовые выходы которого соединены с входами синхронизации формирователя синтезирующих сигналов.2. In the system of color representation and analysis of the dynamics of the state of a multiparameter object or process containing a parameter setter, a synthesizer, a time dependence generator, an analyzer, an actuator and a control object, the outputs of which are phase coordinates, and the inputs serve as control inputs of the system, in contrast from the prototype, additionally contains a ROM of a sequence of cognitive images, a ROM of a matrix diagram of cognitive images, a decoder, a multiplexer, a device in the control of parameters of power elements, the outputs of the phase coordinates of the control object are combined in a common bus with an analyzer and parameter setter, the output of which controls a group of high-order bits of a ROM of a sequence of cognitive images, the output of the first group of data of which is connected to a time dependence generator that synchronizes the parameter setter and controls the younger ones address groups of ROM of the matrix diagram of cognitive images and ROM of a sequence of cognitive images, the output of the second data group of which it is connected with the senior address group of the ROM of the matrix diagram of cognitive images, the first group of data of which is supplied to the decoder, the second to the address inputs of the multiplexer, the signal from the decoder is fed to the shaper of synthesizing signals, the outputs of which are combined with the information inputs of the multiplexer, the output of which is connected to the control object by means of an actuator, the control output of which is connected to a device for monitoring the parameters of power elements, the outputs of which are combined with the inputs of an izatora generator and time dependence, the clock outputs are connected to inputs of a synchronization signal synthesizing shaper.
Способ и система представлены на фиг.1-6.The method and system are presented in figures 1-6.
Сущность предлагаемого способа цветового представления и анализа динамики состояния многопараметрического объекта или процесса заключается в преобразовании состояния многопараметрического объекта в соответствующие информационные цветокодовые сигналы посредством цветокодовой матрицы-диаграммы состояния (фиг.1), формируемой из групп когнитивных образов эквивалентов (фиг.2) состояний объекта или процесса. С целью повышения энергетической эффективности оборудования с минимумом затрат энергии, микросхемотехники, группы когнитивных образов в виде матрицы-диаграммы состояния систематизируют в адресном пространстве ПЗУ тождественно образам эквивалентов множества состояний функционирования.The essence of the proposed method for color representation and analysis of the dynamics of the state of a multi-parameter object or process is to convert the state of a multi-parameter object to the corresponding information color-code signals by means of a color-code matrix-state diagram (Fig. 1) formed from groups of cognitive images of equivalents (Fig. 2) of the states of an object or process. In order to increase the energy efficiency of equipment with a minimum of energy expenditures, microcircuitry, groups of cognitive images in the form of a matrix diagram of the state are systematized in the address space of the ROM identically to the images of the equivalents of many functioning states.
На первом этапе идентифицируются параметры многопараметрического объекта или процесса и выполняется процедура полного анализа процессов динамики оптимального управления на множестве состояний функционирования. По результатам анализа оптимального управления формируется множество когнитивных образов эквивалентов (фиг.2) GRij оптимального управления, которые объединены в группы, соответствующие многозонным моделям динамики многопараметрического объекта или процесса. Из данных групп в адресном пространстве ПЗУ систематизируют цветокодовую матрицу-диаграмму состояния многопараметрического объекта или процесса (фиг.1).At the first stage, the parameters of the multi-parameter object or process are identified and the procedure for a complete analysis of the processes of optimal control dynamics on a set of functioning states is performed. According to the results of the analysis of optimal control, a lot of cognitive images of equivalents are formed (Fig. 2) GR ij of optimal control, which are combined into groups corresponding to multi-zone dynamics models of a multi-parameter object or process. From these groups in the address space of the ROM systematize the color code matrix diagram of the state of a multi-parameter object or process (figure 1).
Анализ оптимального управления охватывает широкий круг задач, связанных с исследованиями вопросов существования решения, устойчивости, определения возможных видов функций оптимального управления и множество других задач. Выполнение процедуры анализа оптимального управления требует сложных алгоритмических и математических расчетов, дорогостоящих высокопроизводительных микропроцессорных технических средств. Это является серьезным препятствием в широкой реализации оптимального энергосберегающего управления объектами и процессами. Выполненная априори процедура полного анализа оптимального управления и полученная на ее основе цветокодовая матрица-диаграмма (фиг.1) позволяют решить задачу энергетической эффективности оборудования с минимумом затрат энергии и микросхемотехники.The analysis of optimal control covers a wide range of problems associated with research into the existence of a solution, stability, determining the possible types of functions of optimal control, and many other problems. Performing the optimal control analysis procedure requires complex algorithmic and mathematical calculations, expensive high-performance microprocessor-based hardware. This is a serious obstacle in the widespread implementation of optimal energy-saving management of objects and processes. The a priori procedure for a complete analysis of optimal control and the color-code matrix diagram obtained on its basis (Fig. 1) allow us to solve the problem of energy efficiency of equipment with a minimum of energy and microcircuit costs.
На втором этапе осуществляется синтез в масштабе реального времени энергосберегающих управляющих воздействий с использованием полученных когнитивных образов эквивалентов (фиг.2), для текущего состояния функционирования, путем выборки соответствующей группы когнитивных образов из цветокодовой матрицы-диаграммы (фиг.1) при любых изменениях динамики многопараметрического объекта или процесса.At the second stage, real-time synthesis of energy-saving control actions is carried out using the obtained cognitive images of equivalents (Fig. 2), for the current state of functioning, by sampling the corresponding group of cognitive images from the color-code matrix diagram (Fig. 1) for any changes in the dynamics of a multi-parameter object or process.
Поясним предлагаемый способ на примере управления электрическим нагревательным элементом, входящим в группу аналогичных устройств многопараметрического объекта, представляющих собой активную нагрузку. Процесс динамики электрического нагревателя (фиг.3) может быть описан системой дифференциальных уравненийLet us explain the proposed method by the example of controlling an electric heating element included in the group of similar devices of a multi-parameter object, which is an active load. The dynamics of an electric heater (Fig. 3) can be described by a system of differential equations
где z1, и z2 представляют собой фазовые координаты, параметр а характеризует инерционность объекта управления, параметр b - коэффициент усиления управляющего воздействия u(t), t - время.where z 1 and z 2 are phase coordinates, parameter a characterizes the inertia of the control object, parameter b is the gain of the control action u (t), t is time.
Для конкретного примера используются две идентичные модели динамики процесса, описывающие различные участки кривой нагрева (фиг.3), в совокупности образующие многозонную модель, с отличными фазовыми координатами и параметрами. Количество зон и многообразие моделей определяется особенностями конкретного объекта или процесса.For a specific example, two identical models of the process dynamics are used that describe different sections of the heating curve (Fig. 3), which together form a multi-band model with excellent phase coordinates and parameters. The number of zones and the variety of models is determined by the characteristics of a particular object or process.
Для определения оптимальных управляющих энергосберегающих воздействий u*, реализующих оптимальное управление по переводу объекта из начального состояния z0 в конечное zk, выполняется двухэтапная процедура, состоящая из анализа оптимального управления и синтеза управляющих воздействий в реальном масштабе времени с заданными ограничениямиTo determine the optimal control energy-saving actions u * that implement the optimal control on the transfer of the object from the initial state z 0 to the final z k , a two-stage procedure is performed, consisting of the analysis of the optimal control and the synthesis of control actions in real time with specified constraints
где uн - нижний порог управляющего воздействия; uв - верхний порог управляющего воздействия; t0 - начальное время; tk - конечное время.where u n is the lower threshold of the control action; u in - the upper threshold of the control action; t 0 is the initial time; t k is the final time.
Для выполнения процедуры анализа оптимального управления вводятся исходные данные в виде массива реквизитовTo perform the optimal control analysis procedure, the initial data is entered in the form of an array of details
Результатом полного анализа оптимального управления для моделей (1) является когнитивный образ эквивалента состояния объекта (фиг.2), где L1 и L2 - синтезирующие переменные, L1 - множество управляющих воздействий, L2 - меры оценки затрат на управление. Области I, II, III, IV, V, VI, VII, когнитивного образа являются зонами, где возможно существование решения задачи оптимального управления, а каждой зоне соответствует определенная функция управления.The result of a complete analysis of optimal control for models (1) is a cognitive image of the equivalent state of the object (Fig. 2), where L 1 and L 2 are the synthesizing variables, L 1 is the set of control actions, L 2 are measures to estimate control costs. Areas I, II, III, IV, V, VI, VII, of the cognitive image are areas where it is possible that there is a solution to the optimal control problem, and each zone has a certain control function.
Синтез управляющих воздействий осуществляется по результатам полного анализа оптимального управления, проведенного априори, конечные результаты которого представлены в виде матрицы-диаграммы состояния многопараметрического объекта или процесса. Если рассчитанные в процессе синтеза координаты точки L=(L1, L2), определяющей зону решения задачи оптимального управления, не принадлежат ни одной из областей I, II, III, IV, V, VI,VII когнитивного образа эквивалента состояния объекта (фиг.2), то управление осуществляется традиционно. Вид когнитивного образа эквивалентного состояния объекта может быть отличным от представленного на фиг.2 в случае иной модели объекта или процесса.The synthesis of control actions is carried out according to the results of a full analysis of the optimal control carried out a priori, the final results of which are presented in the form of a matrix diagram of the state of a multi-parameter object or process. If the coordinates of the point L = (L 1 , L 2 ) calculated during the synthesis process, which determines the zone for solving the optimal control problem, do not belong to any of the areas I, II, III, IV, V, VI, VII of the cognitive image equivalent to the state of the object (Fig. .2), then management is carried out traditionally. The type of cognitive image of the equivalent state of the object may be different from that shown in figure 2 in the case of a different model of the object or process.
На фиг.4 представлена структурная схема системы, включающая в себя объект управления 1, анализатор 2, задатчик параметров 3, ПЗУ последовательности когнитивных образов 4, генератор временной зависимости 5, ПЗУ матрицы-диаграммы когнитивных образов 6, дешифратор 7, формирователь синтезирующих сигналов 8, мультиплексор 9, исполнительное устройство 10, устройство контроля параметров силовых элементов 11.Figure 4 presents the structural diagram of the system, which includes the
Вход объекта управления 1 соединен с выходом исполнительного устройства 10, а выход фазовых координат объединен с входом анализатора 2 и первым входом задатчика параметров 3, выход которого соединен с группой старших разрядов ПЗУ последовательности когнитивных образов 4, выход первой группы данных которого подключен к входу генератора временной зависимости 5, синхронизирующий выход которого соединен со вторым входом задатчика параметров 3, а первый управляющий выход генератора временной зависимости 5 соединен с младшими адресными группами ПЗУ матрицы-диаграммы когнитивных образов 6. Второй управляющий выход генератора временной зависимости 5 соединен с младшими адресными группами ПЗУ последовательности когнитивных образов 4, выход второй группы данных которого объединен со старшей адресной группой ПЗУ матрицы-диаграммы когнитивных образов 6, первая группа данных которого подключена к входам дешифратора 7, а вторая группа данных подключена к адресному входу мультиплексора 9. Выход дешифратора 7 соединен с входом формирователя синтезирующих сигналов 8, выходы которого объединены с информационными входами мультиплексора 9, выход которого подключен к входу исполнительного устройства 10, контрольный выход которого соединен с устройством контроля параметров силовых элементов 11. Выход устройства контроля параметров силовых элементов 11 объединен с входами анализатора 2 и генератора временной зависимости 5, тактовые выходы которого соединены с входами синхронизации формирователя синтезирующих сигналов 8.The input of the
Заявляемый способ реализуется системой цветового представления и анализа динамики состояния многопараметрического объекта или процесса следующим образом.The inventive method is implemented by a system of color representation and analysis of the dynamics of the state of a multi-parameter object or process as follows.
Перед включением объекта 1 или запуском процесса осуществляется ввод с помощью задатчика параметров 3 массива реквизитов, соответствующего требуемому состоянию функционирования объекта или процесса. ПЗУ последовательности когнитивных образов GRij 4 включает в себя информацию о всех априори рассчитанных когнитивных образах, соответствующих последовательностям многозонных моделей, которые могут быть применены для управления при допустимых изменениях состояния функционирования многопараметрического объекта или процесса. Информация о выбранной последовательности передается на ПЗУ матрицы-диаграммы когнитивных образов 6, где из матрицы-диаграммы (фиг.1) выделяется группа когнитивных образов, которая будет использована для процедуры синтеза оптимальных управляющих воздействий u*. Посредством дешифратора 7 информация поступает на формирователь синтезирующих сигналов 8, который в зависимости от вида когнитивного образа управления и области существования решения задачи в пространстве синтезирующих переменных синтезирует функцию управления. Мультиплексор 8 осуществляет последовательную во времени коммутацию синтезируемых оптимальных управляющих воздействий u* для разных составляющих объекта управления или процесса, например электрических нагревательных элементов разной мощности.Before turning on the
Исполнительное устройство 10 на современных объектах чаще всего представляет собой группу мощных полупроводниковых коммутационных элементов, отклонение в работе от номинальных параметров которых может привести к аварийной ситуации. Предотвратить это позволяет устройство контроля параметров силовых элементов 11, которое в случае отклонения параметров коммутационных элементов от номинальных останавливает работу системы управления подачей соответствующей команды на вход генератора временной зависимости 5, а также визуализирует причину остановки посредством анализатора 2.
Генератор временной зависимости 5 выполняет функцию общей синхронизации работы задатчика параметров 3, ПЗУ последовательности когнитивных образов 4, ПЗУ матрицы-диаграммы когнитивных образов 6 и формирователя синтезирующих сигналов 8.The
Текущее состояние объекта или процесса, включающее в себя когнитивные образы управления и наиболее важные параметры функционирования, визуализируется посредством анализатора 2.The current state of an object or process, including cognitive control images and the most important functioning parameters, is visualized by means of
Докажем эффективность предлагаемого способа и системы цветового представления и анализа динамики состояния многопараметрического объекта или процесса относительно прототипа. Теоретические и практические исследования показывают, что при оптимальном управлении уменьшение затрат энергии может достигать от 5% до 40% по сравнению с традиционно используемыми управляющими воздействиями [см. Аджиев М.Э. Энергосберегающие технологии. - М.: Энергоатомиздат, 1990. 64 с.; Аракелов В.Е., Кремер А.И. Методические вопросы экономии энергоресурсов. - М.: Энергоатомиздат, 1990. 188 с.].Let us prove the effectiveness of the proposed method and system of color representation and analysis of the dynamics of the state of a multi-parameter object or process relative to the prototype. Theoretical and practical studies show that with optimal control, the reduction in energy costs can reach from 5% to 40% compared with traditionally used control actions [see Adzhiev M.E. Energy Saving Technologies. - M .: Energoatomizdat, 1990.64 p .; Arakelov V.E., Kremer A.I. Methodological issues of energy saving. - M .: Energoatomizdat, 1990.188 s.].
Рассмотрим в качестве примера нагрев объекта - электрического нагревательного элемента - с минимумом затрат энергии. В процессе идентификации объекта, температурная характеристика z которого представлена на фиг.3, была получена многозонная модель (1).Let us consider as an example the heating of an object - an electric heating element - with a minimum of energy consumption. In the process of identifying an object whose temperature characteristic z is shown in FIG. 3, a multi-zone model (1) was obtained.
Массив реквизитов для анализа энергосберегающего управления приведен в таблице №1.An array of details for the analysis of energy-saving management is given in table No. 1.
Задача заключается в определении такого управления u*, которое обеспечит перевод объекта из начального состояния в конечное с минимумом затрат энергииThe task is to determine such a control u * , which will ensure the transfer of the object from the initial state to the final one with a minimum of energy consumption
В результате полного анализа оптимального управления получаем когнитивный графический образ эквивалента состояния объекта (фиг.2). Полученный графический образ будет являться одним из элементов группы когнитивных образов, формирующих матрицу-диаграмму состояния многопараметрического объекта или процесса.As a result of a complete analysis of optimal control, we obtain a cognitive graphic image of the equivalent state of the object (figure 2). The resulting graphic image will be one of the elements of the group of cognitive images that form the matrix diagram of the state of a multi-parameter object or process.
На следующем этапе осуществляется операция синтеза, в результате чего определяется область, в которой существует решение задачи оптимального управления, и в соответствии с этим определяется вид функции управления и ее энергоэффективность (таблица №2).The next step is the synthesis operation, which determines the area in which there is a solution to the optimal control problem, and in accordance with this determines the type of control function and its energy efficiency (table No. 2).
Вид функции оптимального управления в полученной области III будет определяться системой уравненийThe form of the optimal control function in the obtained region III will be determined by the system of equations
На фиг.5, фиг.6 и в таблице №3 приведены экспериментальные зависимости, отображающие изменение температуры нагревательной системы при традиционном и оптимальном управлении.In Fig. 5, Fig. 6 and in table No. 3, experimental dependences are shown, representing the change in temperature of the heating system under traditional and optimal control.
Таким образом, используя свойство инерционности объекта и несколько большее время нагрева при энергосберегающем управлении, получаем функционал затрат энергии I=43841993, что при сравнении с функционалом затрат энергии стандартного управления соответствует экономии электроэнергии, равной 14,9%Thus, using the property of inertia of the object and a slightly longer heating time with energy-saving control, we obtain the energy consumption functional I = 43841993, which, when compared with the energy consumption functional of the standard control, corresponds to an energy saving of 14.9%
В случае многопараметрических гибридных объектов, включающих в себя несколько энергоемких потребителей, экономический эффект может быть существенно выше, достигая 30-50%.In the case of multi-parameter hybrid facilities, including several energy-intensive consumers, the economic effect can be significantly higher, reaching 30-50%.
Предлагаемый способ и система цветового представления и анализа динамики состояния многопараметрического объекта или процесса позволяют значительно упростить требования к системам управления, за счет того что сложная процедура анализа оптимального управления производится априори, а матрицу-диаграмму формируют в виде групп когнитивных образов эквивалентов состояний объекта или процесса и систематизируют в адресном пространстве ПЗУ тождественно образам эквивалентов множества состояний оптимального управления. Это существенно минимизирует микросхемотехнику, сокращает интеллектуальные, материальные и технологические затраты.The proposed method and system for color representation and analysis of the dynamics of the state of a multi-parameter object or process can significantly simplify the requirements for control systems, due to the fact that a complex procedure for the analysis of optimal control is performed a priori, and the matrix diagram is formed in the form of groups of cognitive images of the equivalent state of the object or process and systematize in the address space of the ROM identical to the images of the equivalents of the set of optimal control states. This significantly minimizes microcircuitry, reduces intellectual, material and technological costs.
Реализация предлагаемого способа осуществлена с использованием системы цветового представления и анализа динамики состояния многопараметрического объекта или процесса, с применением экспертной системы энергосберегающего управления и автоматизированного рабочего места разработчика систем энергосберегающего управления.Implementation of the proposed method is carried out using a system of color representation and analysis of the dynamics of the state of a multi-parameter object or process, using an expert system of energy-saving management and a workstation of a developer of energy-saving control systems.
Таким образом, предлагаемый способ, благодаря тому что матрицу-диаграмму формируют в виде групп когнитивных образов эквивалентов состояний объекта или процесса, систематизированных в адресном пространстве ПЗУ тождественно образам эквивалентов множества состояний оптимального управления, которые определяют априори из полного анализа процессов динамики оптимального управления объектом или процессом, описываемых многозонными моделями, с последующим применением групп когнитивных образов для синтеза в масштабе реального времени оптимальных энергосберегающих управляющих воздействий при любых изменениях динамики состояния многопараметрического объекта или процесса, в отличие от известных решений минимизирует затраты энергии от 5 до 40%, что повышает энергетическую эффективность оборудования, позволяет снизить затраты на алгоритмическое и аппаратное обеспечение системы управления, понизить требования к быстродействию системы, конфигурации микросхемотехники, а также свести к минимуму субъективизм принятия решений при смене состояний объекта или процесса, сделать возможным процедуру автоматического принятия решений и реализации адаптивных управляющих воздействий по результатам анализа когнитивной матрицы-диаграммы состояний исследуемого объекта с минимумом затрат энергии.Thus, the proposed method, due to the fact that the matrix diagram is formed in the form of groups of cognitive images of equivalents of the state of an object or process, systematized in the address space of the ROM identically to the images of the equivalents of the set of optimal control states, which determine a priori from a complete analysis of the processes of the dynamics of optimal control of an object or process described by multi-zone models, followed by the use of groups of cognitive images for real-time synthesis of optical small energy-saving control actions for any changes in the dynamics of the state of a multi-parameter object or process, in contrast to the known solutions, minimizes energy costs from 5 to 40%, which increases the energy efficiency of equipment, reduces the cost of algorithmic and hardware control systems, and lowers system performance requirements , configurations of microcircuitry, as well as minimizing the subjectivity of decision-making when changing the states of an object or process, do a procedure for automatic decision making and the implementation of adaptive control actions based on the results of the analysis of the cognitive matrix-state diagram of the object under study with a minimum of energy consumption is possible.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014107410/08A RU2580813C2 (en) | 2014-02-26 | 2014-02-26 | Method and system of color representation of multi-parameter analysis of the dynamics of an object or process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014107410/08A RU2580813C2 (en) | 2014-02-26 | 2014-02-26 | Method and system of color representation of multi-parameter analysis of the dynamics of an object or process |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014107410A RU2014107410A (en) | 2015-09-10 |
| RU2580813C2 true RU2580813C2 (en) | 2016-04-10 |
Family
ID=54073140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014107410/08A RU2580813C2 (en) | 2014-02-26 | 2014-02-26 | Method and system of color representation of multi-parameter analysis of the dynamics of an object or process |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2580813C2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2150742C1 (en) * | 1998-12-28 | 2000-06-10 | Омельченко Виктор Валентинович | Method for color representation and analysis of dynamic state of object or process with multiple parameters |
| WO2005093535A2 (en) * | 2004-03-03 | 2005-10-06 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | Configuration system and method for abnormal situation prevention in a process plant |
| RU2403619C1 (en) * | 2009-07-13 | 2010-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ГОУ ВПО "ТГТУ") | Method of on-line diagnostics of multi-parametre equipment in response to measurement data |
| RU2009119840A (en) * | 2009-05-25 | 2010-11-27 | Александр Антонович Кукушкин (RU) | METHOD OF VISUAL REPRESENTATION AND ANALYSIS OF VALUES OF MEASURING PARAMETERS OF A MULTIDIMENSIONAL OBJECT OR A PROCESS GROUPED IN THE HIERARCHICAL CLASSIFIER |
-
2014
- 2014-02-26 RU RU2014107410/08A patent/RU2580813C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2150742C1 (en) * | 1998-12-28 | 2000-06-10 | Омельченко Виктор Валентинович | Method for color representation and analysis of dynamic state of object or process with multiple parameters |
| WO2005093535A2 (en) * | 2004-03-03 | 2005-10-06 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | Configuration system and method for abnormal situation prevention in a process plant |
| RU2009119840A (en) * | 2009-05-25 | 2010-11-27 | Александр Антонович Кукушкин (RU) | METHOD OF VISUAL REPRESENTATION AND ANALYSIS OF VALUES OF MEASURING PARAMETERS OF A MULTIDIMENSIONAL OBJECT OR A PROCESS GROUPED IN THE HIERARCHICAL CLASSIFIER |
| RU2403619C1 (en) * | 2009-07-13 | 2010-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ГОУ ВПО "ТГТУ") | Method of on-line diagnostics of multi-parametre equipment in response to measurement data |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Актуальные проблемы развития и эксплуатации поршневых двигателей в транспортном комплексе Азиатско-Тихоокеанского региона, международная научно-техническая конференция "двигатели 2008", Хабаровск, 2008, 372 стр., [онлайн], найдено 08.09.2014, найдено в Интернет: URL: http://window.edu.ru/resource/394/70394/files/works.pdf, см. стр. 170 - 172. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014107410A (en) | 2015-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108604360B (en) | Facility abnormity monitoring method and system | |
| US11152126B2 (en) | Abnormality diagnosis system and abnormality diagnosis method | |
| Laurentys et al. | Design of an artificial immune system based on danger model for fault detection | |
| US10503155B2 (en) | Method for controlling a process plant using a redundant local supervisory controller | |
| Belousova et al. | Development of equipment management system with monitoring of working characteristics of technological processes | |
| CN106656669B (en) | A kind of device parameter abnormality detection system and method based on threshold adaptive setting | |
| RU2580813C2 (en) | Method and system of color representation of multi-parameter analysis of the dynamics of an object or process | |
| EP3961555A1 (en) | Learning system, data generating device, data generating method, and data generating program | |
| US20160320762A1 (en) | Automation Equipment and Method for Operating Automation Equipment | |
| RU2403619C1 (en) | Method of on-line diagnostics of multi-parametre equipment in response to measurement data | |
| EP3312844B1 (en) | Abnormality indication monitoring system | |
| KR20210075358A (en) | Smart factory operation analysis system and method | |
| CN116167200A (en) | Service life detection method and device for power distribution cabinet | |
| KR20230027535A (en) | Methods and devices for predicting process anomalies | |
| RU141445U1 (en) | INSTRUMENTally MODELING COMPLEX OF RESEARCH OF MANAGEMENT PROCESSES AND DISPOSITION OF A COMPLEX DYNAMIC OBJECT IN A GROUP | |
| EP3506029B1 (en) | Method and control system for controlling a real production process | |
| CN109814535A (en) | Diffusion furnace inline diagnosis method based on Wiener model discrimination method | |
| CN112925271A (en) | Data processing method, automatic control method and device | |
| Solomentsev et al. | Operation System for Modern Unmanned Aerial Vehicles | |
| RU2422873C2 (en) | Method and apparatus for rapid dynamic analysis of states of multi-parameter object | |
| RU159360U1 (en) | INFORMATION AND ANALYTICAL SYSTEM OF RESEARCH OF POSSIBILITIES OF DEESCALATION OF CONFLICT IN CHANGING CONDITIONS OF MULTILATERAL NEGOTIATION PROCESS | |
| RU150919U1 (en) | PERFORMANCE FORECASTING DEVICE FOR MULTI-PARAMETER ELECTROMECHANICAL SYSTEMS | |
| CN109544027B (en) | Intelligent service linkage method of comprehensive monitoring system suitable for different application scenes | |
| US20220147005A1 (en) | Combinatorics of digital output data for autonomous determination of process cycles and of individual process steps | |
| CN114274144B (en) | Control method of transfer robot and related equipment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160512 |