WO2000034904A2 - Method and arrangement for designing a technical system - Google Patents

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WO2000034904A2
WO2000034904A2 PCT/DE1999/003877 DE9903877W WO0034904A2 WO 2000034904 A2 WO2000034904 A2 WO 2000034904A2 DE 9903877 W DE9903877 W DE 9903877W WO 0034904 A2 WO0034904 A2 WO 0034904A2
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parameter vector
determined
technical system
gradients
parameters
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Stefan SCHÄFFLER
Klaus Weinzierl
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q10/00Administration; Management
    • G06Q10/04Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
    • G05B13/02Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
    • G05B13/0205Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
    • G05B13/024Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for designing a technical system.
  • the object of the invention is to provide a method and an arrangement for designing a technical system, parameters of the system being determined which are optimal with regard to two predetermined target functions.
  • the technical system comprises two target functions f ⁇ _ and ⁇ 2 r , each target function having a predetermined set of n parameters
  • the "approximately" bisector is determined by the relationship
  • a new design of the technical system or an adaptation of an existing technical system can be carried out on the basis of the parameter vector determined using the described method. In both cases it is a draft (once as a regeneration and once for adaptation) in the sense of the present explanations.
  • the described method is used iteratively as long as no termination condition is met.
  • the next parameter vector is set equal to the parameter vector x and branched to the step in which the gradients of the
  • Objective functions can be determined. This ensures that, along a path that comprises several parameter vectors in accordance with the iterations of the method, the next parameter vector from iteration step to iteration step guarantees a qualitatively improved design (a higher quality) of the technical system compared to its predecessor.
  • the quality for the design of the technical system is evaluated based on the target functions fi and ⁇ 2.
  • Each value assignment of the parameters (referred to as the value of the parameter vector x) gives a value for the quality for each target function. Accordingly, the two objective functions can be understood as competing with one another. A high quality of one objective function usually corresponds to a low quality of the other. Examples of target functions, especially competing target functions, are:
  • values for the parameter vector are determined, which are each efficient.
  • An efficient value assignment of the parameter vector means that no parameter of the
  • Parameter vector can be changed without there being a deterioration in the quality of at least one target function.
  • Such a value of the parameter vector is called an efficient point or a pareto-optimal point.
  • a technical system can be a process engineering system or another system that is to be designed or set with regard to (preferably several) parameters.
  • the parameters of the parameter vector x can be design parameters or operating parameters of the technical system.
  • Operating parameters indicate possible adjustable sizes, while design parameters describe, in particular, physical dimensions of the technical system and cannot be adapted or changed at all or only with great effort during operation.
  • the technical system is implemented or set on the basis of the determined parameters.
  • Abort condition is given as soon as a predetermined number of iterations has been carried out. In this case it is ensured that the method terminates after a certain time and that the parameter vector last determined provides a suitable approximation for the efficient point sought.
  • the termination conditions can be combined with one another as part of an additional development: If the gradients point in opposite directions, the method terminates, otherwise the iterations are continued up to the predetermined maximum number of iterations.
  • the method described provides an efficient point (parameter vector) after a pass with possibly numerous iterations.
  • the determination of the gradients of the two target functions is overlaid with a stochastic variable.
  • several different efficient points result when the method is used repeatedly.
  • the globally efficient point is determined with a high degree of probability by the superposition with the stochastic variable.
  • Locally efficient points are overcome by the random size, by scattering the random size also examining the surroundings of this supposedly efficient point for further improvement. This leads to a high degree of certainty that there is a further possibility for improvement in the vicinity of a locally efficient point, along which the path to the globally efficient point is pursued.
  • the stochastic superimposition makes it possible to determine several different efficient points that lie along a line in the n-space (n: dimension of the parameter space) and thus, with a sufficiently frequent repetition of the method, this line with efficient points becomes clear to mark.
  • the invention enables the automatic generation of a number of alternative solutions, each of which represents an efficient implementation with regard to the setting or design of the technical system or the technical system.
  • a further development consists in that in a predetermined area along the bisector by a predetermined one Move length and the next parameter vector is determined.
  • the direction of the bisector thus gives the path to the efficient point.
  • the next parameter vector is along the direction
  • cl denotes a first predetermined constant
  • C2 a second predetermined constant
  • f] _ the first objective function
  • f2 the second objective function
  • equation (2) is maximized, with no
  • Equation (2) thus results taking into account the stochastic size
  • an arrangement for designing a technical system is also specified, which system can be described by two predefined target functions, each target function being influenced by a predefined set of n parameters and a value assignment of the n parameters being combined in a parameter vector x.
  • the arrangement comprises a processor unit which is set up in such a way that
  • a next parameter vector can be determined in a predetermined range around the direction of the bisector of the angle
  • the next parameter vector can be used to design the technical system.
  • Fig.l a sequence of a method for designing a technical system; Fig.2 termination conditions for the method of Fig.l;
  • 3 is a sketch that shows a parameter space with target functions
  • Fig.5 is a sketch showing a local view on the
  • Fig.l is a block diagram showing steps of a method for designing a technical system.
  • Target functions fi and f2 each of which depends on a predetermined set n parameters, which are combined in a parameter vector x.
  • a value assignment of the parameters is referred to as the value of the parameter vector x.
  • This value of the parameter vector x represents a possible assignment of the
  • Parameters xi, X2, •••, x n represent.
  • the parameters are preferably design parameters or operating parameters (operating points) of the technical system, in particular a technical system.
  • To determine a value assignment for the parameter vector x which is an efficient point with regard to the design or operation of the technical system (see explanation above), the procedure is as follows:
  • a start value for the parameter vector x is specified, referred to here as the parameter vector Xi Gradients of the two target functions determined for the parameter vector xi.
  • an angle bisector between these directions is determined in a step 103 and traversed in a predetermined range around this angle bisector with a predetermined step width along the direction in order to determine a next parameter vector xi + 1 (cf. step 104) . It is checked in a step 105 whether an abort condition is fulfilled and, if this should be the case, the process branches to step 106 and the method ends.
  • Block 201 shows possible termination conditions which are preferably used in combination in the method according to FIG. 1 (there in step 105).
  • Block 201 indicates that the termination conditions explained below are contained in block 105 from FIG.
  • a step 202 a query is made as to whether the determined gradients point in opposite directions. If this is the case, a branch is made to step 205 (or step 106) and the method is ended, otherwise a branch is made to step 203.
  • step 203 it is checked whether a predetermined number of maximum iteration steps to be carried out has already been reached and, if this has already happened, the method is ended in steps 205 and 106, respectively. Otherwise, the method is continued (cf. step 204 or 107).
  • FIG. 3 shows a sketch which shows a two-dimensional xi, X2 ⁇ parameter space with the two target functions fi and f 2 .
  • a curve course P shows the set of efficient points, a point on this line is given as an example with xp- In this point x p are the gradients 301 and 302 as
  • an efficient point is characterized in that the two gradients point in opposite directions. This is the case for all points on curve P. If you start looking for an efficient point at a starting point x_0 and the two gradients 303 and 304 of the target functions are determined in this starting point xo, a region 305 is found
  • At least one of the two gradients disappears at an efficient point on the curve P or both gradients point in opposite directions.
  • FIG. 4 illustrates the path, beginning at a starting point xo hi- n to an efficient point Xp.
  • a hatched area 401 indicates in which direction, starting from the starting point XQ, an improvement in the quality for at least one objective function is expected. Accordingly, the efficient point x_p is sought in the direction of the hatched area.
  • f ⁇ const
  • f2 const in Fig.4. These lines can be interpreted as "contour lines", the gradient (for the respective) target function points in the direction of the maximum or minimum for this target function. It is easy to see that the two goal functions, for example the goal cost and the goal
  • Competing safety of a technical system A system built with the lowest cost will not guarantee the highest level of safety and vice versa.
  • the efficient point represents a compromise between these two goals.
  • the parameters here: xi and x are those sizes that influence both the safety and the costs of the technical system. From these explanations it also appears that the search for an efficient point can be formulated both as a minimization problem or as a maximization problem, depending on the specification.
  • FIG. 5 shows how to find a parameter vector (or point) that is better in terms of good.
  • FIG. 5 shows a local view of the relationships shown in FIGS. 3 and 4. The following describes how the improved parameter vector is found in the hatched area 305 and 401.
  • the processor unit PRZE comprises a processor CPU, a memory SPE and an input / output interface IOS, which is used in different ways via an interface IFC: an output is visible on a monitor MON and / or on a printer via a graphic interface PRT spent. An entry is made using a mouse MAS or a keyboard TAST.
  • the processor unit PRZE also has a data bus BUS, which ensures the connection of a memory MEM, the processor CPU and the input / output interface IOS. Additional components can also be connected to the data bus BUS, for example additional memory, data memory (hard disk) or scanner.

Abstract

The invention permits the design of a technical system comprising two target functions by detecting gradients for both target functions. An area around the bisector between the gradients determines the new search direction. An iterative determination of the search direction produces a path to an efficient working point which is suitable for designing the technical system.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren und Anordnung zum Entwurf exnes technischen SystemsProcess and arrangement for the design of an external technical system
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Entwurf eines technischen Systems.The invention relates to a method and an arrangement for designing a technical system.
Für ein komplexes technisches System sind m einer frühen Planungsphase oder auch wahrend des Betriebs signifikante Großen wie Kosten für eine Herstellung oder ein Wirkungsgrad des Systems von Interesse. Eine Abhängigkeit jeder dieser Großen von einer vorgegebenen Menge n auf sie Einfluß nehmende Parameter (Betriebsparameter) , zusammengefaßt in einem Parametervektor x der Dimension n, wird durch eine Zielfunktion erfaßt.For a complex technical system, significant sizes such as costs for the manufacture or efficiency of the system are of interest in an early planning phase or during operation. A dependency of each of these variables on a predetermined set n of parameters influencing them (operating parameters), summarized in a parameter vector x of dimension n, is detected by a target function.
Sind mehrere Zielfunktionen mit zueinander konkurrierenden Zielen gegeben, ist sicherzustellen, daß die Parameter gleichzeitig für die gegebenen Zielfunktionen eine Losung mit ausreichender Gute darstellen.If there are several objective functions with competing objectives, it must be ensured that the parameters simultaneously represent a solution with sufficient good for the given objective functions.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Anordnung zum Entwurf eines technischen Systems anzugeben, wobei Parameter des Systems bestimmt werden, die im Hinblick auf zwei vorgegebene Zielfunktionen optimal sind.The object of the invention is to provide a method and an arrangement for designing a technical system, parameters of the system being determined which are optimal with regard to two predetermined target functions.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelost. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhangigen Ansprüchen.This object is achieved according to the features of the independent claims. Further developments of the invention also result from the dependent claims.
Zur Losung der Aufgabe wird ein Verfahren angegeben, das den Entwurf eines technischen System ermöglicht. Das technische System umfaßt zwei Zielfunktionen fη_ und ±2 r wobei jede Zielfunktion von einer vorgegebenen Menge von n ParameternTo solve the task, a procedure is specified that enables the design of a technical system. The technical system comprises two target functions fη_ and ± 2 r , each target function having a predetermined set of n parameters
(xi, X2, ■ ■ - , xn ) = * r (1) zusammengefaßt in einem Parametervektor x, beeinflußbar ist. Für die beiden Zielfunktionen werden jeweils Gradienten zu dem Parametervektor x ermittelt. Eine in etwa Winkelhalbierende (Skalarprodukt größer als Null) zu durch die Gradienten bestimmten Richtungen wird festgestellt und in einem vorgegebenen Bereich um die Richtung der Winkelhalbierenden wird ein nächster Parametervektor ermittelt. Der nächste Parametervektor wird zum Entwurf des technischen Systems eingesetzt.(xi, X2, ■ ■ -, x n ) = * r (1) summarized in a parameter vector x, can be influenced. Gradients of the parameter vector x are determined for the two target functions. An approximately bisector (dot product greater than zero) for directions determined by the gradients is determined and a next parameter vector is determined in a predetermined range around the direction of the bisector. The next parameter vector is used to design the technical system.
Insbesondere ist die "in etwa" Winkelhalbierende bestimmt durch die BeziehungIn particular, the "approximately" bisector is determined by the relationship
zT • gj_ > 0 ,z T • gj_> 0,
wobei z die Suchrichtung und gi (i=l, 2, ... , k) die Gradienten der Zielfunktionen bezeichnen.where z denotes the search direction and gi (i = 1, 2, ..., k) the gradients of the target functions.
Wahlweise kann anhand des mit dem beschriebenen Verfahren ermittelten Parametervektors ein Neuentwurf des technischen Systems oder eine Anpassung eines bereits existierenden technischen Systems erfolgen. In beiden Fällen handelt es sich um einen Entwurf (einmal als Neugenerierung und einmal zur Anpassung) im Sinne der vorliegenden Ausführungen.Optionally, a new design of the technical system or an adaptation of an existing technical system can be carried out on the basis of the parameter vector determined using the described method. In both cases it is a draft (once as a regeneration and once for adaptation) in the sense of the present explanations.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß das beschriebene Verfahren iterativ angewandt wird, solange keine Abbruchbedingung erfüllt ist. Im Falle der Iteration wird der nächste Parametervektor gleich dem Parametervektor x gesetzt und zu dem Schritt verzweigt, in dem die Gradienten derA further development is that the described method is used iteratively as long as no termination condition is met. In the case of the iteration, the next parameter vector is set equal to the parameter vector x and branched to the step in which the gradients of the
Zielfunktionen ermittelt werden. Dadurch ist gewährleistet, daß entlang eines Pfades, der entsprechend den Iterationen des Verfahrens mehrere Parametervektoren umfaßt, von Iterationsschritt zu Iterationsschritt der jeweils nächste Parametervektor im Vergleich zu seinem Vorgänger einen qualitativ verbesserten Entwurf (eine höhere Güte) des technischen Systems gewährleistet. Die Güte für den Entwurf des technischen Systems wird jeweils anhand der Zielfunktionen fi und ±2 bewertet. Jede Wertebelegung der Parameter (bezeichnet als Wert des Parametervektors x) ergibt für jede Zielfunktion einen Wert für die Güte. Dementsprechend können die beiden Zielfunktionen als miteinander konkurrierend verstanden werden. Eine hohe Güte der einen Zielfunktion entspricht i.d.R. einer niedrigen Güte der anderen. Beispiele für Zielfunktionen, insbesondere für konkurrierende Zielfunktionen, sind:Objective functions can be determined. This ensures that, along a path that comprises several parameter vectors in accordance with the iterations of the method, the next parameter vector from iteration step to iteration step guarantees a qualitatively improved design (a higher quality) of the technical system compared to its predecessor. The quality for the design of the technical system is evaluated based on the target functions fi and ± 2. Each value assignment of the parameters (referred to as the value of the parameter vector x) gives a value for the quality for each target function. Accordingly, the two objective functions can be understood as competing with one another. A high quality of one objective function usually corresponds to a low quality of the other. Examples of target functions, especially competing target functions, are:
fl = Anlagenwirkungsgrad, ±2 = Anlagenkostenf l = plant efficiency, ± 2 = plant costs
oderor
fl = Produktdurchsatz,f l = product throughput,
±2 = Ausfallwahrscheinlichkeit± 2 = probability of failure
Für einen erfolgreichen Entwurf, also eine gelungene Kompromißlösung zwischen den konkurrierenden Zielfunktionen werden Werte für den Parametervektor bestimmt, die jeweils effizient sind. Eine effiziente Wertebelegung des Parametervektors bedeutet, daß kein Parameter desFor a successful design, i.e. a successful compromise solution between the competing target functions, values for the parameter vector are determined, which are each efficient. An efficient value assignment of the parameter vector means that no parameter of the
Parametervektors verändert werden kann, ohne daß sich dadurch eine Verschlechterung für die Güte mindestens einer Zielfunktion ergäbe. Solch ein Wert des Parametervektors wird als effizienter Punkt oder als paretooptimaler Punkt bezeichnet.Parameter vector can be changed without there being a deterioration in the quality of at least one target function. Such a value of the parameter vector is called an efficient point or a pareto-optimal point.
Ein technisches System kann eine Anlage der Verfahrenstechnik oder ein sonstiges System sein, das im Hinblick auf (vorzugsweise mehrere) Parameter auszulegen oder einzustellen ist. Insbesondere können die Parameter des Parametervektors x Auslegungsparameter oder Betriebsparameter des technischen Systems sein. Betriebsparameter kennzeichnen mögliche einstellbare Größen, während Auslegungsparameter insbesondere physikalische Abmessungen des technischen Systems beschreiben und während des Betriebs gar nicht oder nur mit hohem Aufwand angepaßt oder verändert werden können.A technical system can be a process engineering system or another system that is to be designed or set with regard to (preferably several) parameters. In particular, the parameters of the parameter vector x can be design parameters or operating parameters of the technical system. Operating parameters indicate possible adjustable sizes, while design parameters describe, in particular, physical dimensions of the technical system and cannot be adapted or changed at all or only with great effort during operation.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung wird das technische System anhand der ermittelten Parameter realisiert bzw. eingestellt. Somit kommt der Vorteil zum Tragen, daß die Parameter in einem Parametervektor, der mittels der Erfindung bestimmt wurde, einen stabilen Betriebspunkt kennzeichnen und die Einstellung des Systems auf diesen Betriebspunkt einen dauerhaft sicheren Betrieb des Systems/der Anlage gewährleistet .In a further embodiment, the technical system is implemented or set on the basis of the determined parameters. This has the advantage that the parameters in a parameter vector, which was determined by means of the invention, identify a stable operating point and the setting of the system to this operating point ensures permanent, safe operation of the system / system.
Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß dieAn embodiment of the invention is that the
Abbruchbedingung gegeben ist, sobald eine vorgegebene Anzahl von Iterationen durchgeführt worden ist. In diesem Fall ist sichergestellt, daß das Verfahren nach einer gewissen Zeit terminiert und der zuletzt ermittelte Parametervektor eine geeignete Näherung für den gesuchten effizienten Punkt liefert.Abort condition is given as soon as a predetermined number of iterations has been carried out. In this case it is ensured that the method terminates after a certain time and that the parameter vector last determined provides a suitable approximation for the efficient point sought.
Eine andere Möglichkeit für die Abbruchbedingung ist gegeben, wenn die ermittelten beiden Gradienten der Zielfunktionen in entgegengesetzte Richtungen weisen. In diesem Fall ist ein effizienter Punkt gefunden, weitere Iterationen führen zu keiner Verbesserung der Güte für beide Zielfunktionen.Another possibility for the termination condition is given if the two gradients of the target functions determined point in opposite directions. In this case, an efficient point has been found, further iterations do not lead to an improvement in the quality for both target functions.
Im Rahmen einer zusätzlichen Weiterbildung können die Abbruchbedingungen miteinander kombiniert werden: Weisen die Gradienten in entgegengesetzte Richtungen, so terminiert das Verfahren, ansonsten werden die Iterationen bis zur vorgegeben maximalen Anzahl von Iterationen fortgesetzt.The termination conditions can be combined with one another as part of an additional development: If the gradients point in opposite directions, the method terminates, otherwise the iterations are continued up to the predetermined maximum number of iterations.
Insbesondere liefert das beschriebene Verfahren nach einem Durchgang mit gegebenenfalls zahlreichen Iterationen einen effizienten Punkt (Parametervektor) . Um mehrere effiziente Punkte mit zu erhalten, wird die Bestimmung der Gradienten der beiden Zielfunktionen mit einer stochastischen Größe überlagert. Dies hat zur Folge, daß sich bei wiederholter Anwendung des Verfahrens mehrere unterschiedliche effiziente Punkte ergeben. Dabei ist es von Vorteil, daß durch die Überlagerung mit der stochastischen Größe mit hoher Wahrscheinlichkeit ein global effizienter Punkt bestimmt wird. Lokal effiziente Punkte werden durch die Zufallsgröße überwunden, indem durch Streuung anhand der Zufallsgröße auch die Umgebung dieses vermeintlich effizienten Punktes auf weitere Verbesserungsmöglichkeit hin untersucht wird. Dies führt mit hoher Sicherheit dazu, daß in der Umgebung eines lokal effizienten Punktes es eine weitere Verbesserungsmöglichkeit gibt, entlang derer der Pfad hin zum global effizienten Punkt weiterverfolgt wird.In particular, the method described provides an efficient point (parameter vector) after a pass with possibly numerous iterations. To make several efficient To get points, the determination of the gradients of the two target functions is overlaid with a stochastic variable. As a result, several different efficient points result when the method is used repeatedly. It is advantageous here that the globally efficient point is determined with a high degree of probability by the superposition with the stochastic variable. Locally efficient points are overcome by the random size, by scattering the random size also examining the surroundings of this supposedly efficient point for further improvement. This leads to a high degree of certainty that there is a further possibility for improvement in the vicinity of a locally efficient point, along which the path to the globally efficient point is pursued.
Weiterhin ist es von Vorteil, daß durch die stochastische Überlagerung mehrere verschiedene effiziente Punkte bestimmbar sind, die entlang einer Linie im n-Raum (n: Dimension des Parameterraums) liegen und somit, bei ausreichend häufiger Wiederholung des Verfahrens, diese Linie mit effizienten Punkten deutlich markieren.Furthermore, it is advantageous that the stochastic superimposition makes it possible to determine several different efficient points that lie along a line in the n-space (n: dimension of the parameter space) and thus, with a sufficiently frequent repetition of the method, this line with efficient points becomes clear to mark.
Im Rahmen einer Feinauslegung des technischen Systems, z.B. einer technischen Anlage, ist manchmal eine Einstellung gemäß den Vorgaben eines ermittelten effizienten Punkts (Parametervektor) nicht realisierbar, weshalb auf eine Alternativlösung, also einen anderen effizienten Punkt, zurückgegriffen werden muß. Die Erfindung ermöglicht anhand oben beschriebener Ausgestaltung die automatische Generierung einer Menge von Alternativlösungen, deren jede im Hinblick auf die Einstellung oder Auslegung des technischen Systems bzw. der technischen Anlage eine effiziente Realisierung darstellt .As part of a detailed design of the technical system, e.g. a technical system, sometimes a setting according to the specifications of an determined efficient point (parameter vector) cannot be implemented, which is why an alternative solution, that is to say another efficient point, must be used. Based on the configuration described above, the invention enables the automatic generation of a number of alternative solutions, each of which represents an efficient implementation with regard to the setting or design of the technical system or the technical system.
Eine Weiterbildung besteht darin, daß in einem vorgegebenen Bereich entlang der Winkelhalbierenden um eine vorgegebene Länge verfahren und damit der nächste Parametervektor ermittelt wird. Die Richtung der Winkelhalbierenden gibt somit den Pfad zum effizienten Punkt vor. Insbesondere wird der nächste Parametervektor entlang der RichtungA further development consists in that in a predetermined area along the bisector by a predetermined one Move length and the next parameter vector is determined. The direction of the bisector thus gives the path to the efficient point. In particular, the next parameter vector is along the direction
x = ci • Vfι_(x) + C2 f2(x) (2)x = ci • Vfι_ (x) + C2 f2 (x) (2)
ermittelt wird, wobei cl eine erste vorgegebene Konstante, C2 eine zweite vorgegebene Konstante, f]_ die erste Zielfunktion, f2 die zweite Zielfunktion bezeichnen. Weiterhin können die Konstanten ci und C2 gegeben sein durchis determined, where cl denotes a first predetermined constant, C2 a second predetermined constant, f] _ the first objective function, f2 the second objective function. Furthermore, the constants ci and C2 can be given by
Figure imgf000008_0001
Figure imgf000008_0001
0,5 c20.5 c 2
|v 2(χj| v 2 ( χ j
Insbesondere wird Gleichung (2) maximiert, wobei ohneIn particular, equation (2) is maximized, with no
Beschränkung der Allgemeinheit auch eine Minimierung (nach Muliplikation mit "-1") erfolgen kann.Limitation of generality can also be minimized (after multiplication with "-1").
Eine andere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die stochastische Größe gegeben ist durchAnother embodiment of the invention is that the stochastic size is given by
ε Bt, (5)ε B t , (5)
wobei ε eine für eine Skalierung vorgebbare Konstante und Bt eine Zufallszahl bezeichnen. Somit ergibt sich Gleichung (2) unter Berücksichtigung der stochastischen Größe zuwhere ε denotes a constant that can be specified for scaling and Bt denotes a random number. Equation (2) thus results taking into account the stochastic size
x = ci • Vfι(x) + C2 • Vf(x) + ε • Bt (6) . Schließlich ist es eine Weiterbildung, daß das beschriebene Verfahren mit einer vorgegebenen Menge verschiedener Startwerte für den Parametervektor x durchgeführt wird.x = ci • Vfι (x) + C2 • Vf (x) + ε • B t (6). Finally, it is a further development that the described method is carried out with a predetermined set of different start values for the parameter vector x.
Zur Lösung der Aufgabe wird ferner eine Anordnung zum Entwurf eines technischen Systems angegeben, welche System durch zwei vorgegeben Zielfunktionen beschreibbar ist, wobei jede Zielfunktion durch eine vorgegebene Menge von n Parametern beeinflußt wird und eine Wertebelegung der n Parameter in einem Parametervektor x zusammengefaßt ist. Die Anordnung umfaßt eine Prozessoreinheit, die derart eingerichtet ist, daßTo achieve the object, an arrangement for designing a technical system is also specified, which system can be described by two predefined target functions, each target function being influenced by a predefined set of n parameters and a value assignment of the n parameters being combined in a parameter vector x. The arrangement comprises a processor unit which is set up in such a way that
a) für den Parametervektor x Gradienten beider Zielfunktionen bestimmbar sind;a) for the parameter vector x gradients of both target functions can be determined;
b) eine Winkelhalbierende zu durch die Gradienten bestimmten Richtungen ermittelbar ist;b) an angle bisector to directions determined by the gradients can be determined;
c) in einem vorgegebenen Bereich um die Richtung der Winkelhalbierenden ein nächster Parametervektor ermittelbar ist;c) a next parameter vector can be determined in a predetermined range around the direction of the bisector of the angle;
d) der nächste Parametervektor zum Entwurf des technischen Systems einsetzbar ist.d) the next parameter vector can be used to design the technical system.
Diese Anordnung ist insbesondere geeignet zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer seiner vorstehend erläuterten Weiterbildungen.This arrangement is particularly suitable for carrying out the method according to the invention or one of its developments explained above.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung dargestellt und erläutert.Embodiments of the invention are illustrated and explained below with reference to the drawing.
Es zeigenShow it
Fig.l einen Ablauf eines Verfahrens zum Entwurf eines technischen Systems; Fig.2 Abbruchbedingungen für das Verfahren aus Fig.l;Fig.l a sequence of a method for designing a technical system; Fig.2 termination conditions for the method of Fig.l;
Fig.3 eine Skizze, die einen Parameterraum mit Zielfunktionen darstellt;3 is a sketch that shows a parameter space with target functions;
Fig.4 eine Skizze, die eine Ermittlung eines effizienten Punktes in einem Parameterraum veranschaulicht;4 shows a sketch which illustrates the determination of an efficient point in a parameter space;
Fig.5 eine Skizze, die eine lokale Betrachtung auf derFig.5 is a sketch showing a local view on the
Suche nach einem Parametervektor verbesserter Güte darstellt;Search for a parameter vector of improved quality;
Fig.6 eine Prozessoreinheit,6 shows a processor unit,
In Fig.l ist ein Blockdiagramm gezeigt, das Schritte eines Verfahrens zum Entwurf eines technischen Systems darstellt.In Fig.l is a block diagram showing steps of a method for designing a technical system.
Das technische System ist beschreibbar durch zweiThe technical system can be described by two
Zielfunktionen fi und f2, deren jede von einer vorgegeben Menge n Parameter abhängt, die in einem Parametervektor x zusammengefaßt sind. Eine Wertebelegung der Parameter wird als Wert des Parametervektor x bezeichnet. Dieser Wert des Parametervektors x stellt eine mögliche Belegung derTarget functions fi and f2, each of which depends on a predetermined set n parameters, which are combined in a parameter vector x. A value assignment of the parameters is referred to as the value of the parameter vector x. This value of the parameter vector x represents a possible assignment of the
Parameter xi, X2 , •••, xn dar. Bei den Parametern handelt es sich vorzugsweise um Auslegungsparameter oder Betriebsparameter (Betriebspunkte) des technischen Systems, insbesondere einer technischen Anlage. Zur Ermittlung einer Wertebelegung für den Parametervektor x, der im Hinblick auf die Auslegung oder des Betriebs des technischen Systems ein effizienter Punkt (siehe obige Erklärung) ist, wird wie folgt verfahren:Parameters xi, X2, •••, x n represent. The parameters are preferably design parameters or operating parameters (operating points) of the technical system, in particular a technical system. To determine a value assignment for the parameter vector x, which is an efficient point with regard to the design or operation of the technical system (see explanation above), the procedure is as follows:
In einem Schritt 101 wird ein Startwert für den Parametervektor x vorgegeben, hier bezeichnet als Parametervektor Xi • In einem Schritt 102 werden die Gradienten der beiden Zielfunktionen für den Parametervektor xi ermittelt. Anhand der durch die Gradienten vorgegebenen Richtungen wird in einem Schritt 103 eine Winkelhalbierende zwischen diesen Richtungen bestimmt und in einem vorgegebenen Bereich um diese Winkelhalbierende mit einer vorgegebenen Schrittweite entlang der Richtung verfahren, um einen nächsten Parametervektor xi+1 zu bestimmen (vgl. Schritt 104). Es wird in einem Schritt 105 überprüft, ob eine Abbruchbedingung erfüllt ist und, so dies der Fall sein sollte, zu Schritt 106 verzweigt und das Verfahren beendet.In a step 101, a start value for the parameter vector x is specified, referred to here as the parameter vector Xi Gradients of the two target functions determined for the parameter vector xi. On the basis of the directions specified by the gradients, an angle bisector between these directions is determined in a step 103 and traversed in a predetermined range around this angle bisector with a predetermined step width along the direction in order to determine a next parameter vector xi + 1 (cf. step 104) . It is checked in a step 105 whether an abort condition is fulfilled and, if this should be the case, the process branches to step 106 and the method ends.
Ansonsten, also falls die Abbruchbedingung nicht erfüllt ist, wird zu einem Schritt 107 verzweigt und der nächste Parametervektor x_i+l als Parametervektor Xi eingesetzt und zu Schritt 102 zurückverzweigt. Es erfolgt eine Iteration des Verfahrens, wobei pro Iterationsschritt die Güte des resultierenden Parametervektors verbessert wird.Otherwise, that is, if the termination condition is not met, a branch is made to a step 107 and the next parameter vector x_i + l is used as the parameter vector Xi and branched back to step 102. The method is iterated, the quality of the resulting parameter vector being improved for each iteration step.
In Fig.2 sind mögliche Abbruchbedingungen dargestellt, die vorzugsweise kombiniert in dem Verfahren nach Fig.l (dort im Schritt 105) eingesetzt werden. Der Block 201 deutet an, daß die im folgenden erläuterten Abbruchbedingungen in Block 105 aus Fig.l enthalten sind. In einem Schritt 202 wird abgefragt, ob die ermittelten Gradienten in entgegengesetzte Richtungen zeigen. Ist dies der Fall, so wird zu Schritt 205 (bzw. Schritt 106) verzweigt und das Verfahren beendet, ansonsten wird zu einem Schritt 203 verzweigt. In dem Schritt 203 wird überprüft, ob eine vorgegebene Anzahl maximal durchzuführender Iterationsschritte bereits erreicht worden ist und, so dies bereits geschehen ist, das Verfahren in dem Schritt 205 bzw. 106 beendet. Andernfalls wird das Verfahren fortgesetzt (vgl. Schritt 204 bzw. 107).2 shows possible termination conditions which are preferably used in combination in the method according to FIG. 1 (there in step 105). Block 201 indicates that the termination conditions explained below are contained in block 105 from FIG. In a step 202, a query is made as to whether the determined gradients point in opposite directions. If this is the case, a branch is made to step 205 (or step 106) and the method is ended, otherwise a branch is made to step 203. In step 203, it is checked whether a predetermined number of maximum iteration steps to be carried out has already been reached and, if this has already happened, the method is ended in steps 205 and 106, respectively. Otherwise, the method is continued (cf. step 204 or 107).
Die nachfolgenden Figuren 3 bis 5 veranschaulichen die Suche nach dem effizienten Punkt am Beispiel eines zweidimensionalen (n=2) Raums. Der Parametervektor x umfaßt demnach zwei Komponenten xi und X2, die eine Ebene aufspannen. In dieser xι,X2~Ebene läßt sich anhand der nachfolgend beschriebenen Skizzen der Zusammenhang anschaulich erläutern.The following Figures 3 to 5 illustrate the search for the efficient point using the example of a two-dimensional (n = 2) space. The parameter vector x accordingly comprises two components xi and X2, which span one level. In this xι, X2 ~ level, the The sketches described below clearly explain the relationship.
Fig.3 zeigt eine Skizze, die einen zweidimensionalen xi,X2~Parameterraum mit den beiden Zielfunktionen fi und f2 darstellt. Ein Kurvenverlauf P zeigt die Menge der effizienten Punkte, ein Punkt auf dieser Linie ist beispielhaft angegeben mit xp- In diesem Punkt xp sind die Gradienten 301 und 302 als3 shows a sketch which shows a two-dimensional xi, X2 ~ parameter space with the two target functions fi and f 2 . A curve course P shows the set of efficient points, a point on this line is given as an example with xp- In this point x p are the gradients 301 and 302 as
Figure imgf000012_0001
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jeweils mit einer bestimmten Länge, eingezeichnet. Wie bereits oben beschrieben, ist ein effizienter Punkt dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gradienten in entgegengesetzte Richtungen zeigen. Dies ist für alle Punkte auf der Kurve P gegeben. Startet man auf der Suche nach einem effizienten Punkt in einem Startpunkt x_0 und werden in diesem Startpunkt xo jeweils die beiden Gradienten 303 und 304 der Zielfunktionen ermittelt, so erweist sich ein Bereich 305each with a certain length. As already described above, an efficient point is characterized in that the two gradients point in opposite directions. This is the case for all points on curve P. If you start looking for an efficient point at a starting point x_0 and the two gradients 303 and 304 of the target functions are determined in this starting point xo, a region 305 is found
(schraffiert eingezeichnet in Fig.3) als für einen gegenüber dem Startwert xo verbesserter Parametervektor richtungsweisend. Demzufolge kann als eine notwendige Bedingung für einen Punkt x auf der Kurve P formuliert werden:(hatched in FIG. 3) pointing the way for a parameter vector which is improved compared to the starting value xo. Accordingly, a necessary condition for a point x on the curve P can be formulated:
3α e [0,1] mit • Vfι_(xp) + (l - α) • Vf2(xp) = 0 ( :3α e [0,1] with • Vfι_ (x p ) + (l - α) • Vf 2 (x p ) = 0 (:
Damit verschwindet in einem effizienten Punkt auf der Kurve P mindestens einer der beiden Gradienten oder beide Gradienten zeigen in entgegengesetzte Richtungen.At least one of the two gradients disappears at an efficient point on the curve P or both gradients point in opposite directions.
Fig.4 veranschaulicht den Pfad, beginnend bei einem Startpunkt xo hi-n zu einem effizienten Punkt Xp. Ein schraffierter Bereich 401 deutet an, in welcher Richtung, ausgehend vom Startpunkt XQ, eine Verbesserung der Güte für mindestens eine Zielfunktion zu erwarten ist. In Richtung des schraffierten Bereichs wird demnach nach dem effizienten Punkt x_p gesucht. An dieser Stelle sei auf die Werte für die Zielfunktionen in der xι,X2~Ebene hingewiesen. Es sind mehrere Linien jeweils für fι=const und f2=const in Fig.4 eingezeichnet. Diese Linien können als "Höhenlinien" interpretiert werden, der Gradient (für die jeweilige) Zielfunktion zeigt in Richtung des Maximums bzw. Minimums für diese Zielfunktion. Es ist leicht ersichtlich, daß die beiden Zielfunktionen, also z.B. das Ziel Kosten und das Ziel4 illustrates the path, beginning at a starting point xo hi- n to an efficient point Xp. A hatched area 401 indicates in which direction, starting from the starting point XQ, an improvement in the quality for at least one objective function is expected. Accordingly, the efficient point x_p is sought in the direction of the hatched area. At this point we would like to point out the values for the target functions in the xι, X2 ~ level. Several lines are drawn for fι = const and f2 = const in Fig.4. These lines can be interpreted as "contour lines", the gradient (for the respective) target function points in the direction of the maximum or minimum for this target function. It is easy to see that the two goal functions, for example the goal cost and the goal
Sicherheit einer technischen Anlage miteinander konkurrieren: Eine mit den niedrigsten Kosten erbaute Anlage wird nicht auch die höchste Sicherheit gewahrleisten und umgekehrt. Der effiziente Punkt stellt einen Kompromiß zwischen diesen beiden Zielen dar. Die Parameter (hier: xi und x ) sind diejenigen Großen, die sowohl auf die Sicherheit als auch auf die Kosten der technischen Anlage Einfluß nehmen. Aus diesen Ausführungen geht auch hervor, daß die Suche nach einem effizienten Punkt sowohl als Mmimierungsproblem oder als Maximierungsproblem, je nach Vorgabe, formulierbar ist.Competing safety of a technical system: A system built with the lowest cost will not guarantee the highest level of safety and vice versa. The efficient point represents a compromise between these two goals. The parameters (here: xi and x) are those sizes that influence both the safety and the costs of the technical system. From these explanations it also appears that the search for an efficient point can be formulated both as a minimization problem or as a maximization problem, depending on the specification.
In Fig.5 ist dargestellt, wie man einen hinsichtlich der Gute besseren Parametervektor (oder Punkt) finden kann. In Fig.5 ist eine lokale Betrachtung der jeweils in den Figuren 3 und 4 dargestellten Zusammenhange gezeigt. Nachfolgend wird beschrieben, wie in dem jeweils schraff erten Bereich 305 und 401 der verbesserte Parametervektor gefunden wird.Figure 5 shows how to find a parameter vector (or point) that is better in terms of good. FIG. 5 shows a local view of the relationships shown in FIGS. 3 and 4. The following describes how the improved parameter vector is found in the hatched area 305 and 401.
Auf einer Linie 501 sind aller Werte der Zielfunktion fi konstant, auf einer Linie 502 sind alle Werte derOn a line 501 all values of the target function fi are constant, on a line 502 all values of the
Zielfunktion f2 konstant. Beide Linien 501 und 502 sind in Fig.5 gestrichelt eingezeichnet. Ein Gradient 503 der Zielfunktion fi weist eine von einem Gradienten 504 der Zielfunktion f2 verschiedene Lange auf. Ausgehend von dem Parametervektor 505 wird ein nachfolgender Parametervektor 506 ermittelt gemäß folgender Beziehung: 0,5 0,5 x = Vfι(x) + Vf2(x)Target function f2 constant. Both lines 501 and 502 are shown in broken lines in FIG. A gradient 503 of the objective function fi has a length different from a gradient 504 of the objective function f2. Starting from the parameter vector 505, a subsequent parameter vector 506 is determined according to the following relationship: 0.5 0.5 x = Vfι (x) + Vf 2 (x)
|Vfι(x ^ ||Vf2(χ^| Vfι (x ^ || Vf 2 (χ ^
Dies entspricht in Fig.5 der Winkelhalbierenden zwischen den in der Länge normierten Gradienten. Diese Winkelhalbierende liegt genau im gestrichelten Bereich 507. Die Lösung der rechten Seite in Gleichung (8) mittels herkömmlicher auf Rechnern ablaufbarer numerischer Verfahren resultiert in einem Kandidaten für einen effizienten Punkt, also einer für den Entwurf des technischen Systems optimalen Belegung seiner Parameter. Solche numerische Verfahren sind alle Verfahre, die eine numerische Behandlung von Anfangswertproblemen erlauben.5 corresponds to the bisector between the gradients standardized in length. This bisector lies exactly in the dashed area 507. The solution to the right in equation (8) by means of conventional numerical methods that can be run on computers results in a candidate for an efficient point, that is to say an optimal assignment of its parameters for the design of the technical system. Such numerical methods are all methods that allow numerical treatment of initial value problems.
Im Hinblick auf eine Bestimmung mehrerer effizienter Punkte wird auf die Lösung der rechten Seite von Gleichung (6) mittels numerischer Verfahren verwiesen. Setzt man die Werte von Gleichung (8) ein, ergibt sich:With regard to the determination of several efficient points, reference is made to the solution of the right side of equation (6) by means of numerical methods. Using the values of equation (8), we get:
x = „_ °'5 ,„ Vfι(x) + r, —^ Vf2(x) + ε • Bt ( 9) .x = "_ ° ' 5 ," Vfι (x) + r, - ^ Vf 2 (x) + ε • B t (9).
|Vfι(x 1 |Vf2| Vfι (x 1 | Vf 2
Durch den Anteil der Zufallszahl "ε • B^ " ergeben sich bei Lösung der rechten Seite von Gleichung (9) eine Menge effizienter Punkte, die allesamt für einen Entwurf des technischen Systems optimale Alternativlösungen darstellen. Damit ergibt sich (zumindest in Teilen) der Kurvenverlauf der Linie P, die alle effizienten Punkte der jeweiligen technischen Anlage mit den vorgegebenen Zielfunktionen umfaßt .The proportion of the random number "ε • B ^" results in a lot of efficient points when solving the right side of equation (9), all of which represent optimal alternative solutions for a design of the technical system. This results (at least in part) in the curve of line P, which includes all the efficient points of the respective technical system with the specified target functions.
In Fig.6 ist eine Prozessoreinheit PRZE dargestellt. Die Prozessoreinheit PRZE umfaßt einen Prozessor CPU, einen Speicher SPE und eine Input/Output-Schnittstelle IOS, die über ein Interface IFC auf unterschiedliche Art und Weise genutzt wird: Über eine Grafikschnittstelle wird eine Ausgabe auf einem Monitor MON sichtbar und/oder auf einem Drucker PRT ausgegeben. Eine Eingabe erfolgt über eine Maus MAS oder eine Tastatur TAST. Auch verfugt die Prozessoreinheit PRZE über einen Datenbus BUS, der die Verbindung von einem Speicher MEM, dem Prozessor CPU und der Input/Output-Schnittstelle IOS gewährleistet. Weiterhin sind an den Datenbus BUS zusatzliche Komponenten anschließbar, z.B. zusätzlicher Speicher, Datenspeicher (Festplatte) oder Scanner. A processor unit PRZE is shown in FIG. The processor unit PRZE comprises a processor CPU, a memory SPE and an input / output interface IOS, which is used in different ways via an interface IFC: an output is visible on a monitor MON and / or on a printer via a graphic interface PRT spent. An entry is made using a mouse MAS or a keyboard TAST. The processor unit PRZE also has a data bus BUS, which ensures the connection of a memory MEM, the processor CPU and the input / output interface IOS. Additional components can also be connected to the data bus BUS, for example additional memory, data memory (hard disk) or scanner.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Entwurf eines technischen Systems,1. procedure for the design of a technical system,
a) bei dem das technische System zwei vorgegebene Zielfunktionen aufweist;a) in which the technical system has two predetermined target functions;
b) bei dem jede Zielfunktion von einer vorgegebenen Menge von n Parametern beeinflußt wird, wobei eine Wertebelegung der n Parameter in einemb) in which each objective function is influenced by a predetermined set of n parameters, with a value assignment of the n parameters in one
Parametervektor x zusammengefaßt ist;Parameter vector x is summarized;
c) bei dem für den Parametervektor x Gradienten beider Zielfunktionen bestimmt werden;c) in which gradients of both target functions are determined for the parameter vector x;
d) bei dem eine Winkelhalbierende zu durch die Gradienten bestimmten Richtungen ermittelt wird;d) in which an angle bisector to directions determined by the gradients is determined;
e) bei dem in einem vorgegebenen Bereich um die Richtung der Winkelhalbierenden ein nächster Parametervektor ermittelt wird;e) in which a next parameter vector is determined in a predetermined range around the direction of the bisector;
f) bei dem der nächste Parametervektor zum Entwurf des technischen Systems eingesetzt wird.f) in which the next parameter vector is used to design the technical system.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem, solange eine Abbruchbedingung nicht erfüllt ist, nach Schritt e) der nächste Parametervektor als der Parametervektor x gesetzt wird und zu Schritt c) verzweigt wird.2. The method of claim 1, in which, as long as an abort condition is not met, after step e) the next parameter vector is set as the parameter vector x and a branch is made to step c).
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Abbruchbedingung gegeben ist, wenn die beiden Gradienten in zueinander entgegengesetzte Richtungen weisen. 3. The method of claim 2, wherein the termination condition is given when the two gradients point in opposite directions.
4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Abbruchbedingung gegeben ist, wenn eine vorgegebene Anzahl Iterationen durchgeführt worden ist.4. The method according to claim 2, wherein the termination condition is given when a predetermined number of iterations has been carried out.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Parametervektor als Parameter Betriebspunkte und/oder Auslegungsparameter des technischen Systems umfaßt .5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the parameter vector as a parameter comprises operating points and / or design parameters of the technical system.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem in dem vorgegebenen Bereich entlang der Winkelhalbierenden um eine vorgegebene Länge verfahren und dadurch der nächste Parametervektor bestimmt wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, in which move in the predetermined area along the bisector by a predetermined length and thereby the next parameter vector is determined.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der nächste Parametervektor entlang einer Richtung7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the next parameter vector along a direction
Xx = ci Vfι(x) + c2 • Vf2(x)Xx = ci Vfι (x) + c 2 • Vf 2 (x)
ermittelt wird, wobei ci eine erste vorgegebene Konstante, C2 eine zweite vorgegebene Konstante, fl die erste Zielfunktion, f2 die zweite Zielfunktion bezeichnen.is determined, ci denoting a first predefined constant, C2 a second predefined constant, fl the first target function, f2 the second target function.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Konstanten oχ und C2 gegeben sind durch8. The method according to claim 7, wherein the constants oχ and C2 are given by
0,5 ci und0.5 ci and
I^G II ^ G I
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9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das technische System anhand des aus den gewonnenen Parametern realisiert oder angepaßt wird.9. The method according to any one of the preceding claims, in which the technical system is implemented or adapted on the basis of the parameters obtained.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zusätzlich in Schritt c) die Gradienten mit einer stochastischen Größe überlagert werden.10. The method according to any one of the preceding claims, in which the gradients are additionally superimposed with a stochastic size in step c).
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die stochastische Größe gegeben ist durch11. The method according to claim 10, wherein the stochastic size is given by
ε Bt,ε B t ,
wobei ε eine für eine Skalierung vorgebbare Konstante und B eine Zufallszahl bezeichnen.where ε denotes a constant that can be specified for scaling and B denotes a random number.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, das für eine vorgegebene Menge von unterschiedlichen Parametervektoren x durchgeführt wird.12. The method according to claim 10 or 11, which is carried out for a predetermined set of different parameter vectors x.
13. Anordnung zum Entwurf eines technischen Systems, das zwei vorgegebene Zielfunktionen aufweist, wobei jede Zielfunktion von einer vorgegebenen Menge von n Parametern beeinflußt wird und eine Wertebelegung der n Parameter in einem Parametervektor x zusammengefaßt ist, mit einer Prozessoreinheit, die derart eingerichtet ist, daß13. Arrangement for the design of a technical system which has two predetermined target functions, each target function being influenced by a predetermined set of n parameters and a value assignment of the n parameters being combined in a parameter vector x, with a processor unit which is set up in such a way that
a) für den Parametervektor x Gradienten beider Zielfunktionen bestimmbar sind;a) for the parameter vector x gradients of both target functions can be determined;
b) eine Winkelhalbierende zu durch die Gradienten bestimmten Richtungen ermittelbar ist;b) an angle bisector to directions determined by the gradients can be determined;
c) in einem vorgegebenen Bereich um die Richtung der Winkelhalbierenden ein nächster Parametervektor ermittelbar ist;c) a next parameter vector in a predetermined range around the direction of the bisector is determinable;
der nächste Parametervektor zum Entwurf des technischen Systems einsetzbar ist. the next parameter vector can be used to design the technical system.
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