СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ТЕПЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ РАСПРЕДЕЛЕННОГО ОБЪЕКТА ЗАДАННОЙ ФОРМЫ Российский патент 2007 года по МПК G05D23/22 

Описание патента на изобретение RU2292071C2

Изобретение относится к средствам контроля и идентификации пространственно распределенных объектов с явно выраженными пространственной распределенностью и временной нестационарностью свойств и может быть использовано в автоматизированных системах управления технологическими процессами.

Известен способ автоматического регулирования поверхностного поля температур в аппарате с обогревающей рубашкой (патент РФ № 2246126, МПК 7 G 05 D 23/19, приоритет от 10.07.2002), согласно которому источники тепла располагают равномерно в обогревающей рубашке. Термодатчики располагают над соответствующими источниками тепла. Сигналы с датчиков суммируют и подают на регулятор температуры.

Данный способ не пригоден для идентификации тепловых параметров распределенного объекта заданной формы.

Наиболее близким по технической сущности является способ идентификации тепловых параметров распределенного объекта заданной формы и многоканального управления его полем температуры (патент РФ №2110085, МПК 7 G 05 D 23/19, приоритет от 27.04.1998), включающий применение цифровой программной обработки информации, получаемой от температурных датчиков, имеющихся на объекте, измеряют управляющие воздействия на объект, причем тепловые параметры объекта определяют в предварительном эксперименте, моделирующем условия эксплуатации, в качестве параметров состояния объекта используют линейные комбинации показаний температурных датчиков, а значения коэффициентов в этих комбинациях определяют по снимаемым с объекта кривым разогрева.

К недостаткам этого способа следует отнести то, что он предназначен для идентификации тепловых параметров одного, конкретного распределенного объекта заданной формы. Его использование для ряда подобных объектов является затруднительным. Кроме того, число используемых датчиков температуры является чрезмерно большим. Это становится особенно актуально для расходуемых датчиков, что имеет место при агрессивных, высокотемпературных объектах.

Задачей изобретения является повышение точности оценки эффектов влияния управляющих воздействий на выходные величины объекта и повышение технологичности процесса идентификации тепловых объектов с явно выраженной распределенностью свойств, действие которых циклично, например металлургических агрегатов. В задачу входит точная идентификация объекта в течение всего времени его функционирования и уменьшение длительности эксперимента и числа замеров на объекте в каждом цикле его функционирования.

Для решения поставленной задачи в способе идентификации тепловых параметров распределенного объекта заданной формы с применением цифровой программной обработки информации, получаемой от температурных датчиков, имеющихся на объекте, измеряют управляющие воздействия на объект, в качестве параметров состояния объекта используют комбинации сигналов с температурных датчиков, в предлагаемом способе для объекта с циклическим функционированием замеры температуры проводят в каждом цикле в точках, равномерно распределенных по объему объекта и от цикла к циклу, измеряют действующие на объект контролируемые возмущения, а модель распределенного объекта настаивают отдельно для каждого класса организационно-технологических ситуаций по управляющим воздействиям и контролируемому возмущению.

Данный способ проиллюстрирован на чертеже. На нем представлены центральные вертикальные разрезы: а) модели объекта для одного из классов организационно-технологической ситуации, имеющей место на объекте, б) объекта, например ковша со сталью в одном из циклов его функционирования (для одной плавки).

На чертеже обозначены: 1 - граница области решений, 2 - точки, для которых моделируется температура объекта, 3 - объект, например ковш со сталью, 4 - точки замеров температуры для одного цикла функционирования объекта, например, конкретного n-го ковша со сталью.

Способ реализуется следующим образом. На объекте в течение каждого цикла его функционирования проводят измерения исследуемых полей в ограниченном числе точек, равномерно распределенных по объему объекта внутри цикла и от цикла к циклу. Измеряют управляющие воздействия на объект и действующие на него контролируемые возмущения. Далее на основании информативных признаков выделяют классы организационно-технологических ситуаций (ОТС). В качестве информативных признаков используют результаты измерений управляющих воздействий и контролируемых возмущений. Температурное поле моделируют в каждом классе ОТС. Вычисляют полные дисперсии результатов измерений и дисперсии неадекватности (дисперсии ошибок моделирования) - отдельно для каждого класса ОТС. Дисперсии проверяют на однородность по типовой методике (с помощью F-критерия Фишера), разработанной для точечных объектов. Классы ОТС группируют так, чтобы в каждой группе классов ОТС полные дисперсии и дисперсии неадекватности были однородны. Однородные дисперсии классов усредняют. Адекватность модели объекту проверяют отдельно для каждой группы классов ОТС также по типовой методике с использованием F-критерия Фишера, разработанной для точечных объектов.

Если гипотеза об адекватности модели подтверждается для всех групп классов ОТС, то делают вывод о полной адекватности модели объекту.

Если гипотеза об адекватности модели подтверждается для некоторых, но не для всех групп классов ОТС, то делают вывод об ограниченной адекватности модели объекту - только для тех групп классов ОТС, для которых адекватность подтверждена, и неадекватности для остальных групп классов ОТС.

Если гипотеза об адекватности не подтверждается ни для одной группы классов ОТС, то делают вывод о неадекватности модели объекту для всех групп классов ОТС. В этом случае выводов о виде неадекватности - структурной или параметрической - не делают, и исследования продолжают.

Если исследуются несколько полей, например поле температур, поле скоростей и поле концентраций, то адекватность оценивают отдельно для каждого поля, а векторные поля сводят к комбинациям скалярных полей отдельных проекций исходных векторов на координатные оси. Модель признается адекватной объекту в целом в пределах группы классов ОТС в том случае, если в этой группе она адекватна одновременно для всех исследуемых полей.

Похожие патенты RU2292071C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ТЕПЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ РАСПРЕДЕЛЕННОГО ОБЪЕКТА ЗАДАННОЙ ФОРМЫ И МНОГОКАНАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЕГО ПОЛЕМ ТЕМПЕРАТУРЫ 2003
  • Веревкин В.И.
  • Падалко А.Г.
  • Буинцев В.Н.
  • Атавин Т.А.
  • Оборин М.В.
RU2240593C1
СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ТЕПЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ РАСПРЕДЕЛЕННОГО ОБЪЕКТА ЗАДАННОЙ ФОРМЫ 2005
  • Веревкин Валерий Иванович
  • Зельцер Самоил Рафаилович
  • Галицкая Любовь Владимировна
  • Атавин Тарас Александрович
  • Турчанинов Александр Евгеньевич
  • Денисов Григорий Васильевич
RU2282231C1
СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ СОПРЯЖЕННЫХ КАНАЛОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ 2006
  • Веревкин Валерий Иванович
  • Тимирбулатова Ольга Михайловна
  • Седых Сергей Владимирович
  • Турчанинов Евгений Борисович
  • Турчанинов Александр Евгеньевич
  • Галицкая Любовь Владимировна
  • Денисов Григорий Васильевич
RU2326422C1
СПОСОБ ФРАГМЕНТАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ И ИДЕНТИФИКАЦИИ КАНАЛА РЕГУЛИРОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ ОБЪЕКТА В ДЕЙСТВУЮЩЕЙ СИСТЕМЕ 2007
  • Веревкин Валерий Иванович
  • Турчанинов Евгений Борисович
  • Турчанинов Александр Евгеньевич
  • Попыхова Ольга Михайловна
  • Соломин Николай Владимирович
RU2327197C1
Способ формирования модели компетенций 2018
  • Алисевич Евгения Александровна
  • Давлятова Малика Абдимуратовна
  • Митрофанов Михаил Валерьевич
  • Стародубцев Юрий Иванович
  • Ильина Ольга Владимировна
RU2701993C1
СРЕДСТВО ЦВЕТОВОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ 2023
  • Куделькин Владимир Андреевич
  • Лавров Владимир Васильевич
RU2824435C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО СОСТАВА УГОЛЬНОЙ ШИХТЫ ДЛЯ КОКСОВАНИЯ 2006
  • Веревкин Валерий Иванович
  • Турчанинов Евгений Борисович
  • Бурханов Вячеслав Эдуардович
  • Ройзен Леонид Семенович
  • Гайниева Гульфира Ризатдиновна
  • Седых Сергей Владимирович
  • Турчанинов Александр Евгеньевич
  • Никитин Леонид Дмитриевич
RU2307862C1
СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ СЛОЖНОЙ СИСТЕМЫ В ПЕРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ 2020
  • Стародубцев Юрий Иванович
  • Курило Андрей Александрович
  • Вершенник Елена Валерьевна
  • Иванов Сергей Александрович
  • Вершенник Алексей Васильевич
  • Закалкин Павел Владимирович
  • Стародубцев Петр Юрьевич
RU2726027C1
СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ Р-АЛКИЛЬНЫХ РАДИКАЛОВ ГОМОЛОГОВ О-АЛКИЛАЛКИЛФТОРФОСФОНАТОВ 2018
  • Мироненков Олег Вячеславович
  • Лоскутов Анатолий Юрьевич
  • Мироненкова Валентина Владимировна
RU2695039C1
Способ идентификации источника выброса вредных веществ в атмосферу на базе технологии искусственного интеллекта 2023
  • Кычкин Алексей Владимирович
RU2818685C1

Реферат патента 2007 года СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ТЕПЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ РАСПРЕДЕЛЕННОГО ОБЪЕКТА ЗАДАННОЙ ФОРМЫ

Изобретение относится к области контроля температуры объектов с явно выраженной пространственной распределенностью. Сущность: проводят замеры температуры для объекта с циклическим функционированием в каждом цикле в точках, равномерно распределенных по объему объекта и от цикла к циклу. Делят всю генеральную совокупность данных на классы организационно-технологических ситуаций (ОТС). Отсеивают ошибки измерения, обусловленные сомнительными результатами измерений. Моделируют исследуемое поле в каждом классе ОТС. Делят всю совокупность результатов измерений в каждом классе ОТС на две части: обучающие выборки и контрольные выборки. Находят по всем выборкам ошибки моделирования. Настраивают модель по обучающим выборкам отдельно для каждого класса ОТС. Вычисляют полные дисперсии результатов измерений и дисперсий неадекватности по контрольным выборкам отдельно для каждого класса ОТС. Проверяют указанные дисперсии на однородность. Группируют классы ОТС таким образом, чтобы в каждой группе и полные дисперсии, и дисперсии неадекватности были однородны. Причем к числу идентификационных признаков ОТС и классификации экспериментальных и модельных данных относят управляющие и контролируемые возмущающие воздействия, а также краевые условия. Проверку адекватности модели производят отдельно для каждой группы классов ОТС по типовой процедуре с использованием F-критерия Фишера, разработанной для точечных объектов. Технический результат: уменьшение длительности эксперимента. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 292 071 C2

Способ идентификации тепловых параметров распределенного объекта заданной формы, включающий проведение замеров температуры для объекта с циклическим функционированием в каждом цикле в точках, равномерно распределенных по объему объекта и от цикла к циклу, деление всей генеральной совокупности данных на классы организационно-технологических ситуаций, отсеивание ошибок измерения, обусловленных сомнительными результатами измерений, моделирование исследуемого поля в каждом классе организационно-технологических ситуаций, деление всей совокупности результатов измерений в каждом классе организационно-технологических ситуаций на две части: обучающие выборки и контрольные выборки, нахождение по всем выборкам ошибок моделирования, настройку модели по обучающим выборкам отдельно для каждого класса организационно-технологических ситуаций, вычисление полных дисперсий результатов измерений и дисперсий неадекватности по контрольным выборкам отдельно для каждого класса организационно-технологических ситуаций, проверку указанных дисперсий на однородность, группировку классов организационно-технологических ситуаций таким образом, чтобы в каждой группе и полные дисперсии, и дисперсии неадекватности были однородны, причем к числу идентификационных признаков организационно-технологической ситуации и классификации экспериментальных и модельных данных относят управляющие и контролируемые возмущающие воздействия, а также краевые условия, а проверку адекватности модели производят отдельно для каждой группы классов организационно-технологических ситуаций по типовой процедуре с использованием F-критерия Фишера, разработанной для точечных объектов.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2007 года RU2292071C2

СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ТЕПЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ РАСПРЕДЕЛЕННОГО ОБЪЕКТА ЗАДАННОЙ ФОРМЫ И МНОГОКАНАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЕГО ПОЛЕМ ТЕМПЕРАТУРЫ 1993
  • Марценюк М.А.
  • Ощепков А.Ю.
  • Яценко А.В.
RU2110085C1
СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО ПОЛЯ ТЕМПЕРАТУР В АППАРАТЕ С ОБОГРЕВАЮЩЕЙ РУБАШКОЙ 2002
  • Максимов Ю.Я.
RU2246126C2
СПОСОБ ИДЕНТИФИКАЦИИ ТЕПЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ РАСПРЕДЕЛЕННОГО ОБЪЕКТА ЗАДАННОЙ ФОРМЫ И МНОГОКАНАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЕГО ПОЛЕМ ТЕМПЕРАТУРЫ 2003
  • Веревкин В.И.
  • Падалко А.Г.
  • Буинцев В.Н.
  • Атавин Т.А.
  • Оборин М.В.
RU2240593C1
US 4527231 А, 02.07.1985
RU 95110077 A1, 20.06.1997.

RU 2 292 071 C2

Авторы

Веревкин Валерий Иванович

Зельцер Самоил Рафаилович

Галицкая Любовь Владимировна

Атавин Тарас Александрович

Денисов Георгий Васильевич

Турчанинов Александр Евгеньевич

Даты

2007-01-20Публикация

2005-03-22Подача