Спосіб прогнозування технічного стану об’єкта

Реферат: Спосіб прогнозування технічного стану об'єкта, згідно з яким визначають граничні межі допустимого інтервалу змінювання контрольованого параметра об'єкта контролю, здійснюють збір статистичної інформації щодо змінювання випадкових значень контрольованого параметра в процесі експлуатації об'єктів контролю подібного класу, на основі статистичної інформації обчислюють моментні функції відповідного випадкового процесу змінювання контрольованого параметра за множиною реалізацій, з використанням моментних функцій здійснюють канонічне розкладання відповідного випадкового процесу, а в подальшому за допомогою екстраполятора реалізують екстраполяційну процедуру прогнозування майбутніх змін відповідного параметра об'єкта контролю. При цьому визначають прогнозовані значення контрольованого параметра у відповідні майбутні моменти часу за відомими значеннями на інтервалі спостереження, після чого перевіряють прогнозоване значення на належність до допустимого інтервалу змінювання контрольованого параметра, у випадку входження до допустимого інтервалу об'єкт контролю вважають працездатним, а у протилежному випадку фіксують відмову об'єкта контролю, при формуванні канонічного розкладу відповідного випадкового процесу враховують змішані моментні функції будь-якого порядку нелінійності між двома довільними моментами часу, використовують дану апріорну інформацію в подальшому визначенні параметрів екстраполятора, оцінку майбутнього (прогнозованого) значення контрольованого параметра при прогнозуванні обчислюють як нелінійну та оптимальну в середньоквадратичному змісті. Для визначення часового інтервалу фіксації заміряних значень контрольованого параметра на базі зібраної статистичної інформації о значеннях контрольованого параметра будується апроксимаційна функція, за допомогою якої описують процес зміни значень контрольованого параметра об'єкта як функції від часу, обчислюють її частотний спектр, виявляють верхню межу цього спектра, після чого обчислюють потрібний часовий інтервал проміж фіксацією заміряних значень контрольованого параметра. UA 117984 U (12) UA 117984 U UA 117984 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до обчислювальної техніки та інформаційних технологій, зокрема для збору та обробки інформації, а саме для прогнозування технічного стану об'єкта. Спосіб може використовуватися для визначення придатності технічних об'єктів до подальшої експлуатації. Відомий спосіб прогнозування технічного стану об'єкта, який полягає в тому, що здійснюють збір статистичної інформації щодо змінювання випадкових значень контрольованого параметра шляхом вимірювання і записування в регістр n вузлових значень дискретних сигналів (наприклад напруги), задають інтервал прогнозування, на основі інформації стосовно n вузлових значень дискретних сигналів, яку отримують з регістра, визначають відповідні кінцеві різниці контрольованого параметра та ступінь прогнозуючого поліному, згідно з якою за допомогою відповідних схем визначають необхідну кількість часових коефіцієнтів Ньютона та необхідну кількість кінцевих різниць, для заданої точки прогнозу обчислюють необхідні значення часових коефіцієнтів Ньютона, які помножують на відповідні значення кінцевих різниць контрольованого параметра. За допомогою відповідного обчислювального блока на основі останнього сигналу контрольованого параметра, затриманого за допомогою елемента затримки на часовий інтервал At, та на основі сигналів, що сформовані як добутки коефіцієнтів Ньютона на відповідні значення кінцевих різниць, обчислюють прогнозоване значення контрольованого параметра з використанням екстраполюючої формули Ньютона. В подальшому на основі інформації про постійну складову похибки прогнозу, дисперсію похибки вимірювань, дисперсію похибки прогнозу для і-ої моделі прогнозування та дисперсію похибки прогнозу для j-ої моделі прогнозування, що обчислюються для заданого числа вимірювань і числа кроків прогнозування, за допомогою блока аналізу і корекції обчислюють і аналізують повну похибку прогнозу при використанні різних (і, j) моделей прогнозування (тобто при використанні різних ступенів поліномів). На основі аналізу похибки прогнозу уточнюють параметри моделі прогнозування, тобто на основі даних блока аналізу і корекції за допомогою обчислювального блока розраховують прогнозоване значення контрольованого параметра на задану кількість кроків згідно з уточненою моделлю прогнозування. При цьому обчислення прогнозованих значень контрольованого параметра здійснюють на основі тієї ж серії вимірювань, що використовується і для корекції моделі прогнозування [1]. Недоліки відомого способу такі. Для формування моделі прогнозування використовують тільки значення контрольованого параметра конкретного об'єкта, що досліджується, тобто не враховують апріорну інформацію про випадковий процес з попереднього етапу збору і обробки статистичних даних про функціонування різнотипних об'єктів подібного класу, що суттєво обмежує точність прогнозування (екстраполяції). В процесі обчислення прогнозних оцінок є необхідним постійне уточнювання екстраполяційної процедури (порядок поліному, схему часових коефіцієнтів) з урахуванням похибки прогнозу. Застосування методу кінцевих різниць, що поставлено в основу способу прогнозування технічного стану об'єкта, дає змогу використовувати довільну кількість значень контрольованого параметру, що визначається порядком поліному, але кінцеві різниці є лінійними функціями і, таким чином, спосіб не використовує нелінійні зв'язки досліджуваного випадкового процесу, що знижує точність і достовірність прогнозування. Найбільш близьким технічним рішенням, як за суттю, так і за задачею, що вирішується, яке вибране за найближчий аналог (прототип), є спосіб прогнозування технічного стану об'єкта, який полягає в тому, що визначають граничні межі допустимого інтервалу змінювання контрольованого параметра об'єкта контролю, здійснюють збір статистичної інформації щодо змінювання випадкових значень контрольованого параметра в процесі експлуатації об'єкта контролю подібного класу, на основі отриманої статистичної інформації обчислюють моментні функції відповідного випадкового процесу змінювання контрольованого параметра за множиною реалізацій, з використанням моментних функцій здійснюють канонічне розкладання відповідного випадкового процесу, а в подальшому за допомогою екстраполятора реалізують екстраполяційну процедуру прогнозування майбутніх змін відповідного значення контрольованого параметра об'єкта, при цьому визначають прогнозовані значення контрольованого параметра у відповідні майбутні моменти часу за відомими значеннями на інтервалі спостереження, після чого перевіряють прогнозоване значення на належність до допустимого інтервалу змінювання контрольованого параметра, у випадку входження до допустимого інтервалу об'єкт контролю вважають працездатним, а у протилежному випадку фіксують відмову об'єкта контролю, при формуванні канонічного розкладу відповідного випадкового процесу враховують змішані моментні функції будь-якого порядку нелінійності між двома довільними моментами часу, використовують дану апріорну інформацію в подальшому визначенні параметрів екстраполятора, оцінку майбутнього значення контрольованого 1 UA 117984 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 параметра при прогнозуванні обчислюють як нелінійну та оптимальну в середньоквадратичному змісті [2]. Недоліком способу, який вибрано за найближчий аналог (прототип), є те, що відсутнє обґрунтоване визначення часового інтервалу фіксації заміряних значень контрольованого параметра, внаслідок чого існує певна ймовірність або фіксувати занадто часто, що приведе до перевитрат ресурсу обладнання, яке здійснює виміри та фіксацію значень контрольованого параметра, або, якщо заміри значень контрольованого параметра здійснюють рідко, виходу значень контрольованого параметра за межі допуску, що приведе до відмови об'єкта. В основу корисної моделі поставлена задача шляхом усунення недоліків прототипу забезпечити обґрунтоване визначення часового інтервалу фіксації заміряних значень контрольованого параметра об'єкта з метою підвищення вірогідності прогнозу технічного стану об'єкта, запобігти надлишковій або недостатній фіксації значень контрольованого параметра об'єкта, скоротити трудомісткість та тривалість робіт з фіксації значень контрольованого параметра об'єкта, усунути можливість раптового виникнення поступової відмови технічного об'єкта. Суть корисної моделі полягає у способі прогнозування технічного стану об'єкта, що забезпечує підвищення вірогідності прогнозу технічного стану об'єкта, який полягає в тому, що здійснюють визначення часового інтервалу фіксації заміряних значень контрольованого параметра об'єкта на базі зібраної статистичної інформації про значення контрольованого параметра об'єкта шляхом побудування апроксимаційної функції, за допомогою якої описують процес зміни контрольованого параметра як функції від часу, обчислюють її частотний спектр, виявляють верхню межу цього спектра, після чого обчислюють потрібний часовий інтервал проміж фіксацією заміряних значень контрольованого параметра об'єкта. Порівняльний аналіз способу, що заявляється, з відомими способами дозволяє зробити висновок, що спосіб прогнозування технічного стану об'єкта, який заявляється, відрізняється тим, що додатково для визначення часового інтервалу фіксації заміряних значень контрольованого параметра об'єкта на базі зібраної статистичної інформації про значення контрольованого параметра здійснюють побудування апроксимаційної функції, за допомогою якої описують процес зміни контрольованого параметра об'єкта як функції від часу, обчислюють її частотний спектр, виявляють верхню межу цього спектра, після чого обчислюють потрібний часовий інтервал проміж фіксацією заміряних значень контрольованого параметра об'єкта. Таким чином, спосіб прогнозування технічного стану об'єкта, що заявляється, відповідає критерію корисної моделі «новизна». Спосіб прогнозування технічного стану об'єкта здійснюється таким чином. До обладнання для прогнозування технічного стану об'єкта додатково включають обчислювач з реалізації теореми Котельникова. За допомогою обчислювача на базі зібраної статистичної інформації про значення контрольованого параметра об'єкта здійснюють побудування апроксимаційної функції, яка є моделлю процесу поступової зміни в часі контрольованого параметра. Після отримання апроксимаційної функції здійснюють обчислювання частотного спектра апроксимаційної функції та виявляють верхню межу цього спектра частоту F. Ґрунтуючись на розрахованому значенні частоти F, згідно з теоремою Котельникова, обчислюють потрібний часовий інтервал проміж фіксацією заміряних значень контрольованого параметра об'єкта At = 1/2F, тобто дискретність фіксації. Підвищення ефективності застосування способу прогнозування технічного стану об'єкта, що заявляється, у порівнянні з прототипом досягається тим, що при запропонованому способі підвищується вірогідність прогнозу технічного стану об'єкта, обґрунтовується часовий інтервал фіксації заміряних значень контрольованого параметра об'єкта, усовується можливість раптового виникнення відмови технічного об'єкта, скорочується трудомісткість та тривалість робіт з фіксації значень контрольованого параметра об'єкта. 50 Джерела інформації 1. Патент РФ № 2409827, опублікований в бюлетені № 2, 2011 - аналог 2. Патент України UA 73885 U «Спосіб прогнозування технічного стану об'єктів», опублікований в бюлетені № 19 від 10.10.2012 - прототип. 55 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 Спосіб прогнозування технічного стану об'єкта, згідно з яким визначають граничні межі допустимого інтервалу змінювання контрольованого параметра об'єкта контролю, здійснюють збір статистичної інформації щодо змінювання випадкових значень контрольованого параметра 2 UA 117984 U 5 10 15 20 в процесі експлуатації об'єктів контролю подібного класу, на основі статистичної інформації обчислюють моментні функції відповідного випадкового процесу змінювання контрольованого параметра за множиною реалізацій, з використанням моментних функцій здійснюють канонічне розкладання відповідного випадкового процесу, а в подальшому за допомогою екстраполятора реалізують екстраполяційну процедуру прогнозування майбутніх змін відповідного параметра об'єкта контролю, при цьому визначають прогнозовані значення контрольованого параметра у відповідні майбутні моменти часу за відомими значеннями на інтервалі спостереження, після чого перевіряють прогнозоване значення на належність до допустимого інтервалу змінювання контрольованого параметра, у випадку входження до допустимого інтервалу об'єкт контролю вважають працездатним, а у протилежному випадку фіксують відмову об'єкта контролю, при формуванні канонічного розкладу відповідного випадкового процесу враховують змішані моментні функції будь-якого порядку нелінійності між двома довільними моментами часу, використовують дану апріорну інформацію в подальшому визначенні параметрів екстраполятора, оцінку майбутнього (прогнозованого) значення контрольованого параметра при прогнозуванні обчислюють як нелінійну та оптимальну в середньоквадратичному змісті, який відрізняється тим, що для визначення часового інтервалу фіксації заміряних значень контрольованого параметра на базі зібраної статистичної інформації о значеннях контрольованого параметра будується апроксимаційна функція, за допомогою якої описують процес зміни значень контрольованого параметра об'єкта як функції від часу, обчислюють її частотний спектр, виявляють верхню межу цього спектра, після чого обчислюють потрібний часовий інтервал проміж фіксацією заміряних значень контрольованого параметра. Комп’ютерна верстка М. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3