Спосіб контролю та прогнозування технічного стану об’єкта

Реферат: Спосіб контролю та прогнозування технічного стану об'єкта, згідно з яким в вимірювальному пристрої з інформаційного сигналу виділяють та вимірюють значення ряду параметрів, які характеризують технічний стан об'єкта, що контролюється. Здійснюють обчислення середнього значення параметрів в кожному вимірюванні, обчислюють загальне середнє значення параметрів при кожному вимірюванні, розраховують коефіцієнти парних кореляцій параметрів та будують кореляційну матрицю. Значення параметрів, що вимірювані, та значення статистичних характеристик, що розраховані, фіксують в пристрої пам'яті, в якому також зберігаються еталонні та гранично допустимі значення параметрів, в обчислюваному пристрої здійснюють оцінку загальностей, ґрунтуючись на розрахунку квадрата множинної кореляції для кожного параметра. Здійснюють побудування редукованої кореляційної матриці. Розраховують коефіцієнти факторних загрузок та отримують матрицю факторного відображення, на базі якої розраховують дисперсії кожного фактора та частки дисперсій кожного параметра із факторів з урахуванням їх взаємозв'язку. Визначають коефіцієнти пріоритетності параметрів, в пристрої аналізу та вибору параметрів здійснюють вибір найбільш інформативної сукупності параметрів на базі оцінки пріоритетності, які порівнюють з еталонними та гранично допустимими значеннями параметрів в пристрої порівняння. З отриманих даних здійснюють оцінку технічного стану об'єкта та прогнозування технічного стану на певний інтервал часу за допомогою пристрою для прогнозування. До обладнання для контролю та прогнозування технічного стану об'єкта додатково включають обчислювач з реалізації перевірки стаціонарності контрольованого процесу, що описується моделлю зміни значень параметрів шляхом проведення розрахунку першої похідної та її порівняння з нулем. Якщо перша похідна рівна або незначно більше нуля, то модель не корегується, а якщо перша похідна значно більше нуля, то здійснюють корегування моделі. UA 121971 U (12) UA 121971 U UA 121971 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до обчислювальної техніки та інформаційних технологій, зокрема для збору та обробки інформації, а саме для контролю та 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. 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 уточнення 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 аналогом як за суттю, так і за задачею, що вирішується, є спосіб контролю та прогнозування технічного стану об'єкта [2], який полягає в тому, що у вимірювальному пристрої з інформаційного сигналу виділяють і вимірюють ряд параметрів, що характеризують технічний стан контрольованого об'єкта, в обчислювальному пристрої роблять обчислення середнього значення параметрів у кожному вимірі, обчислюють загальне середнє значення параметрів за кількістю вимірів, розраховують відхилення параметрів від загального середнього при кожному вимірі, розраховують коефіцієнти парних кореляцій параметрів і будують кореляційну матрицю, обмірювані значення параметрів і розраховані статистичні характеристики записують у пристрій пам'яті, де також зберігають еталонні й гранично припустимі параметри, в обчислювальному пристрої по команді пристрою керування здійснюють оцінку загальностей на основі розрахунку квадрата множинної кореляції для кожного параметра, здійснюють побудову скороченої кореляційної матриці, визначають фактори за допомогою методу факторного аналізу, розраховують коефіцієнти факторних навантажень і одержують матрицю факторного відображення, на основі якої обчислюють дисперсії кожного фактора та частки дисперсій кожного параметра за факторами з урахуванням їх взаємозв'язку, визначають коефіцієнти пріоритетності параметрів, у пристрої аналізу та вибору параметрів здійснюють вибір найбільш інформативної сукупності параметрів на основі оцінки пріоритетності, які порівнюють із еталонними й гранично припустимими параметрами у 1 UA 121971 U 5 10 15 20 25 30 35 пристрої порівняння, за отриманими результатами здійснюють оцінку і прогнозування технічного стану об'єкта на певний інтервал часу. Недоліком найближчого аналога, є те, що відсутня можливість його застосування у випадку певної нестаціонарності контрольованого процесу, що приведе до суттєвих помилок при здійсненні контролю та прогнозування технічного стану. В основу корисної моделі поставлена задача шляхом усунення недоліків найближчого аналога забезпечити адекватність моделі контрольованого процесу та внаслідок цього більш високу точність визначених та розрахованих параметрів. Поставлена задача вирішується тим, що у способі контролю та прогнозування технічного стану об'єкта, що забезпечує підвищення точності та вірогідності контролю та прогнозу технічного стану об'єкта, який полягає в тому, що після кожної ітерації з вимірювання значень параметрів та розрахунку статистичних даних здійснюють порівняння з еталонними та гранично допустимими значеннями параметрів, потім здійснюють перевірку стаціонарності контрольованого процесу, що описується моделлю зміни значень параметрів, шляхом проведення розрахунку першої похідної та її порівняння з нулем, і якщо перша похідна рівна або незначно більше нуля, то модель не корегується, якщо перша похідна значно більше нуля, то здійснюють корегування моделі. Порівняльний аналіз способу, що запропоновано, з відомими способами дозволяє зробити висновок, що у способі контролю та прогнозуванні технічного стану об'єкта додатково для визначення адекватності моделі у випадку нестаціонарності процесу проводять розрахунок першої похідної та її порівняння з нулем, і якщо перша похідна рівна або незначно більше нуля, модель не корегується, якщо перша похідна значно більше нуля, здійснюють корегування моделі. Спосіб контролю та прогнозування технічного стану об'єкта здійснюють таким чином. До обладнання для контролю та прогнозування технічного стану об'єкта додатково включають обчислювач з реалізації перевірки стаціонарності контрольованого процесу, що описується моделлю зміни значень параметрів шляхом проведення розрахунку першої похідної та її порівняння з нулем, і якщо перша похідна рівна або незначно більше нуля, то модель не корегується, якщо перша похідна значно більше нуля, то здійснюють корегування моделі. У запропонованому способі збільшуються можливості його застосування у випадках нестаціонарності контрольованого процесу, що приведе до зниження помилок та підвищенні вірогідності при здійсненні контролю та прогнозування технічного стану об'єкту. Джерела інформації: 1. Патент РФ №2409827, опублікований в 2011, - аналог. 2. Патент РФ №2424553, опублікований в 2011, - найближчий аналог. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 60 Спосіб контролю та прогнозування технічного стану об'єкта, згідно з яким в вимірювальному пристрої з інформаційного сигналу виділяють та вимірюють значення ряду параметрів, що характеризують технічний стан об'єкта, що контролюється, здійснюють обчислення середнього значення параметрів в кожному вимірюванні, обчислюють загальне середнє значення параметрів при кожному вимірюванні, розраховують коефіцієнти парних кореляцій параметрів та будують кореляційну матрицю, значення параметрів, що вимірювані, та значення статистичних характеристик, що розраховані, фіксують в пристрої пам'яті, в якому також зберігаються еталонні та гранично допустимі значення параметрів, в обчислюваному пристрої здійснюють оцінку загальностей, ґрунтуючись на розрахунку квадрата множинної кореляції для кожного параметра, здійснюють побудування редукованої кореляційної матриці, визначають фактори за допомогою методу факторного аналізу, розраховують коефіцієнти факторних загрузок та отримують матрицю факторного відображення, на базі якої розраховують дисперсії кожного фактора та частки дисперсій кожного параметра із факторів з урахуванням їх взаємозв'язку, визначають коефіцієнти пріоритетності параметрів, в пристрої аналізу та вибору параметрів здійснюють вибір найбільш інформативної сукупності параметрів на базі оцінки пріоритетності, які порівнюють з еталонними та гранично допустимими значеннями параметрів в пристрої порівняння, з отриманих даних здійснюють оцінку технічного стану об'єкта та прогнозування технічного стану на певний інтервал часу за допомогою пристрою для прогнозування, який відрізняється тим, що до обладнання для контролю та прогнозування технічного стану об'єкта додатково включають обчислювач з реалізації перевірки стаціонарності контрольованого процесу, що описується моделлю зміни значень параметрів шляхом проведення розрахунку першої похідної та її порівняння з нулем, і якщо перша похідна рівна або 2 UA 121971 U незначно більше нуля, то модель не корегується, якщо перша похідна значно більше нуля, то здійснюють корегування моделі. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак 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