Онлайн-модель
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( октябрь 2011 г. ) |
Онлайн -модель — это математическая модель, которая отслеживает и отражает предприятие или процесс в режиме реального времени и которая реализована с некоторой формой автоматической адаптивности для компенсации ухудшения модели с течением времени.
Связь с другими видами моделей
[ редактировать ]Онлайн-модель также иногда называют «онлайн-симулятором». [1] [2] или «онлайн-система». [3]
Онлайн-модель связана с концепцией моделирования в реальном времени , поскольку онлайн-модель по определению работает в реальном времени . И наоборот, моделирование в реальном времени не обязательно является онлайн-моделью, поскольку оно по определению не требует адаптивности ни по состояниям, ни по параметрам.
Хотя многие модели корректируются для лучшего соответствия историческим данным, традиционно это делается в ходе кампаний или на этапе первоначального проектирования, и часто это делается либо вручную, либо с помощью комбинации математических и ручных методов. Напротив, онлайн-модели включают в себя некоторые автоматические процедуры адаптации к новым данным процесса.
Предыстория и контекст
[ редактировать ]Онлайн-модели — это аспект моделирования процесса , который использует методы оценки, чтобы гарантировать, что состояние и параметры модели процесса как можно ближе соответствуют реальному предприятию.
Причины, по которым может потребоваться использование моделей в Интернете, включают в себя невозможность найти автономные данные для всего диапазона рабочих условий или то, что процесс меняется во времени. . [4]
Оценка параметров также может использоваться как метод выявления влияния эффектов, которые не моделируются явно, и в этом случае параметрам может потребоваться принять значения, отличающиеся от значений из учебника или таблицы.
Использование
[ редактировать ]Онлайн-модель, как она определена здесь, обладает тем полезным свойством, что она очень похожа на реальную установку, и по этой причине онлайн-модель может в любое время использоваться для оценки запланированных изменений в операциях, либо для управления, для оптимизации, а также для различных эксплуатационных задач. быть выполнено. Затем его можно использовать, среди прочего, для мониторинга в реальном времени, устранения узких мест или модернизации предприятия. [5] или для анализа «что, если».
Анализ тенденций изменения расчетных параметров и состояний в обновленной модели с течением времени сам по себе может быть полезен для обнаружения ошибок или событий, которые произошли во время работы и повлияли на установку.
Техники
[ редактировать ]Концепции онлайн-моделей берут свое начало в технике управления .
Онлайн-модели имеют три общие черты:
- подача в модель тех же сигналов управления и возмущений, которые подаются на установку,
- синхронизация симуляционных часов с реальными часами и
- адаптивность: корректировка состояний и/или параметров через регулярные промежутки времени посредством обратной связи по результатам измерений.
Одним из важных аспектов внедрения модели в онлайн является оценка параметров . В некотором смысле параметры онлайн-модели должны соответствовать реальному заводу, чтобы модель была полезным аналогом. идентификации и Теория оценки систем описывает методы оценки значений неизвестных параметров.
Используя наблюдатели, такие как фильтр Калмана или средство оценки скользящего горизонта, можно выполнять оценку состояния , обновляя состояние модели, чтобы гарантировать, что измеренные и смоделированные выходные данные остаются как можно ближе с течением времени.
Можно объединить оценку состояния и параметров, например, используя расширенный фильтр Калмана.
Математические модели процессов можно использовать для проектирования на этапе проектирования перед строительством всей технологической установки или ее части, но на этом этапе модели невозможно вывести в онлайн-режим, поскольку отсутствуют данные о процессе, которые можно было бы передать в модель. Однако после того, как установка построена и введена в эксплуатацию, возникает соблазн повторно использовать модель, использованную на этапе проектирования, для задач эксплуатации, управления и оптимизации. Повторное использование моделей таким образом часто называют «симуляторами жизненного цикла». [5] [6]
Альтернативный способ получить онлайн-модель — создать ее для этой цели с нуля. Преимущество этого подхода заключается в том, что такие вопросы, как сложность и скорость моделирования, можно адаптировать к потребностям онлайн-использования.
Приложения
[ редактировать ]Онлайн-модели используются в
- прогнозирование погоды , где используемые методы часто называют ассимиляцией данных ,
- моделирование резервуара , где используемые методы часто называют (автоматическим) сопоставлением истории,
- управление на основе модели, например, управление с прогнозированием нелинейной модели , где адаптивность состояний и параметров модели часто вводится с помощью расширенного фильтра Калмана , [7] и в
- моделирование процессов , где такие модели иногда называют «симуляторами жизненного цикла». [5] [6]
- ^ «SIMONE Research Group sro – Решения для моделирования и оптимизации в газовой промышленности» .
- ^ Дэвис, Уэйн Дж. (1998). «Онлайн-моделирование: необходимость и меняющиеся требования к исследованиям». Справочник по моделированию : 465–516. дои : 10.1002/9780470172445.ch13 . ISBN 9780470172445 .
- ^ «Дом — OnePetro» .
- ^ Феррейра, премьер-министр; Руано, А.Е. (2009). «Онлайн-методы скользящего окна для адаптации модели процесса». Транзакции IEEE по приборостроению и измерениям . 58 (9): 3012–3020. Бибкод : 2009ITIM...58.3012F . дои : 10.1109/TIM.2009.2016818 . S2CID 10208714 .
- ^ Jump up to: а б с http://www.ivt.ntnu.no/ept/fag/tep4215/innhold/LNG%20Conferences/2007/fscommand/PS7_3_Skjerven_s.pdf [ только URL-адрес PDF ]
- ^ Jump up to: а б «Дом — OnePetro» .
- ^ «Кибернетика АС – Модельно-ориентированные системы управления для перерабатывающей промышленности» . Архивировано из оригинала 25 апреля 2012 г. Проверено 11 октября 2011 г.