سمینار برق طراحی و نوسازی شبکه های ابزار دقیق

سمینار برق طراحی و نوسازی شبکه های ابزار دقیق

لطفا از این پروژه در راستای تکمیل تحقیقات خود و در صورت کپی برداری با ذکر منبع استفاده نمایید.

چکیده: 

طراحی شبکه سنسور اولیه برای سیستم های مونیتورینگ مبتنی بر اصلاح داده ها شامل جایابی بهینه سنسورها برای برآوردن دقت از پیش تعریف شده، دقت باقیمانده و محدودیت هایی برای دستیابی به مینیمم هزینه شبکه سنسور بود. یک فرمول بندی موجود از طراحی شبکه سنسور با هزینه بهینه mixed integer nonlinear می باشد که با استفاده از یک الگوریتم جستجوی درختی با برخی خواص محدودیتی حل می شود. اگرچه متد جستجوی درختی، بهینه سازی کلی را ضمانت می کند، اما برای انجام محاسباتی خوب برای مسائلی با اندازه متوسط، دچار خطا می شود و روی هم رفته در مسائلی با اندازه های بزرگ، خطا دارد. با مسائلی مشابه از این قبیل هنگامی روبرو می شویم که از یک فرمول بندی MILP استفاده کنیم. بدینسان حوزه ای برای به کارگیری الگوریتم های ژنتیک مجددا در نظر گرفته شد. در این سمینار، یک الگوریتم دیگر طراحی شبکه سنسور بر مبنای تئوری گراف ارائه می دهیم که بهینه سازی کلی را ضمانت می کند و سریع تر از شیوه های جستجوی درختی موجود می باشد.

مقدمه 

در صنایع فرآیند و کارخانجات صنعتی، پیشرفت زیادی به منظور تولید محصولات با کیفیت بالاتر برای کاهش نرخ های عدم قبول (رد) محصولات معیوب و برای برآورده کردن فزاینده ایمنی های شدید (دقیق) و تنظیمات محیطی صورت گرفته است. عملیات های فرآیندی که در یک زمان به نظر قابل قبول می رسند، دیگر مناسب نمی باشند. برای رسیدن به استانداردهای بالاتر، فرآیندهای صنعتی مدرن حاوی تعداد زیادی از متغیرهای عملیاتی تحت کنترل حلقه بسته می باشند. کنترل کننده های فرآیند استاندارد (کنترل کننده های PID، کنترل کننده های مدل پیش بین و غیره). برای حفظ و نگهداری رضایت بخش عملیات ها به وسیله جبران اثرات اختلالات و تغییر دادن رخداد در فرآیند طراحی می شوند. در حالی که این کنترل کننده ها می توانند انواع بسیاری از اختلالات را جبران کنند. تغییراتی در فرآیند وجود دارند که کنترل کننده ها نمی توانند به طور مناسب با آن رفتار کنند. این تغییرات خطاها نامیده می شوند. به صراحت یک خطا به صورت یک انحراف غیرمجاز از حداقل یک خصوصیت ویژه یا متغیر سیستم، تعریف می شود. انواعی از خطاهای رخداده در سیستم های صنایع شامل تغیرات پارامتر فرآیند، تغییرات پارامتر، مسائل (مشکلات)  actuator و مشکلات سنسور می باشد. آلودگی کاتالیزور و مسدود شدن heat exchanger مثال هایی از تغییرات پارامتر فرآیند می باشد. تغییر پارامتر اختلال می تواند یک تغییر خیلی زیادی در غلظت جریان تغذیه فرآیند یا در دمای محیط باشد. یک مثال از مشکل محرک، ولو دارای چسبندگی می باشد و سنسوری که اندازه گیری های بایاس شده تولید می کند، یک مثال از مشکل سنسور می باشد. برای اطمینان از اینکه عملیات های فرآیند، مشخصات عملکردی را برآورده می سازند، خطاها در فرآیند نیاز به آشکارسازی، تشخیص و حذف شدن دارند. این کارها مربوط به مونیتورینگ فرآیند می باشند. کنترل فرآیند آماری (SPC) نتایج یکسانی را به عنوان مونیتورینگ فرآیند آدرس دهی می کند، اما برای اجتناب از اشتباه با کنترل فرآیند استاندارد، متدهای نامبرده شده در این متن، به عنوان متدهای مونیتورینگ فرآیند شناخته خواهند شد. هدف از مونیتورینگ فرآیند، اطمینان از موفقیت عملیات های طرح شده با شناختن ناهنجاری های رفتاری می باشد. با نگهداشتن اطلاعات نه تنها اپراتور پلنت و پرسنل نگهداری را از وضعیت های فرآیند بهتر آگاه می کند بلکه همچنین به آنها برای انجام اقدامات ثمربخش مناسب به منظور از بین بردن (حذف) رفتار غیر نرمال از فرآیند کمک می کند. به عنوان یک نتیجه از مونیتورینگ فرآیند مناسب زمان افت به حداقل می رسد، ایمنی عملیات های پلنت بهبود می یابد و هزینه های صنعتی (تولید) کاهش می یابد. از آنجائی که سیستم های صنعتی به طور بسیار زیادی مجتمع و پیچیده می باشند، خطاهای رخداده در فرآیندهای مدرن چالش هایی را برای مونیتورینگ به وجود می آورد که به آسانی با استفاده از نمودارهای کنترلی تک متغیری آدرس دهی نمی شوند. ضعف های نمودارهای کنترلی تک متغیری برای آشکارسازی خطاها در فرآیندهای چندمتغیری، منجر به موجی از نشریات تحقیقی متمرکز شده روی توسعه متدهای بهتر برای مونیتورینگ فرآیند شده است. این رشد فعالیت تحقیقاتی می تواند همچنین بازگوی این واقعیت باشد که سیستم های صنعتی به سختی به وسیله ابزار دقیق تنظیم می شوند و منجر به کمیت های بزرگتری از داده های در دسترس برای استفاده در مونیتورینگ فرآیند می شوند و آن هم کامپیوترهای مدرن را قوی تر می کند. دسترس پذیری داده های جمع آوری شده، در طول شرایط (حالات) عملیاتی و خطای مختلف برای مونیتورینگ فرآیند ضروری است. ظرفیت ذخیره سازی و سرعت محاسباتی کامپیوترهای مدرن، الگوریتم های مونیتورینگ فرآیند را در محاسبه، هنگامی که به کمیت های بزرگی از داده ها اعمال می شوند، توانا می سازد.