Стохастическое моделирование производственных систем на основе данных для устойчивого управления энергетикой

Аннотация

Актуальность: вопрос снижение воздействия производственных предприятий на окружающую среду за счет устойчивого повышения энергоэффективности является важнейшим. Этим подчеркивается важность технологий энергосбережения для достижения энергоэффективности и представлена новая система управления, основанная на данных для оптимизации энергопотребления в сложных системах. Это исследование особенно актуально для сообщества системных инженеров, поскольку оно исследует использование машинного обучения, в частности гауссовских процессов, для моделирования и контроля энергопотребления в производственных системах.

Цель: разработать и продемонстрировать новый подход к повышению энергоэффективности производственных систем с использованием машинного обучения, в частности, регрессии гауссовых процессов (GPR). Цель исследования - сопоставить динамику, сложность и взаимосвязанные показатели энергопотребления производственных машин и применить эту модель в рамках модели прогнозирующего управления (MPC) для достижения оптимизированных решений по энергосбережению.

Методы:  построение модели с использованием регрессии гауссовых процессов на основе ретроспективных данных датчиков, собранных с производственных машин. Эта модель отражает динамику и структуру энергопотребления машин. Затем георадарная модель интегрируется в модельный прогнозирующий контур управления для выработки оптимальных управляющих воздействий, которые минимизируют потребление энергии на каждом временном шаге управления. Для демонстрации эффективности предложенного метода приводится числовой пример.

Результаты: предлагаемый подход к моделированию на основе георадара эффективен при выявлении возможностей энергосбережения и количественной оценке их потенциала. Модель предоставляет область доверия с 95%-ной достоверностью, что позволяет выявить не решаемые ранее проблемы в области энергосбережения. Исследование показывает, что этот подход может послужить ценным инструментом для компаний с установленными программами повышения энергоэффективности, предлагая новые перспективы для её дальнейшего повышения.