Метою даної роботи є розробка інформаційного та програмного забезпечення ідентифікації технічного стану ГПА як об'єкта керування на основі алгоритму комплексної оцінки технічного стану, що базується на методах штучного інтелекту та методах поглибленого аналізу даних, з мінімізацією часу ідентифікації і дасть змогу підвищити ефективність функціонування як ГПА, так і системи автоматизованого керування в цілому. Для досягнення поставленої мети передбачено вирішення таких задач: ? аналіз літературних джерел з питань побудови процесу ідентифікації технічного стану ГПА, застосування методів поглибленого аналізу даних та методів штучного інтелекту, сучасного стану розвитку автоматизованих систем вібродІагностики та вібраційного захисту газоперекачувальних агрегатів; ? порівняльний аналіз ефективності методів штучного інтелекту для вирішення задачі класифікації та аналіз ефективності методів поглибленого аналізу даних при роботі з технологічними параметрами процесу компримування природного газу, які мають різний характер зміни в часі; ? розробка методу мінімізації часу ідентифікації технічного стану, що базується на врахуванні інформаційної цінності результатів опрацювання окремих параметрів технологічного процесу різними методами; ? розробка комплексного методу розпізнавання імпульсів певної форми у структурі параметрів технологічного процесу на основі вейвлета, згенерованого за формою шуканого імпульсу; ? розробка концепції адаптивного клієнта у складі клієнт-серверної архітектури, на базі якої функціонує інформаційне та програмне забезпечення; ? розроблення та програмна реалізація методу та алгоритму процесу ідентифікації технічного стану ГПА з урахуванням результатів роботи алгоритму мінімізації часу ідентифікації та алгоритму, що реалізує концепцію адаптивного клієнта; ? розроблення методу вибору апаратного забезпечення блоку ідентифікації технічного стану у складі автоматизованої системи керування за критерієм відношення ціни та якості; ? синтез та реалізація структури інформаційного та програмного забезпечення Ідентифікації технічного стану ГПА у складі автоматизованої системи керування, а також розроблення доступного та інтуїтивно зрозумілого графічного інтерфейсу користувача. ЗМІСТ ВСТУП 6 Розділ 1. СУЧАСНИЙ СТАН ПРОБЛЕМИ ІДЕНТИФІКАЦІЇ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ ГАЗОПЕРЕКАЧУВАЛЬНИХ АГРЕГАТІВ ЯК ОБ'ЄКТІВ КЕРУВАННЯ 14 1.1. Процес функціонування газоперекачувального агрегату як об'єкт дослідження у задачі ідентифікації технічного стану 14 1.2. Загальна характеристика процесу ідентифікації технічного стану об'єктів керування 21 1.2.1. Методи поглибленого аналізу даних (data mining) технологічних параметрів та їх застосування для вирішення задачі ідентифікації технічного стану об'єктів керування 23 1.2.2. Аналіз алгоритмів машинного навчання для вирішення задач класифікації в процесі ідентифікації технічних станів 37 1.3. Аналіз методів та засобів вібраційного контролю і захисту ГПА 40 1.4. Вибір і обґрунтування напрямку досліджень 43 Розділ 2. ІДЕНТИФІКАЦІЯ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ ГАЗОПЕРЕКАЧУВАЛЬНИХ АГРЕГАТІВ ШЛЯХОМ ОПРАЦЮВАННЯ ДАНИХ МЕТОДАМИ ПОГЛИБЛЕНОГО АНАЛІЗУ 45 2.1. Методика отримання експериментальних даних 45 2.1.1. Методика отримання експериментальних даних з газоперекачувального агрегату типу ГПА-10-01 45 2.1.2. Експериментальні дані для тестування методів обробки миттєвих значень вібраційних даних 48 2.2. Методи ідентифікації технічного стану газоперекачувального агрегату на основі аналітичної інформації 51 2.2.1. Застосування алгоритмів машинного навчання в процесі попередньої обробки та візуалізації даних 51 2.2.2. Порівняльний аналіз ефективності алгоритмів машинного навчання у вирішенні задачі класифікації 54 2.3. Дослідження методів аналізу первинних даних для отримання інформації про стан газоперекачувального агрегату як об'єкта керування 59 2.3.1. Статистичні характеристики параметрів технологічного процесу 60 2.3.2. Застосування ентропійних оцінок у задачі ідентифікації технічних станів 64 2.3.3. Фур'є-аналіз та кепстральний аналіз у задачі ідентифікації технічного стану 71 2.3.4. Застосування вейвлет-аналізу для обробки діагностичних даних 77 2.3.5 Метод генерування специфічного вейвлета для обробки експериментальних даних 83 2.3.6 Аналіз експериментальних даних методом виділення емпіричних компонент 88 2.4. Удосконалення процесу ідентифікації технічних станів газоперекачувальних агрегатів з урахуванням ентропійних оцінок 92 Висновки до другого розділу 97 Розділ 3. РОЗРОБЛЕННЯ КОМПЛЕКСНОГО МЕТОДУ ПОГЛИБЛЕНОГО АНАЛІЗУ ДАНИХ ДЛЯ ІДЕНТИФІКАЦІЇ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ ГАЗОПЕРЕКАЧУВАЛЬНОГО АГРЕГАТУ 99 3.1. Комплексний метод ідентифікації технічного стану газоперекачувальних агрегатів 99 3.2. Використання концепції адаптивного клієнта для мінімізації часу ідентифікації технічного стану ГПА типу ГПА-10-01 102 3.3. Алгоритм аналізу технічного стану газоперекачувального агрегату як об'єкта керування 108 3.3.1 Схема зберігання та руху даних 108 3.3.2 Формування висновку про технічний стан газоперекачувального агрегату 111 Висновки до третього розділу 115 Розділ 4. РОЗРОБКА СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ ІНФОРМАЦІЙНОГО TA ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ПРОЦЕСУ ІДЕНТИФІКАЦІЇ ТЕХНІЧНОГО СТАНУ ГАЗОПЕРЕКАЧУВАЛЬНОГО АГРЕГАТУ ЯК ОБ'CKTA КЕРУВАННЯ 116 4.1. Апаратне забезпечення та програмні засоби реалізації блоку ідентифікації технічного стану газоперекачувального агрегату 116 4.2. Проектування структури програмного забезпечення ідентифікації технічного стану газоперекачувального агрегату 126 4.3. Графічний інтерфейс користувача 127 4.4. Функціонування розробленої системи в режимі ідентифікації технічного стану газоперекачувального агрегату 134 4.4.1. Ідентифікація технічного стану за даними параметрів обертового процесу на фізичній моделі 134 4.4.2. Ідентифікація технічного стану газоперекачувального агрегату як об'єкта керування 137 4.4.3. Впровадження інформаційного та програмного забезпечення ідентифікації технічного стану ГПА як об'єкта керування 138 Висновки до четвертого розділу 139 ВИСНОВКИ 141 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 143 ДОДАТКИ 161