[go: up one dir, main page]

RU2758638C1 - Method for monitoring and controlling a stochastic system with an unbiased asymmetric target density of the output parameter distribution - Google Patents

Method for monitoring and controlling a stochastic system with an unbiased asymmetric target density of the output parameter distribution Download PDF

Info

Publication number
RU2758638C1
RU2758638C1 RU2021106104A RU2021106104A RU2758638C1 RU 2758638 C1 RU2758638 C1 RU 2758638C1 RU 2021106104 A RU2021106104 A RU 2021106104A RU 2021106104 A RU2021106104 A RU 2021106104A RU 2758638 C1 RU2758638 C1 RU 2758638C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
distribution
output parameter
entropy
asymmetric
state
Prior art date
Application number
RU2021106104A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Германович Полосин
Original Assignee
Виталий Германович Полосин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Виталий Германович Полосин filed Critical Виталий Германович Полосин
Priority to RU2021106104A priority Critical patent/RU2758638C1/en
Priority to PCT/RU2021/000328 priority patent/WO2022191733A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2758638C1 publication Critical patent/RU2758638C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

FIELD: monitoring systems.SUBSTANCE: invention relates to methods for organizing monitoring and control over a stochastic system with an unbiased asymmetric target density of the output parameter distribution and can be used in monitoring and control systems of various dynamic systems with chaotic properties. Based on the registration of the state of the object and the formation of the values of the sample parameter, the coordinates of the entropy-parametric space of shape features for the asymmetric unbiased density of the output parameter distribution are determined. To ensure the uniformity of optimal control at various points of the entropy-parametric space, the formation of the space of the optimal state of the system is carried out. The unification of data near various optimal states of the system when choosing the model form is achieved by setting the boundary of the control zone, determining the normalized position coordinates for the distribution of the output parameter in the space of signs of the optimal state of the system, determining the criterion for the state of the system and determining the coordinates of the position of possible models in the space of signs of the optimal state. Minimization of the mismatch of the entropy-parametric potential of the asymmetric distribution of the output parameter of the stochastic system relative to the optimal state is provided by means of a targeted correction of the distribution law and the formation of a control action to correct the connections of the stochastic system, which provides control of the scale of the distribution model of the system. Continuous recording of the parameters of the output parameter distribution preserves the possibility of restoring the state of the system during analysis. Visualization of processes is achieved by mapping the state of a stochastic system in the entropy-parametric space of features of the output parameter.EFFECT: increase in the stability of the functioning of a stochastic system by monitoring and controlling the shape and scale parameters of an unbiased asymmetric distribution density of the output parameter.1 cl, 13 dwg

Description

Изобретение относится к способам организации мониторинга и контроля над стохастической системой при несмещённой несимметричной целевой плотности распределения выходного параметра и может быть использовано в системах контроля и управления различных динамических систем, обладающих хаотическими свойствами.The invention relates to methods for organizing monitoring and control over a stochastic system with an unbiased asymmetric target distribution density of the output parameter and can be used in monitoring and control systems of various dynamic systems with chaotic properties.

Известен способ контроля стохастическим процессом, заключающийся в выделении n-мерного вектора выходного параметра Y, определении и минимизации величины среднеквадратического отклонения (СКО) выходного параметра. Типичным примером реализации известного способа является задача определения оптимальной передаточной функции системы, обеспечивающей минимизацию дисперсии или среднеквадратической ошибки выходного параметра. Способы оптимальной фильтрации векторных случайных сигналов реализуются при решении задач построения оптимального фильтра Винера и задач построения систем фильтра Калмана [1, 2].There is a known method of control by a stochastic process, which consists in the selection of the n-dimensional vector of the output parameter Y, the determination and minimization of the value of the standard deviation (RMSD) of the output parameter. A typical example of the implementation of the known method is the problem of determining the optimal transfer function of the system that minimizes the variance or root-mean-square error of the output parameter. The methods of optimal filtering of vector random signals are implemented when solving problems of constructing an optimal Wiener filter and problems of constructing Kalman filter systems [1, 2].

Известно устройство для измерения характеристик случайного процесса, в котором повышение достоверности определения вида симметричного закона распределения вероятности случайных параметров обеспечивается за счёт определения энтропийного коэффициента и значения контр эксцесса [3]. Несмотря на то, что данное устройство за счёт процедур сравнения коэффициента энтропии и контрэксцесса позволяет установить нормальное, треугольное, арксинусоидальное, трапецеидальное, антимодальное и равномерные распределения, для всех остальных форм устройство выдаёт сообщение «распределение не определено». В устройстве за счёт включения процедуры сравнения характеристики асимметрии реализовано выделение не симметричного распределения без установления его вида.A device for measuring the characteristics of a random process is known, in which an increase in the reliability of determining the form of a symmetric distribution law of the probability of random parameters is ensured by determining the entropy coefficient and the value of the counter kurtosis [3]. Despite the fact that this device, due to the procedures for comparing the coefficient of entropy and counter-excess, makes it possible to establish normal, triangular, arcsinusoidal, trapezoidal, antimodal and uniform distributions, for all other forms the device issues the message “distribution is not defined”. In the device, due to the inclusion of the procedure for comparing the characteristics of asymmetry, the selection of an asymmetric distribution is realized without establishing its form.

Известен способ контроль условной плотности распределения выходного сигнала для обобщённых нелинейных и негаусовых стохастических систем [4], при котором оптимальное управление достигается путем встраивания в динамическую систему рекурсивной формулы и минимизации разности между условной выходной и целевой плотности вероятности. В этом случае особенность контроля состоит в использовании частичной аппроксимации траектории в качестве целевой плотности распределения. Основной недостаток контроля состоит в замене реальной плотности вероятности её линейной или параболической аппроксимацией. При этом закон распределения параметра остаётся неизвестен.There is a known method for controlling the conditional distribution density of the output signal for generalized nonlinear and non-Gausic stochastic systems [4], in which optimal control is achieved by embedding a recursive formula into a dynamic system and minimizing the difference between the conditional output and target probability density. In this case, a feature of the control consists in using a partial approximation of the trajectory as the target distribution density. The main disadvantage of the control consists in replacing the real probability density with its linear or parabolic approximation. In this case, the distribution law of the parameter remains unknown.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ контроля и управления динамической системы [5], заключающийся в том, что осуществляется регистрация состояния объекта, формирование выборки yi значений выходного параметра y(t), определение математического ожидания M, среднего квадратического отклонения σ и четвёртого центрального момента μ4 распределения выходного параметра, энтропийного потенциала выходного параметра ΔHs; формирование базы данных эталонных параметров закона распределения выходного параметра, проверку состояния объекта принадлежности области оптимального состояния; трансформация закона распределения управляемого параметра за счёт изменения настроек параметра регулятора, корректировку закона распределения и формирование управляющего воздействия.The closest to the proposed invention is a method for monitoring and controlling a dynamic system [5], which consists in the fact that the state of the object is registered, the sampling y i of the values of the output parameter y (t) is formed, the mathematical expectation M, the standard deviation σ and the fourth central moment μ 4 of the distribution of the output parameter, the entropy potential of the output parameter Δ Hs ; formation of a database of reference parameters of the distribution law of the output parameter, checking the state of the object belonging to the area of the optimal state; transformation of the distribution law of the controlled parameter by changing the settings of the regulator parameter, adjusting the distribution law and forming the control action.

Как следует из формулы изобретения, в известном способе контроля и управления динамической системой осуществляется определение коэффициента энтропии симметричного распределения и контрэксцесса; определение энтропийно-параметрического критерия области оптимального управления; определение величины энтропийно-параметрического потенциала симметричных распределений; минимизация величины энтропийно-параметрического потенциала динамической системы и корректировку реального параметра закона распределения выходного параметра [5].As follows from the claims, in the known method for monitoring and controlling a dynamic system, the entropy coefficient of symmetric distribution and counter-excess are determined; determination of the entropy-parametric criterion for the area of optimal control; determination of the value of the entropy-parametric potential of symmetric distributions; minimization of the magnitude of the entropy-parametric potential of the dynamic system and correction of the real parameter of the distribution law of the output parameter [5].

В качестве недостатков данного способа контроля и управления динамической системой следует отметить:The disadvantages of this method of monitoring and controlling a dynamic system should be noted:

- ограничение моделей поведения системы только набором симметричных форм распределений выходного параметра;- limiting the models of the system's behavior only by a set of symmetric forms of the distribution of the output parameter;

- отсутствие способа выбора формы несимметричного распределения, влияющей на степень неопределённости состояния системы;- the lack of a way to select the form of asymmetric distribution, which affects the degree of uncertainty of the state of the system;

- отсутствие оценки границы оптимальной зоны;- lack of assessment of the boundary of the optimal zone;

- отсутствие алгоритма выбора параметров модели таких, как параметры формы и параметры масштаба распределений выходного параметра.- the lack of an algorithm for choosing model parameters such as shape parameters and parameters of the scale of the distribution of the output parameter.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

На фигуре 1 приведён пример контроля условной плотности распределения выходного параметра для обобщённой нелинейной и негауссовой стохастической системы.Figure 1 shows an example of control of the conditional distribution density of the output parameter for a generalized nonlinear and non-Gaussian stochastic system.

На фигуре 2 приведена схема процесса, реализующего известный способ контроля и управления динамической системой.Figure 2 shows a diagram of a process that implements a known method of monitoring and control of a dynamic system.

На фигуре 3 приведена топографическая диаграмма, иллюстрирующая состояние динамической системы выходного параметра при реализации известного способ контроля и управления.Figure 3 shows a topographic diagram illustrating the state of the dynamic system of the output parameter when implementing a known method of monitoring and control.

На фигуре 4 приведены чертежи моделей задания энтропийных и параметрических неопределённостей при симметричном и несимметричном распределении:Figure 4 shows drawings of models for setting entropy and parametric uncertainties for symmetric and asymmetric distributions:

а) модель неопределённостей для симметричного распределения;a) uncertainty model for symmetric distribution;

б) модель неопределённостей для несимметричного распределения;b) uncertainty model for asymmetric distribution;

На фигуре 5 приведена эпюра координатного пространства признаков, иллюстрирующая состояние системы при несмещённой несимметричной целевой плотности распределений выходного параметра.Figure 5 shows a plot of the coordinate space of features, illustrating the state of the system with an unbiased asymmetric target density of the distribution of the output parameter.

На фигуре 6 приведена схема процесса, реализующего предлагаемый способ мониторинга и контроля над стохастической системой при несмещённой несимметричной целевой плотности распределения выходного параметра.Figure 6 shows a diagram of a process that implements the proposed method of monitoring and control over a stochastic system with an unbiased asymmetric target distribution density of the output parameter.

На фигуре 7 приведена схема процесса формирования пространства оптимального состояния стохастической системы.Figure 7 shows a diagram of the process of forming the space of the optimal state of the stochastic system.

На фигуре 8 приведена схема процесса определение масштаба модели распределения выходного параметра для стохастической системыFigure 8 shows a diagram of the process for determining the scale of the model of the distribution of the output parameter for a stochastic system

На фигуре 9 приведена проекция зоны контроля на нормированные координаты асимметрии и коэффициента энтропии в нормированном пространстве признаков оптимального состояния системы. Figure 9 shows the projection of the control zone onto the normalized coordinates of the asymmetry and the entropy coefficient in the normalized space of signs of the optimal state of the system.

На фигуре 10 приведена проекция зоны контроля на нормированные координаты эксцесса и коэффициента энтропии в нормированном пространстве признаков оптимального состояния системы. Figure 10 shows the projection of the control zone on the normalized coordinates of kurtosis and the entropy coefficient in the normalized space of signs of the optimal state of the system.

На фигуре 11 приведена проекция зоны контроля на нормированные координаты асимметрии и эксцесса в нормированном пространстве признаков оптимального состояния системы. Figure 11 shows the projection of the control zone on the normalized coordinates of asymmetry and kurtosis in the normalized space of signs of the optimal state of the system.

На фигуре 12 приведена проекция пространства энтропийной и параметрической неопределённостей несимметричных распределений.Figure 12 shows the projection of the space of entropy and parametric uncertainties of asymmetric distributions.

На фигуре 13 приведена функциональная схема устройства мониторинга и контроля над стохастической системой при несмещённой несимметричной целевой плотности распределения.Figure 13 shows a functional diagram of a device for monitoring and controlling a stochastic system with an unbiased asymmetric target distribution density.

Подробное описание изобретенияDetailed description of the invention

Материал подробного описания содержит пояснения вариантов осуществления изобретения со ссылками на чертежи, где аналогичные ссылочные позиции представляют одинаковые или подобные элементы.The material of the detailed description explains the embodiments of the invention with reference to the drawings, where like reference numbers represent the same or similar elements.

На современном этапе развития техники сравнительно новым направлением контроля для класса нелинейных стохастических систем представляет собой задача отслеживания трека плотности распределения по отношению к целевой функции плотности распределения выходного параметра [6]. Для таких систем цель контроля состоит в минимизации разности между частичной аппроксимацией плотности распределения контролируемого параметра на выходе системы и аппроксимацией, заданной в качестве целевой плотности распределения. Среди особенностей контроля отмечается необходимость выбора текущего значения контролируемого параметра таким образом, чтобы кусочная аппроксимация плотности распределения выходного параметра могла следовать за целевой плотностью распределения [7]. At the present stage of development of technology, a relatively new direction of control for a class of nonlinear stochastic systems is the problem of tracking the track of the distribution density with respect to the objective function of the distribution density of the output parameter [6]. For such systems, the purpose of the control is to minimize the difference between the partial approximation of the distribution density of the controlled parameter at the output of the system and the approximation given as the target distribution density. Among the features of the control, it is noted the need to select the current value of the controlled parameter so that the piecewise approximation of the distribution density of the output parameter can follow the target distribution density [7].

На фигуре 1 дан пример контроля условной плотности распределения выходного параметра для обобщённой нелинейной и негаусовой стохастической системы. При контроле негаусовой условной плотности распределения используется замена реальной функции плотности распределения выходного параметра её нелинейной моделью в виде степенного ряда на ограниченном интервале значений наблюдаемого параметра y. При этом аппроксимация целевой плотности распределения задаётся до четвёртого порядка из условия, что распределение Гаусса принято в качестве желательного распределения выходного параметра. Figure 1 shows an example of control of the conditional distribution density of the output parameter for a generalized nonlinear and non-Gausic stochastic system. When controlling the non-Gaussian conditional distribution density, the real distribution density function of the output parameter is replaced by its nonlinear model in the form of a power series on a limited interval of values of the observed parameter y. In this case, the approximation of the target distribution density is specified up to the fourth order from the condition that the Gaussian distribution is taken as the desired distribution of the output parameter.

Среди недостатков известного способа контроля следует отметить чувствительность трека распределения к текущим значениям выходного параметра, обусловленного заменой реальной плотности распределения параметра с длинными хвостами её моделью, которая аппроксимирует распределение на конечном интервале с помощью симметричного степенного ряда четвёртого порядка. При таком подходе появление нестабильности трека плотности распределения выходного параметра обусловлено конечной вероятностью появления значений на хвостах реального распределения, значительно удалённых от центра распределений случайных значений выходного параметра. По этой причине для обеспечения стабильности в подобных системах используются схемы контроля, которые реализуют рекурсивные методы выбора текущего значения выходного параметра, т.е. замену реального значения результатом рекурсивного алгоритма для обеспечения целевой симметричной модели распределения.Among the disadvantages of the known control method, the sensitivity of the distribution track to the current values of the output parameter should be noted, due to the replacement of the real distribution density of the parameter with long tails by its model, which approximates the distribution over a finite interval using a symmetric fourth-order power series. With this approach, the emergence of instability in the track of the distribution density of the output parameter is due to the finite probability of the appearance of values on the tails of the real distribution, which are significantly distant from the center of the distributions of the random values of the output parameter. For this reason, to ensure stability in such systems, control schemes are used that implement recursive methods for choosing the current value of the output parameter, i.e. replacing the real value with the result of the recursive algorithm to provide the target symmetric distribution model.

В качестве недостатка контроля следует также отметить отсутствие информации об изменении формы принятой модели стохастической системы, так как принятая аппроксимация целевой функции справедлива для большого многообразия моделей негаусовых стохастических систем. As a lack of control, one should also note the lack of information about the change in the form of the adopted model of the stochastic system, since the adopted approximation of the objective function is valid for a wide variety of models of non-Gausic stochastic systems.

Применение моментов высокого порядка с целью получения формы распределения так же приводит к неустойчивому результату [6]. Основной недостаток применения вероятностные признаков для анализа распределений состоит в тенденции распределений кластеризоваться примерно на одну линию в большей степени, чем допустимо для реального обнаружения изменчивости выборочных наблюдений, принадлежащим различным типам распределений [8]. По этой причине в известных системах анализа распределений после приближённой идентификации распределений проводится выбор распределения путём установления справедливости распределений с помощью специализированных критериев [9, 10].The use of high-order moments in order to obtain the shape of the distribution also leads to an unstable result [6]. The main disadvantage of using probabilistic features for analyzing distributions is the tendency of distributions to cluster by approximately one line to a greater extent than is acceptable for real detection of variability of sample observations belonging to different types of distributions [8]. For this reason, in the known systems for the analysis of distributions, after an approximate identification of distributions, a distribution is selected by establishing the validity of distributions using specialized criteria [9, 10].

Известен способ контроля и управления динамической системой, основанный на анализе и целевом изменении величины энтропийного потенциала ΔH выходного параметра, равного произведение величины среднего квадратического отклонения σ на энтропийный коэффициент KH [11]:There is a known method for monitoring and controlling a dynamic system based on the analysis and target change in the value of the entropy potential Δ H of the output parameter, which is equal to the product of the value of the standard deviation σ by the entropy coefficient K H [11]:

Figure 00000001
Figure 00000001

отличающийся тем, что минимизация величины энтропийного потенциала выходного параметра системы достигается путём трансформации закона распределения управляемого параметра за счёт изменения параметров регулятора. При этом степень трансформации закона распределения управляемого параметра оценивается по величине энтропийного коэффициента. Величина энтропийного потенциала ΔH определяется как половина диапазона равномерного распределения в интервале от (-ΔH) до ΔH, имеющего такую же энтропию, как и у конкретного параметра. characterized in that the minimization of the value of the entropy potential of the output parameter of the system is achieved by transforming the distribution law of the controlled parameter by changing the parameters of the controller. In this case, the degree of transformation of the distribution law of the controlled parameter is estimated by the value of the entropy coefficient. The value of the entropy potential Δ H is defined as half of the range of uniform distribution in the interval from (-Δ H ) to Δ H , which has the same entropy as a particular parameter.

Недостатком способа контроля и управления на основе анализа и целевого изменения энтропийного потенциала является использование коэффициента энтропии KH для контроля степени трансформации закона распределения. В этом случае система при минимизации энтропийного потенциала может переходить за счёт изменения коэффициента энтропии в низко энтропийное состояние, в котором параметры сигнала остаются неизменными [12].The disadvantage of the method of control and management based on the analysis and target change in the entropy potential is the use of the entropy coefficient K H to control the degree of transformation of the distribution law. In this case, the system, when the entropy potential is minimized, can pass due to a change in the entropy coefficient into a low-entropy state, in which the signal parameters remain unchanged [12].

Развитием способа контроля энтропийного потенциала является способ контроля и управления состоянием неопределённости системы, основанный на анализе и целеноправленом изменении величины комплексного энтропийного потенциала LΔH параметра системы, равного отношению произведения коэффициента энтропии KH и среднего квадратического отклонения к базовому значению XБ, относительно которого рассматриваются состояние неопределённости системы [13]:The development of the method for controlling the entropy potential is a method for controlling and managing the state of uncertainty of the system, based on the analysis and purposeful change in the value of the complex entropy potential L ΔH of the system parameter, equal to the ratio of the product of the entropy coefficient K H and the standard deviation to the base value X B , relative to which the state is considered system uncertainties [13]:

Figure 00000002
Figure 00000002

В качестве базовой величины используется математическое ожидание параметра, его диапазон, номинальное значение или базовая величина энтропийного потенциала. Управление достигается путём определения комплексного энтропийного потенциала после каждого этапа эволюции системы и управление системой по величине приращения или дифференциала комплексного энтропийного потенциала посредством изменения настроек базового значения, задающих диапазон изменения параметров, предельного или номинального значений, или базовую величину энтропийного потенциала. The mathematical expectation of the parameter, its range, nominal value or the basic value of the entropy potential is used as a base value. Control is achieved by determining the complex entropy potential after each stage of the evolution of the system and controlling the system by the magnitude of the increment or differential of the complex entropy potential by changing the settings of the base value that specify the range of parameters, limit or nominal values, or the base value of the entropy potential.

Основной недостаток способа контроля и управления состоянием неопределёности системы, основаном на анализе и целеноправленом изменении величины комплексного энтропийного потенциала LΔ параметра, состоит в определении энтропийного потенциала пропорционального энтропийному коэффициенту KH, величина которого определена законом распределения параметра. Дело в том, что при фиксированном значении энтропийного коэффициента возможно множество как симметричных, так и несимметричных распределений с различными формами и свойствами [14, 15]. По этой причине применение базового значения XБ при контроле комплексного энтропийного потенциала LΔH не гарантирует сохранение формы распределения выходной величины. The main disadvantage of the method for monitoring and managing the state of uncertainty of the system, based on the analysis and purposeful change in the value of the complex entropy potential L Δ of the parameter, is to determine the entropy potential proportional to the entropy coefficient K H , the value of which is determined by the distribution law of the parameter. The fact is that at a fixed value of the entropy coefficient, a multitude of both symmetric and asymmetric distributions with different forms and properties is possible [14, 15]. For this reason, the use of the base value X B when monitoring the complex entropy potential L ΔH does not guarantee the preservation of the shape of the distribution of the output quantity.

Известен способ контроля и управления динамической системой, основанный на минимизации энтропийно-параметрического потенциала симметричного распределения выходного параметра в пространстве признаков коэффициента энтропии и контрэксцесса. Схема процесса этапов для известного способа контроля и управления динамической системой дана на фигуре 2, где даны следующие обозначения: этап 205 - этап регистрация состояния объекта; этап 210 - формирование выборки значений выходного параметра; этап 215 - определение математического ожидания, среднего квадратического отклонения и четвёртого центрального момента; этап 220 - формирование базы данных эталонных параметров распределения выходного параметра; этап 225 - определение энтропийно-параметрического критерия области оптимального контроля; этап 230 - проверка состояния системы на принадлежность области оптимального контроля; этап 235 - трансформация закона распределения; этап 240 - определение энтропийно-параметрический потенциал симметричного распределения; этап 245 - минимизация величины энтропийно-параметрического потенциала симметричного распределения; этап 250 - корректировки закона распределения; этап 255 - формирование управляющего воздействия; этап 260 - состояние оптимально.A known method for monitoring and controlling a dynamic system, based on minimizing the entropy-parametric potential of the symmetric distribution of the output parameter in the feature space of the entropy coefficient and counterexcess. A diagram of the process of steps for a known method of monitoring and controlling a dynamic system is given in figure 2, where the following notation is given: step 205 - the step of registering the state of the object; step 210 - forming a sample of values of the output parameter; step 215 - determining the mathematical expectation, standard deviation and fourth central moment; step 220 - forming a database of reference parameters of the distribution of the output parameter; stage 225 - determination of the entropy-parametric criterion of the area of optimal control; step 230 - checking the state of the system for belonging to the area of optimal control; stage 235 - transformation of the distribution law; step 240 - determining the entropy-parametric potential of the symmetric distribution; step 245 - minimizing the value of the entropy-parametric potential of the symmetric distribution; step 250 - adjusting the distribution law; stage 255 - the formation of a control action; step 260 - the state is optimal.

Согласно схеме процесса на этапе 205 происходит регистрация состояния объекта, включающая предварительное усиление, изменение и оцифровку выходного параметра системы y(t), посредством регистрации через известные дискретные промежутки времени Δt значения yi. На следующем этапе 210 происходи формирование выборки значений выходного параметра y(t) для построения гистограммы и для оценки вероятности наблюдения pj регистрируемых значения уj на интервале [yj, yj+Δy]. According to the process diagram, at step 205, the state of the object is registered, including pre-amplification, change and digitization of the output parameter of the system y (t), by registering the value of y i at known discrete time intervals Δt. At the next step 210, a sample of the values of the output parameter y (t) is formed to construct a histogram and to estimate the probability of observation p j of the recorded values y j in the interval [y j , y j + Δy].

При мониторинге и контроле стохастической системы необходим непрерывный процесс формирования выборки значений выходного параметра, сохраняющей энтропийные и параметрические свойства в любой момент времени. Сохранность свойств выборки в любой момент функционирования системы достигается за счёт проведения наблюдений в течение характерного для системы временного цикла Tц, который обладает хаотическими свойствами, к примеру, цикл работы двигателя, цикл сокращения сердца и другие. Количество значений n формируемой выборки равно отношением периода цикла системы к промежутку времени одного измерения Δtи. When monitoring and controlling a stochastic system, a continuous process of forming a sample of the values of the output parameter is required, which retains the entropy and parametric properties at any time. The preservation of the properties of the sample at any moment of the functioning of the system is achieved by observing during the time cycle T c , characteristic of the system, which has chaotic properties, for example, the cycle of the engine, the cycle of heart contraction, and others. The number of values n of the formed sample is equal to the ratio of the system cycle period to the time interval of one measurement Δt and .

Параметры распределения одного цикла, содержат информацию, как о внутреннем состоянии системы, так и внешних воздействиях. Поэтому на следующем этапе 215 для сформированной выборки значений проводится определение математического ожидания M*, среднего квадратического отклонения (СКО) σ* и четвёртого центрального момента

Figure 00000003
по формулам:The distribution parameters of one cycle contain information about both the internal state of the system and external influences. Therefore, at the next stage 215 for the formed sample of values, the mathematical expectation M * , the standard deviation (RMS) σ * and the fourth central moment are determined
Figure 00000003
by the formulas:

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

Для проведения процесса статистического измерения и контроля необходима оценка рассогласования выборочных параметров распределения с эталонными параметрами выходного параметра. По этой причине на этапе 220 схемы на фигуре 2 проводится формирование базы данных эталонных параметров распределения выходного параметра. На этом этапе из базы моделей распределения выбирается эталонная модель, параметры которой принимаются в качестве эталонных параметров для оптимального состояния системы. To carry out the process of statistical measurement and control, it is necessary to estimate the mismatch of the sample distribution parameters with the reference parameters of the output parameter. For this reason, at block 220 of the circuit in FIG. 2, a database of reference parameters of the distribution of the output parameter is generated. At this stage, a reference model is selected from the base of distribution models, the parameters of which are taken as reference parameters for the optimal state of the system.

Так как устойчивое состояние системы возможно в ограниченной области вблизи её оптимального состояния, то для контроля устойчивого состояния системы на этапе 225 проводят определение энтропийно-параметрического критерия области оптимального контроля по формуле:Since the steady state of the system is possible in a limited area near its optimal state, then to control the steady state of the system at step 225, the entropy-parametric criterion of the area of optimal control is determined by the formula:

Figure 00000007
Figure 00000007

где κ и KHs - контрэксцесс и коэффициент энтропии для симметричного распределения выходного параметры, определяемые по выражениям:where κ and K Hs are the counterexcess and the entropy coefficient for the symmetric distribution of the output parameters, determined by the expressions:

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

Здесь ΔHs - энтропийный потенциал симметричного распределения:Here Δ Hs is the entropy potential of the symmetric distribution:

Figure 00000010
Figure 00000010

На этапе 230 схемы процесса на фигуре 2 проводится проверка состояния системы на принадлежность области оптимального контроля. Если критерий γ превышает своё максимальное значение γmax, то динамическая система вышла из области оптимального управления и для дальнейшего управления необходимо принять жёсткие меры, обеспечивающие возврат системы в область оптимального состояния. Для этого необходимо определить возможную трансформацию закона распределения выходного параметра и сформировать управляющее воздействие для органов управления объектом. Трансформацию закона распределения управляемого параметра проводят на этапе 235 фигуры 2 схемы процесса за счет изменения настроечных параметров регулятора. Если динамическая система находится в зоне оптимального контроля и управления, то проводится последующая оптимизация состояния системы путём минимизации энтропийно-параметрического потенциала симметричного распределения ΔНРs. Для этого на этапе 240 схемы на фигуре 2 определяется энтропийно-параметрический потенциал симметричного распределения по формулеAt step 230 of the flowchart of FIG. 2, the system state is checked to see if it belongs to the optimal control region. If the criterion γ exceeds its maximum value γ max , then the dynamic system has left the area of optimal control and for further control it is necessary to take strict measures to ensure that the system returns to the area of the optimal state. To do this, it is necessary to determine the possible transformation of the distribution law of the output parameter and to form a control action for the object control bodies. The transformation of the distribution law of the controlled parameter is carried out at step 235 of Fig. 2 of the process diagram by changing the tuning parameters of the controller. If the dynamic system is in the zone of optimal control and management, then the subsequent optimization of the state of the system is carried out by minimizing the entropy-parametric potential of the symmetric distribution Δ НРs . To do this, at step 240 of the scheme in figure 2, the entropy-parametric potential of the symmetric distribution is determined by the formula

Figure 00000011
Figure 00000011

где

Figure 00000012
- коэффициент нормального стандартного распределения.where
Figure 00000012
- coefficient of normal standard distribution.

Процесс минимизации величины энтропийно-параметрического потенциала симметричного распределения динамической системы иллюстрирует этап 245 схемы процесса на фигуре 2 в соответствии с условием: The process of minimizing the magnitude of the entropy-parametric potential of the symmetric distribution of the dynamic system is illustrated by stage 245 of the process diagram in Figure 2 in accordance with the condition:

Figure 00000013
Figure 00000013

Если энтропийно-параметрический потенциал симметричного распределения ΔHPs, не достигает своего минимального значения, то выполняется анализ требуемой корректировки закона распределения на этапе 250, по результатам которого на этапе 255 формируется управляющее воздействие на органы управления объектом. При достижении минимума энтропийно-параметрического потенциала система контроля и управления принимает состояние объекта в качестве оптимального состояния и сохраняет настройки предыдущего цикла управления. Переходу динамической системы в оптимальное состояние на фигуре 2 схемы процесса способа контроля и управления динамической системы соответствует этап 260 “Состояние оптимально” If the entropy-parametric potential of the symmetric distribution Δ HPs does not reach its minimum value, then the analysis of the required correction of the distribution law is performed at step 250, based on the results of which at step 255 a control action is generated on the object's controls. When the minimum of the entropy-parametric potential is reached, the monitoring and control system takes the state of the object as the optimal state and retains the settings of the previous control cycle. The transition of the dynamic system to the optimal state in figure 2 of the process diagram of the method for monitoring and controlling the dynamic system corresponds to step 260 "State is optimal"

Особенность реализации известного способа контроля и управления над динамической системой иллюстрирует топографическая диаграмма на фигуре 3, где показаны:The peculiarity of the implementation of the known method of monitoring and control over a dynamic system is illustrated by the topographic diagram in figure 3, which shows:

310 - точка положения оптимального состояния системы; 310 - position point of the optimal state of the system;

315 - кривая, ограничивающая область пространства, которое соответствует положению системы при её оптимальном функционировании;315 - curve, limiting the area of space, which corresponds to the position of the system at its optimal functioning;

320 - кривая (пунктирная кривая), ограничивающая часть пространства наиболее вероятных положений для оптимальных состояний динамической системы;320 - curve (dotted curve), limiting part of the space of the most probable positions for optimal states of the dynamic system;

325 - кривая положения системы при экспоненциальных распределениях выходного параметра с показателями формы от 0 и до ∞;325 - the curve of the position of the system with exponential distributions of the output parameter with form indices from 0 to ∞;

330 - кривая положения системы при двухмодальном распределений выходного параметра, возникновение которых обусловлено появлением различных форм гистерезиса;330 - curve of the position of the system with bimodal distributions of the output parameter, the occurrence of which is due to the appearance of various forms of hysteresis;

335 - кривая положения системы при распределении выходного параметра типа Шапо с показателем формы, равной 0,5;335 - curve of the position of the system with the distribution of the output parameter of the Chapot type with a shape index equal to 0.5;

340 - кривая положения системы при экспоненциальном распределении с параметром формы равным 0,33;340 - curve of the position of the system with an exponential distribution with a shape parameter equal to 0.33;

345, 350 - кривые положения системы с композициями дискретного и экспоненциального распределений выходного параметра;345, 350 - curves of the position of the system with compositions of discrete and exponential distributions of the output parameter;

355, 360 - кривые положения системы с композициями экспоненциального и дискретного двухзначного распределений;355, 360 - curves of the position of the system with compositions of exponential and discrete two-valued distributions;

365 - точка положения системы при нормальном распределении выходного параметра (принадлежит кривой 325);365 is the point of the position of the system with a normal distribution of the output parameter (belongs to curve 325);

370 - точка положения системы при двухстороннем показательном распределении Лапласа (принадлежит кривой 325).370 is the point of position of the system in the two-sided exponential Laplace distribution (belongs to curve 325).

375 - точка положения системы при равномерном распределении выходного параметра (принадлежит кривой 325);375 - point of position of the system with a uniform distribution of the output parameter (belongs to curve 325);

380, 385 - точка положения системы при двухстороннем экспоненциальном распределении выходного параметра с показателями формы 1/2 и 1/3, соответственно (принадлежат кривой 325);380, 385 - point of position of the system with a two-sided exponential distribution of the output parameter with form indices 1/2 and 1/3, respectively (belong to curve 325);

390, 395 - точки, ограничивающие участок кривой для положений системы с арккосинусоидальными распределениями;390, 395 - points limiting the portion of the curve for the positions of the system with arccosine distributions;

Все кривые и точки положения системы, иллюстрируемые на топографической диаграмме известного способа контроля и управления динамической системой, соответствуют симметричным распределениям. Любое отображение распределений на плоскость контрэксцесса и коэффициента энтропии симметричных распределений можно заменить моделью симметричного распределения. По этой причине способ контроля и управления динамической системой в соответствии со схемой на фигуре 2 формально сводится к контролю и управлению над системой с симметричной плотностью распределения выходного параметра. При управлении и контроле над системой с несимметричным распределением происходит неявная замена с помощью соответствующего симметричного аналога. All curves and points of the position of the system, illustrated in the topographic diagram of the known method of monitoring and controlling a dynamic system, correspond to symmetric distributions. Any mapping of the distributions to the counter-excess plane and the entropy coefficient of symmetric distributions can be replaced by a symmetric distribution model. For this reason, the method for monitoring and controlling a dynamic system in accordance with the diagram in figure 2 is formally reduced to monitoring and controlling a system with a symmetric distribution density of the output parameter. When controlling and monitoring a system with an asymmetric distribution, an implicit replacement occurs with the help of a corresponding symmetrical analogue.

Для контроля формы симметричных распределений при реализации известного способа контроля и управления динамической системой определяется энтропийно- параметрического критерий области оптимального управления на этапе 225 схемы фигуре 2 в пространстве признаков симметричных распределений. Такой подход обеспечивает эффективный контроль состояния объекта при симметричной плотности распределения выходного параметра. To control the shape of symmetric distributions when implementing the known method for monitoring and controlling a dynamic system, the entropy-parametric criterion of the optimal control area is determined at stage 225 of the scheme in Figure 2 in the space of signs of symmetric distributions. This approach provides effective control of the state of the object with a symmetric distribution density of the output parameter.

При контроле несимметричного распределения происходит отображение состояния выходного параметра на плоскость симметричных распределений выходного параметра, что обуславливает появление многозначности поведения объекта. Дело в том, что коэффициент энтропии симметричного распределения, равный отношению энтропийного потенциала, рассчитанного по формуле симметричного распределения, к среднему квадратическому отклонению несимметричного распределения, при его применении к симметричному распределению выражает отношение неопределённостей различных интервалов и становится сильно зависимым от параметров масштаба распределения. Такой способ реализации управления и контроля создаёт условия, при которых коэффициенту энтропии, рассчитанному по формуле симметричного распределения, соответствует множество форм несимметричного распределения, что делает многозначным выбор формы несимметричной плотности распределения выходного параметра.When monitoring an asymmetric distribution, the state of the output parameter is displayed on the plane of symmetric distributions of the output parameter, which causes the appearance of ambiguity in the behavior of the object. The fact is that the entropy coefficient of a symmetric distribution, equal to the ratio of the entropy potential calculated by the formula of a symmetric distribution to the standard deviation of an asymmetric distribution, when applied to a symmetric distribution expresses the ratio of uncertainties of various intervals and becomes strongly dependent on the parameters of the distribution scale. This way of implementing control and monitoring creates conditions under which the entropy coefficient, calculated by the formula of symmetric distribution, corresponds to many forms of asymmetric distribution, which makes the choice of the form of asymmetric distribution density of the output parameter multivalued.

Таким образом, известный способ контроля распределения ограничен и сводится к контролю формы аппроксимирующей модели симметричного распределения. При контроле системы с несимметричным распределениям выходного параметра путём замены реального несимметричного распределения его приближённой симметричной моделью происходит переход системы в нерабочие состояния. Дело в том, что при одинаковой модели симметричного распределения сохраняется многозначность выбора несимметричных моделей.Thus, the known method for controlling the distribution is limited and comes down to controlling the shape of the approximating symmetric distribution model. When monitoring a system with asymmetric distributions of the output parameter by replacing the real asymmetric distribution of its approximate symmetric model, the system transitions to inoperative states. The fact is that with the same model of symmetric distribution, the multivaluedness of the choice of asymmetric models remains.

Значение контроля несимметричных несмещённых распределенийControl value of asymmetrical unbiased distributions

Во многих областях техники контроль формы несимметричной несмещённой плотности распределения выходного параметра является эффективным методом анализа и мониторинга стохастической системы. Для примера можно привести следующие области использования предлагаемого изобретения.In many areas of technology, control of the shape of the asymmetric unbiased distribution density of the output parameter is an effective method for analyzing and monitoring a stochastic system. As an example, the following areas of application of the present invention can be cited.

1.1. Анализ результатов измерения объёмной активности радона [16, 17].Analysis of the results of measuring the volumetric activity of radon [16, 17]. 2.2. Модели мониторинга распределения вредных веществ в окружающей среде [18, 19, 20].Models for monitoring the distribution of harmful substances in the environment [18, 19, 20]. 3.3. Мониторинг надёжности технических систем, приборов и устройств [21, 22, 23].Monitoring the reliability of technical systems, instruments and devices [21, 22, 23]. 4.4. Мониторинг и контроль характеристик материалов: ползучесть, усилие разрыва или излома, усталость материала [24].Monitoring and control of material characteristics: creep, force of rupture or fracture, material fatigue [24]. 5.5. Анализ ресурсов [24].Resource analysis [24]. 6.6. Модели распределения вероятностей выживания [25, 26, 27].Survival probability distribution models [25, 26, 27]. 7.7. Мониторинг распределения доходов фирм и отдельных лиц в статистических моделях экономики, моделей фондового рынка [28].Monitoring the distribution of income of firms and individuals in statistical models of the economy, stock market models [28]. 8.eight. Статистический анализ при обработке магнитно-резонансных изображений в компьютерной томографии [29, 30].Statistical analysis in the processing of magnetic resonance images in computed tomography [29, 30]. 9.nine. Радионуклидные исследования и диагностический анализ ядерной
медицины [31, 32].
Radionuclide studies and diagnostic analysis of nuclear
medicine [31, 32].
10.ten. Моделировании кинетики фармакологических препаратов при функциональных исследованиях [32, 33, 34].Modeling the kinetics of pharmacological drugs in functional studies [32, 33, 34]. 11.eleven. Моделирование биокинетических процессов [35]Modeling biokinetic processes [35] 12.12. Управление дескрипторными системами [36].Management of descriptor systems [36].

По этой причине из многообразия стохастических систем следует выделить системы, в которых задача контроля состоит в минимизации отклонения параметров для несимметричной несмещённой плотности распределения выходного параметраFor this reason, from the variety of stochastic systems, one should single out systems in which the control task is to minimize the deviation of parameters for an asymmetric unbiased distribution density of the output parameter

Автор предлагаемого изобретения считает, что контроль формы и масштаба моделей распределений в энтропийно-параметрическом пространстве признаков несимметричного распределения выходного параметра обеспечит стабильность мониторинга и контроля стохастической системы и исключит возможность её перехода в нерабочие состояния за счёт целевой корректировки закона распределения и формирования управляющих воздействий для коррекции связей стохастических систем.The author of the proposed invention believes that control of the shape and scale of distribution models in the entropy-parametric space of signs of asymmetric distribution of the output parameter will ensure the stability of monitoring and control of the stochastic system and exclude the possibility of its transition to non-working states due to targeted adjustment of the distribution law and the formation of control actions for correcting connections stochastic systems.

Очевидна необходимость отображения моделей состояний стохастической системы в энтропийно-параметрическом пространстве признаков несимметричных распределений выходного параметра для обеспечения однозначного разделение устойчивых работоспособных и неработоспособных состояний системы.It is obvious that it is necessary to display models of states of a stochastic system in the entropy-parametric space of signs of asymmetric distributions of the output parameter to ensure an unambiguous separation of stable operable and unworkable states of the system.

Предлагаемое изобретение направлено на оптимизацию мониторинга и контроля стохастической системой при несмещённой несимметричной целевой плотности распределении путём обеспечения соответствия формы и масштаба модели стохастической системы её реальному состоянию в энтропийно-параметрическом пространстве признаков несимметричного распределения выходного параметра.The proposed invention is aimed at optimizing the monitoring and control of a stochastic system with an unbiased asymmetric target distribution density by ensuring that the shape and scale of the stochastic system model correspond to its real state in the entropy-parametric space of features of the asymmetric distribution of the output parameter.

Для этого в способе мониторинга и контроля стохастической системой при несмещённой несимметричной целевой плотности распределении выходного параметра заключающийся в том, что осуществляют регистрацию состояния стохастической системы, формирование выборки yi значений выходного параметра y(t) стохастической системы, определение математического ожидания M*, среднего квадратического отклонения σ* и центрального четвёртого момента μ4 распределения выходного параметра; формирование базы данных эталонных параметров закона распределения выходного параметра стохастической системы, проверку состояния стохастической системы принадлежности зоне контроля оптимального состояния; трансформацию закона распределения управляемого параметра за счет изменения настроечных параметров регулятора, корректировку закона распределения и формирование управляющего воздействия, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют определение координат пространства признаков формы - асимметрии, эксцесса и коэффициента энтропии несимметричного распределения - для несимметричной несмещённой плотности распределения выходного параметра стохастической системы по формуле матричного вектора:For this, in the method of monitoring and control by a stochastic system with an unbiased asymmetric target density of the distribution of the output parameter, which consists in the fact that the state of the stochastic system is registered, the sampling y i of the values of the output parameter y (t) of the stochastic system is formed, the mathematical expectation M * , the mean square deviation σ * and the central fourth moment μ 4 of the distribution of the output parameter; formation of a database of reference parameters of the distribution law of the output parameter of the stochastic system, checking the state of the stochastic system belonging to the control zone of the optimal state; transformation of the distribution law of the controlled parameter by changing the tuning parameters of the controller, correcting the distribution law and forming the control action, characterized in that they additionally determine the coordinates of the space of shape features - asymmetry, kurtosis and the entropy coefficient of an asymmetric distribution - for an asymmetric unbiased distribution density of the output parameter of a stochastic system by the matrix vector formula:

Figure 00000014
Figure 00000014

где

Figure 00000015
- второй начальный момент, третий центральный момент
и энтропийный потенциал несимметричной несмещённой плотности распределения выходного параметра, определяемые по формулам:where
Figure 00000015
- second starting moment, third central moment
and the entropy potential of the asymmetric unbiased distribution density of the output parameter, determined by the formulas:

Figure 00000016
Figure 00000016

Figure 00000017
Figure 00000017

Figure 00000018
Figure 00000018

где m - число интервалов группирования; Δy - интервал группирования выходного параметра; pj - статистическая частота попадания отсчётов в j-й интервал группирования; where m is the number of grouping intervals; Δy is the grouping interval of the output parameter; p j is the statistical frequency of counts falling into the j-th grouping interval;

формирование пространства оптимального состояния стохастической системы включающее в себя следующие действия:formation of the space of the optimal state of the stochastic system, which includes the following actions:

- задание границы зоны контроля в пространстве признаков оптимального состояния при несимметричном распределении выходного параметра стохастической системы:- setting the border of the control zone in the space of signs of the optimal state with an asymmetric distribution of the output parameter of the stochastic system:

Figure 00000019
Figure 00000019

где γmax - радиус зоны контроля; ξ- координаты границы контроля;where γ max is the radius of the control zone; ξ - coordinates of the control border;

- определение нормированных координат положения для состояния распределения выходного параметра в пространстве признаков оптимального состояния стохастической системы по формуле матричного вектора:- determination of the normalized position coordinates for the state of the distribution of the output parameter in the space of signs of the optimal state of the stochastic system according to the matrix vector formula:

Figure 00000020
Figure 00000020

где Sk0, Ex0, KHn0 - асимметрия, эксцесс и коэффициент энтропии несимметричной плотности распределения для оптимального состояния системы; a, b, c - коэффициенты интервалов признаков для зоны контроля;where Sk 0 , Ex 0 , K Hn0 - asymmetry, kurtosis and entropy coefficient of asymmetric distribution density for the optimal state of the system; a, b, c - coefficients of the intervals of signs for the control zone;

- определение критерия для состояния стохастической системы в пространстве признаков оптимального состояния по формуле:- determination of the criterion for the state of the stochastic system in the space of signs of the optimal state according to the formula:

Figure 00000021
Figure 00000021

- определение нормированных координат положений возможных моделей стохастической системы в пространстве признаков оптимального состояния по формуле матричного вектора:- determination of the normalized coordinates of the positions of possible models of the stochastic system in the space of signs of the optimal state according to the formula of the matrix vector:

Figure 00000022
Figure 00000022

где Sks, Exs, KHns - асимметрия, эксцесс и коэффициент энтропии несимметричного плотности распределения для оптимального состояния системы; s - номер модели стохастической системы:where Sk s , Ex s , K Hns - asymmetry, kurtosis and entropy coefficient of asymmetric distribution density for the optimal state of the system; s - model number of the stochastic system:

Figure 00000023
Figure 00000023

определение дистанций между положениями возможных моделей и реального состояний в нормированном центрированном пространстве признаков оптимального состояния стохастической системы по формулеdetermination of distances between the positions of possible models and real states in the normalized centered space of signs of the optimal state of a stochastic system according to the formula

Figure 00000024
Figure 00000024

выбор формы модели стохастической системы из условия минимума дистанции между положениями модели и реального состояний choice of the form of the stochastic system model from the condition of the minimum distance between the positions of the model and real states

Figure 00000025
Figure 00000025

определение масштаба модели распределения выходного параметра стохастической системы включающее в себя следующие действия:determination of the scale of the distribution model of the output parameter of the stochastic system, which includes the following actions:

- определение энтропийно-параметрического потенциала

Figure 00000026
несимметричной плотности распределения выходного параметра стохастической системы- determination of the entropy-parametric potential
Figure 00000026
asymmetric distribution density of the output parameter of the stochastic system

Figure 00000027
Figure 00000027

- формирование энтропийно-параметрического потенциала несимметричной модели плотности распределения выходного параметра стохастической системы- formation of the entropy-parametric potential of the asymmetric model of the distribution density of the output parameter of the stochastic system

Figure 00000028
Figure 00000028

где m и KHnλ - второй начальный момент и коэффициент энтропии несимметричной модели распределения выходного параметра;where m and K Hnλ are the second initial moment and the entropy coefficient of the asymmetric model of the distribution of the output parameter;

- определение параметра масштаба из условия минимуму разницы энтропийно-параметрических потенциалов для несимметричной модели и реального состояния плотности распределения выходного параметра стохастической системы- determination of the scale parameter from the condition of minimizing the difference in entropy-parametric potentials for the asymmetric model and the real state of the distribution density of the output parameter of the stochastic system

Figure 00000029
Figure 00000029

сохранение параметров модели стохастической системы в базе данных;storing the parameters of the stochastic system model in the database;

определение рассогласования энтропийно-параметрических потенциалов модели реального и оптимального состояний стохастической системыdetermination of the mismatch of the entropy-parametric potentials of the model of the real and optimal states of the stochastic system

Figure 00000030
Figure 00000030

минимизацию рассогласований энтропийно-параметрических потенциалов модели относительно оптимального состояния посредством целевой корректировки закона распределения и формирования управляющего воздействия для коррекции связей стохастической системы и картирование состояния стохастической системы в энтропийно-параметрическом пространстве признаков выходного параметра.minimizing the mismatch of the entropy-parametric potentials of the model relative to the optimal state by means of targeted correction of the distribution law and the formation of a control action for correcting the connections of the stochastic system and mapping the state of the stochastic system in the entropy-parametric space of the output parameter features.

Введённые действия обеспечивают мониторинг и контроль над стохастической системы при несмещённой несимметричной целевой плотности распределения выходного
параметра путём
The introduced actions provide monitoring and control over the stochastic system with an unbiased asymmetric target distribution density of the output
parameter by

- определения положения системы в энтропийно - параметрическом пространстве признаков формы несимметричной плотности распределения выходного параметра; - determination of the position of the system in the entropy - parametric space of the features of the form of the asymmetric density of the distribution of the output parameter;

- формирование пространства оптимального состояния системы для обеспечения единства оптимальности управления в различных точках энтропийно-параметрического пространства;- formation of the space of the optimal state of the system to ensure the unity of the optimality of control at various points of the entropy-parametric space;

- выбора формы модели распределения выходного параметра из условия минимума дистанции между положением возможных моделей и реального состояний в нормированном центрированном пространстве признаков пространстве оптимального состояния
системы;
- selection of the form of the model of the distribution of the output parameter from the condition of the minimum distance between the position of possible models and real states in the normalized centered feature space, the space of the optimal state
systems;

- минимизации разницы энтропийно - параметрических потенциалов несмещённой несимметричной модели и реального состояния плотности распределения выходного
параметра для определения параметра масштаба модели;
- minimization of the difference between the entropy-parametric potentials of the unbiased asymmetric model and the real state of the distribution density of the output
parameter to define the parameter of the scale of the model;

- минимизации рассогласования параметров модели и параметров оптимального состояния распределения выходного параметра посредством целевой коррекции связей стохастической системы.- minimization of the mismatch between the parameters of the model and the parameters of the optimal state of the distribution of the output parameter by means of targeted correction of the links of the stochastic system.

В предлагаемой заявке автор использует координатное пространство, построенное одновременно на вероятностных и информационных признаках распределений, для отображения и выбора формы моделей несимметричных распределений выходного параметра. При этом в качестве вероятностных координат принимаются первый и второй признаки формы распределения: асимметрия и эксцесс, которые характеризуют скошенность и островершинность распределения. Для формирования информационных координат автором предлагаемого изобретения предложен коэффициент энтропии несимметричных распределений, характеризующий свойство неупорядоченности при несимметричном распределении выходного параметра. [15]. Особенность построения коэффициента энтропии несимметричного распределения иллюстрирует фигура 4, где даны чертежи моделей задания энтропийных и параметрических неопределённостей при симметричном и несимметричном распределении. In the proposed application, the author uses a coordinate space, built simultaneously on probabilistic and information signs of distributions, to display and select the shape of models of asymmetric distributions of the output parameter. In this case, the first and second signs of the distribution form are taken as probabilistic coordinates: asymmetry and kurtosis, which characterize the skewness and peakedness of the distribution. For the formation of information coordinates, the author of the present invention proposed the coefficient of entropy of asymmetric distributions, which characterizes the property of disorder with an asymmetric distribution of the output parameter. [15]. The peculiarity of constructing the entropy coefficient of an asymmetric distribution is illustrated in Figure 4, which gives drawings of models for specifying entropy and parametric uncertainties for a symmetric and asymmetric distribution.

Энтропия информации использована К. Шенноном в качестве меры измерения количества информации в ансамбле дискретных сообщений. Если источник информации выдаёт случайную последовательность независимых сообщений xi с вероятностью P(xi), то энтропия источника сообщений Х определена математическим ожиданием логарифма вероятности сообщений с помощью выражения [37]:The entropy of information was used by K. Shannon as a measure for measuring the amount of information in an ensemble of discrete messages. If the source of information produces a random sequence of independent messages x i with probability P (x i ), then the entropy of the source of messages X is determined by the mathematical expectation of the logarithm of the probability of messages using the expression [37]:

Figure 00000031
Figure 00000031

Для непрерывногой плотности распределения параметра y выражение для расчёта энтропии источника сообщений Х имеет видFor a continuous distribution density of the parameter y, the expression for calculating the entropy of the message source X has the form

Figure 00000032
Figure 00000032

Модель неопределённости Шенонна для симметричных распределений предложена в работах Новицкого П.В. [14, 38] как модель независимого описания процесса измерения. Согласно модели Новицкого П.В. условная энтропия измерения при условии получения показания xр с равномерным распределением неопределённости на интервале 2Δ равна логарифмической мере энтропийного интервала неопределённости 2Δ:The Chenonne uncertainty model for symmetric distributions was proposed in the works of P.V. Novitsky. [14, 38] as a model for an independent description of the measurement process. According to the model of Novitsky P.V. the conditional entropy of measurement, provided that the reading x p is obtained with a uniform distribution of uncertainty over the interval 2Δ is equal to the logarithmic measure of the entropy interval of uncertainty 2Δ:

Figure 00000033
Figure 00000033

Тогда энтропийная погрешность измерения Δ, равная половине интервала неопределённости 2Δ и выраженная через условную энтропию изменения при условии получения показания xр задана выражением вида:Then the entropy measurement error Δ, equal to half of the uncertainty interval 2Δ and expressed through the conditional entropy of change, provided that the reading x p is obtained, is given by an expression of the form:

Figure 00000034
Figure 00000034

В системах контроля и управления объектом минимизация разница рассогласования выходного параметра и меры обеспечивается за счёт построения отрицательной обратной связи. В качестве меры неопределённости состояния объекта Лазарев В.Л. предложил использовать для построения контроля над объектом половину энтропийного интервала неопределённости и рассматривать его как энтропийный потенциал объекта [9].In control and management systems of an object, the minimization of the difference in the mismatch between the output parameter and the measure is ensured by constructing a negative feedback. As a measure of the uncertainty of the state of the object, V.L. proposed to use half of the entropy uncertainty interval to construct control over the object and consider it as the entropy potential of the object [9].

Чертёж модели неопределённостей для симметричного распределения рассогласования выходного параметра дана на фигуре 4, a, где использованы следующие обозначения. A drawing of the uncertainty model for the symmetric distribution of the mismatch of the output parameter is given in figure 4, a, where the following notation is used.

410 - симметричная модель равномерного распределения;410 - symmetrical uniform distribution model;

415 и 420 - параметрический и энтропийный интервалы неопределённости для симметричной модели распределения415 and 420 - parametric and entropy uncertainty intervals for a symmetric distribution model

Коэффициент энтропии симметричного распределения вводится как отношение энтропийного интервала 420 неопределённости рассогласования выходного параметра к его параметрическому интервалу 415, равных удвоенным значениям энтропийного потенциала симметричного распределения 2ΔHs и среднего квадратического отклонения 2σ. Формула для определения коэффициента энтропии симметричного распределения имеет вид:The entropy coefficient of the symmetric distribution is introduced as the ratio of the entropy interval 420 of the uncertainty of the mismatch of the output parameter to its parametric interval 415, equal to the doubled values of the entropy potential of the symmetric distribution 2Δ Hs and the standard deviation 2σ. The formula for determining the entropy coefficient of a symmetric distribution is:

Figure 00000035
Figure 00000035

Коэффициент энтропии симметричного распределения KHs, равный отношению энтропийного потенциала симметричного распределения выходного параметра к среднему квадратическому отклонению выходного параметра относительно среднего значения, представляет собой безразмерный нормированный признак симметричной модели распределения, используемого для оценки положения математического ожидания. Коэффициент энтропии симметричного распределения так же, как энтропийный потенциал симметричного распределения базируются на условной энтропии распределения при условии получения оценки среднего значения, равного математическому ожиданию, неопределённость которого моделируется равномерным симметричным распределением.The entropy coefficient of the symmetric distribution K Hs , equal to the ratio of the entropy potential of the symmetric distribution of the output parameter to the standard deviation of the output parameter relative to the mean value, is a dimensionless normalized feature of the symmetric distribution model used to estimate the position of the mathematical expectation. The entropy coefficient of a symmetric distribution, as well as the entropy potential of a symmetric distribution, is based on the conditional entropy of the distribution, provided that an estimate of the mean value is obtained, equal to the mathematical expectation, the uncertainty of which is modeled by a uniform symmetric distribution.

Отличительная особенность распределений с несимметричной несмещённой плотностью распределения состоит в том, что плотность вероятности распределения равна нулю при отрицательных значениях выходного параметра. Так как предельное выражение под интегралом Шеннона (20) равно нулю, A distinctive feature of distributions with asymmetric unbiased distribution density is that the probability density of the distribution is zero for negative values of the output parameter. Since the limit expression under the Shannon integral (20) is equal to zero,

Figure 00000036
Figure 00000036

то для определения энтропии несимметрично распределенного несмещенного выходного параметра используется выражение видаthen to determine the entropy of an asymmetrically distributed unbiased output parameter, an expression of the form

Figure 00000037
Figure 00000037

При использовании плотности равномерного распределения в качестве модели несмещённой несимметричной плотности распределения выходного параметра интервал задаётся от 0 до его максимального значения ΔHn, принимаемого в качестве энтропийного потенциала несимметричного несмещённого распределения. Чертёж модели неопределённостей для несимметричного распределения показано на фигуре 4, б, где использованы следующие обозначения:When using the uniform distribution density as a model of the unbiased asymmetric distribution density of the output parameter, the interval is set from 0 to its maximum value Δ Hn , taken as the entropy potential of the asymmetric unbiased distribution. A drawing of the uncertainty model for an asymmetric distribution is shown in Figure 4, b, where the following notation is used:

425 - несимметричная модель равномерного распределения;425 - asymmetric uniform distribution model;

430 и 435 - интервалы параметрической и энтропийной неопределённости для несимметричной модели распределения, равные корню квадратному второго начального момента

Figure 00000038
и энтопийному потенциалу ΔHn несимметричной модели распределения;430 and 435 - intervals of parametric and entropy uncertainty for an asymmetric distribution model, equal to the square root of the second initial moment
Figure 00000038
and entopic potential Δ Hn of the asymmetric distribution model;

440 - дистанция положения центра распределения относительна начала отсчёта, равная математическому ожиданию M;440 - the distance of the position of the distribution center relative to the origin, equal to the mathematical expectation M;

Из рассмотрения фигуры 4, а и фигуры 4, б следует, что интервалы параметрической неопределённости 415 и 430 задают разные сущности распределений. From the consideration of figure 4, a and figure 4, b it follows that the intervals of parametric uncertainty 415 and 430 set different essences of the distributions.

Из рассмотрения фигуры 4, а следует, что интервал 415 равный 2σ определяет среднеквадратический разброс распределения относительно центра распределения, заданного положением математическим ожиданием M. Из рассмотрения фигуре 4, б следует, что интервал 430 задаёт расстояние от начала отсчёта до среднего квадратического значения. Интервал 430 равен корню квадратному из второго начального момента несимметричного распределения. Для несмещённого несимметричного распределения начало отсчёта совпадает с началом координат. Для несимметричного распределения интервал параметрической неопределённости 415, равный удвоенному среднему квадратическому разбросу 2σ выходного параметра, откладывается симметрично относительно центра распределения, который задан дистанцией 440, отложенной от начала отсчёта и равной математическому ожиданию M. Как следует из модели фигуры 4, б, дистанции 415 и 430 имеют различные сущности для распределения выходного параметра.From the consideration of figure 4, a it follows that the interval 415 equal to 2σ determines the root-mean-square spread of the distribution relative to the center of the distribution, given by the position of the mathematical expectation M. From the consideration of figure 4, b it follows that the interval 430 sets the distance from the origin to the root-mean-square value. The interval 430 is equal to the square root of the second starting moment of the asymmetric distribution. For an unbiased skewed distribution, the origin coincides with the origin. For an asymmetric distribution, the interval of parametric uncertainty 415, equal to twice the root-mean-square spread 2σ of the output parameter, is plotted symmetrically about the center of the distribution, which is set by the distance 440, postponed from the origin and equal to the mathematical expectation M. As follows from the model of figure 4, b, the distance 415 and 430 have different entities for the distribution of the output parameter.

Аналогично рассматриваются интервалы 420 и 430 для энтиропийной неопределённости. Интервал энтропийной неопределённости 420 на фигуре 4, а откладывается симметрично, относительно положения центра распределения, заданного его математическим ожиданием. Интервал энтропийной неопределённости 435 на фигуре 4, б откладывается от начала отсчёта несимметричного распределения. The intervals 420 and 430 for entropic uncertainty are considered similarly. The interval of entropy uncertainty 420 in figure 4, a is plotted symmetrically, relative to the position of the center of the distribution, given by its mathematical expectation. The interval of entropy uncertainty 435 in figure 4, b is plotted from the origin of the asymmetric distribution.

Дифференциальная энтропия для определения неопределённости положения центра несимметричного распределения, рассчитывается как условная энтропия измерения при условии получения показания xр, равного математическому ожиданию M:The differential entropy for determining the uncertainty of the position of the center of an asymmetric distribution is calculated as the conditional entropy of measurement, provided that the reading x p is equal to the mathematical expectation M:

Figure 00000039
Figure 00000039

Так как условная энтропия (32) для определения интервала энтропийной неопределённости относительно центра распределений не равна энтропии несиметричного распределения (31), то интервалы энтопийной неопределённости для симметричной модели 420 и для несиметричной модели 435 так же имеют различные значения. Интервал 420 откладывается относительно центра распределения и смещён по отношению к началу координат. Since the conditional entropy (32) for determining the interval of entropy uncertainty relative to the center of distributions is not equal to the entropy of the asymmetric distribution (31), the intervals of entropy uncertainty for the symmetric model 420 and for the asymmetric model 435 also have different values. Spacing 420 is relative to the center of the distribution and is offset from the origin.

Таким образом, интервалы энтропийно неопределённости 420 и 435 для симметричной и несимметрично модели распределения имеют разные сущности по отношению к распределению выходного параметра.Thus, the intervals of entropy uncertainty 420 and 435 for symmetric and asymmetric distribution models have different essences in relation to the distribution of the output parameter.

Коэффициент энтропии KHn для несимметричного распределения параметра x равен отношению интервала энтропийной неопределённости 435 к интервалу параметрической неопределённости 430 выходного параметра, которые равны энтропийному потенциалу несимметричного распределения ΔHn и корню квадратному второго начального момента

Figure 00000038
, соответственно. The entropy coefficient K Hn for the asymmetric distribution of the parameter x is equal to the ratio of the interval of entropic uncertainty 435 to the interval of parametric uncertainty 430 of the output parameter, which are equal to the entropy potential of the asymmetric distribution Δ Hn and the square root of the second initial moment
Figure 00000038
, respectively.

Формула для определения коэффициента энтропии несимметричного распределения имеет вид:The formula for determining the entropy coefficient of an asymmetric distribution is:

Figure 00000040
Figure 00000040

Коэффициент энтропии нессиметричного распределения (33), равный отношению
энтропийного потенциала несимметричного распределения выходного параметра к корню квадратному, взятому от второго начального момента распределения выходного параметра, представляет собой безразмерный нормированный признак формы несимметричного распределения [15].
The entropy coefficient of the asymmetric distribution (33), equal to the ratio
the entropy potential of the asymmetric distribution of the output parameter to the square root taken from the second initial moment of the distribution of the output parameter is a dimensionless normalized feature of the asymmetric distribution shape [15].

Энтропия несимметричного несмещённого распределения обладает свойством пропорциональности по отношению к энтропии симметрированного распределения, полученного посредством отражения несимметричного распределения относительно начала координат. Если fn(X,α,τ,λ) - плотность несимметричного распределения, то плотность соответствующего симметрированного распределения имеет вид:The entropy of a nonsymmetric unbiased distribution has the property of proportionality with respect to the entropy of a symmetric distribution obtained by reflecting the nonsymmetric distribution about the origin. If f n (X, α, τ, λ) is the density of the asymmetric distribution, then the density of the corresponding symmetric distribution has the form:

Figure 00000041
Figure 00000041

Так как для симметрированного распределения происходит увеличение диапазона выходного параметра в два раза, то справедлива линейная пропорциональность для энтропий симметрированного и несимметричного распределений вида:Since the range of the output parameter is doubled for a symmetrical distribution, the linear proportionality is valid for the entropies of symmetric and asymmetric distributions of the form:

Figure 00000042
Figure 00000042

Так как для симметррированного распределения справедливо выражение (28) для условной энтропияи измерения при условии получения показания xp равного нулю, то записав логарифм произведения как сумму логарифмов, получим для энтропии симметрированного распределения выражение вида:Since for the symmetric distribution, expression (28) is valid for the conditional entropy and measurement, provided that the reading x p is equal to zero, then, having written the logarithm of the product as the sum of logarithms, we obtain for the entropy of the symmetric distribution an expression of the form:

Figure 00000043
Figure 00000043

Сопоставляя выражение (35) и выражение (36) получим, что для модели несимметричного распределения выходного параметра следует обеспечить равенство энтропии распределения и логарифма энтропийного потенциала не симметричного распределения:Comparing expression (35) and expression (36), we obtain that for the model of asymmetric distribution of the output parameter, the equality of the entropy of the distribution and the logarithm of the entropy potential of the asymmetric distribution should be ensured:

Figure 00000044
Figure 00000044

Формула для расчёта энтропийного потенциала несимметричного распределения ΔHn , при известной энтропии Hn(x,α,β,λ) примет вид:The formula for calculating the entropy potential of the asymmetric distribution Δ Hn , with a known entropy H n (x, α, β, λ), takes the form:

Figure 00000045
Figure 00000045

Таким образом, из выражения (38) следует, что энтропийный потенциал несимметричного несмещённого распределения равен экспоненте с показателем, равным энтропии несимметричного несмещённого распределения выходного параметра. Thus, from expression (38) it follows that the entropy potential of the asymmetric unbiased distribution is equal to the exponent with an exponent equal to the entropy of the asymmetric unbiased distribution of the output parameter.

Так как среднее квадратическое отклонение σS для симметрированного относительно начала отсчёта распределения параметра x, равно корню квадратному от второго начального момента m2, рассчитанному для исходного несимметричного несмещённого распределения выходного параметра y Since the standard deviation σ S for the distribution of the parameter x symmetric relative to the origin is equal to the square root of the second initial moment m 2 , calculated for the original asymmetric unbiased distribution of the output parameter y

Figure 00000046
Figure 00000046

то коэффициент энтропии несимметричного распределения можно получить как коэффициент энтропии симметрированного распределения, энтропия которого определена свойствами несимметричного распределения. then the entropy coefficient of an asymmetric distribution can be obtained as the entropy coefficient of a symmetrical distribution, the entropy of which is determined by the properties of the asymmetric distribution.

Поскольку интервалы энтропийной и параметрической неопределённости пропорциональны масштабам распределения, то отношение интервалов для несмещённых несимметричных распределений выходного параметра не зависит от масштаба распределения и полностью определяется параметрами формы. Since the intervals of entropy and parametric uncertainty are proportional to the distribution scales, the ratio of the intervals for unbiased asymmetric distributions of the output parameter does not depend on the distribution scale and is completely determined by the shape parameters.

Таким образом, коэффициент энтропии несимметричных распределений представляет собой независимый признак формы несмещённых несимметричных распределений [15]. Объединение информационного признака формы, в качестве которого использован коэффициент энтропии несимметричных распределений, с вероятностными признаками формы асимметрии и эксцесса позволило получить энтропийно-параметрическое пространство признаков для отображения координат траекторий возможного положения объекта при несимметричном несмещённом распределении выходного параметра.Thus, the entropy coefficient of asymmetric distributions is an independent indicator of the shape of unbiased asymmetric distributions [15]. Combining the information feature of the form, which was used as the coefficient of entropy of asymmetric distributions, with probabilistic features of the shape of asymmetry and kurtosis made it possible to obtain an entropy-parametric space of features for displaying the coordinates of trajectories of the possible position of an object with an asymmetric unbiased distribution of the output parameter.

Возможные положения объекта в координатном энтропийно-параметрическом пространстве признаков несимметричных несмещённых распределений выходного параметра даны на фигуре 5 в виде эпюры проекций траекторий распределений выходного параметра:Possible positions of the object in the coordinate entropy-parametric space of features of asymmetric unbiased distributions of the output parameter are given in figure 5 in the form of a diagram of the projections of the trajectories of the distribution of the output parameter:

- фигура 5, а - проекция траекторий на плоскость, заданную признаками асимметрии и коэффициента энтропии несимметричного распределения; - figure 5, a - the projection of the trajectories on the plane, given by the signs of asymmetry and the entropy coefficient of an asymmetric distribution;

- фигура 5, б - проекция траекторий на плоскость, заданную признаками эксцесса и коэффициента энтропии несимметричного распределения.- figure 5, b - the projection of the trajectories on the plane, given by the signs of kurtosis and the coefficient of entropy of the asymmetric distribution.

- фигура 5, в - проекция траекторий на плоскость, заданную признаками асимметрии и эксцесса несимметричного распределения.- figure 5, c - the projection of the trajectories on the plane, given by the signs of asymmetry and kurtosis of an asymmetric distribution.

На проекциях эпюры использованы следующие обозначения:The following designations are used on the projections of the diagram:

505 - точка положения оптимального состояния системы при несимметричном распределении выходного параметра; 505 - point of position of the optimal state of the system with an asymmetric distribution of the output parameter;

510 - точка положения реального состояния системы при несимметричном распределении выходного параметра;510 - point of position of the real state of the system with an asymmetric distribution of the output parameter;

515 - граница зоны контроля в пространстве энтропийно - параметрических признаков несимметричного распределения выходного параметра; 515 - border of the control zone in the space of entropy - parametric signs of asymmetric distribution of the output parameter;

520 - кривые положения системы при использовании для выходного параметра целевого распределения из форм семейства Вейбулла-Гнеденко;520 - curves of the position of the system when using the target distribution for the output parameter from the forms of the Weibull-Gnedenko family;

525 - кривые положения системы при использовании для выходного параметра целевого распределения из форм семейства гамма распределений;525 — Curves of the position of the system when used for the output parameter of the target distribution from the forms of the family of gamma distributions;

530 - кривые положения системы при использовании для выходного параметра целевого распределения из форм логарифмического нормального распределения; 530 — Curves of the position of the system when used for the output parameter of the target distribution from the forms of the logarithmic normal distribution;

535 - точка положения системы при использовании формы несимметричного экспоненциального распределения выходного параметра, совпадающего с распределением Пирсона χ2 с тремя степенями свободы; 535 - point of position of the system when using the form of asymmetric exponential distribution of the output parameter, which coincides with the Pearson distribution χ 2 with three degrees of freedom;

540 - точка положения системы при использовании для выходного параметра отражённого относительно центра нормального распределения;540 - point of position of the system when using for the output parameter the normal distribution reflected relative to the center;

545, 550 - точки положения системы при использовании для выходного параметра симметричных форм логистического и нормального распределений;545, 550 - points of system position when using symmetric forms of logistic and normal distributions for the output parameter;

555, 560, 565 - кривые положения системы при использовании для выходного параметра целевого распределения из форм распределений Парето при различных смещениях х0 левой границы возможных значений которой соответствуют значения 0,9, 1,1 и 1,3. 555, 560, 565 - curves of the position of the system when using for the output parameter the target distribution from the forms of Pareto distributions at various shifts x 0 of the left border of the possible values of which correspond to the values 0.9, 1.1 and 1.3.

В пространстве энтропийно-параметрического потенциала точка положения оптимального состояния системы 505 определяется целевой плотностью несимметричного распределения выходного параметра и совпадает с положением априорно известной несимметричной модели распределения. На фигуре 5 точка оптимального состояния системы 505 при несимметричном распределении находится на кривой 520 возможных положений системы при использовании для выходного параметра целевого распределения из форм семейства гамма распределений. Реальное состояние системы 510 отличается от его оптимального положения 505 вследствие действия внешних влияющих дестабилизирующих факторов и постоянно меняющихся внутренних свойств системы: внутренних связей, параметров элементов и среды, составляющих систему. In the space of the entropy-parametric potential, the position point of the optimal state of the system 505 is determined by the target density of the asymmetric distribution of the output parameter and coincides with the position of the a priori known asymmetric distribution model. In figure 5, the point of the optimal state of the system 505 with a skewed distribution is on the curve 520 of possible positions of the system when using for the output parameter the target distribution from the forms of the family of gamma distributions. The actual state of the system 510 differs from its optimal position 505 due to the action of external influencing destabilizing factors and constantly changing internal properties of the system: internal connections, parameters of the elements and the environment that make up the system.

Точка положения реального состояния системы 510 находится вблизи оптимального состояния. Так как реальное состояния не совпадает с возможными моделями её состояния, то точка положения реального состояния 510 располагаться вблизи кривых возможных положений системы. Для реального состояния 510 возможно изменение свойств системы, которые отображаются в изменении формы и масштаба модели распределения выходного параметра. The position point of the actual state of the system 510 is near the optimum state. Since the real state does not coincide with the possible models of its state, the point of position of the real state 510 is located near the curves of the possible positions of the system. For the real state 510, it is possible to change the properties of the system, which are displayed in changing the shape and scale of the distribution model of the output parameter.

По этой причине при проведении мониторинга и контроля важно определить переход системы в новое состояние из-за изменения свойств модели. Так как возможные состояния модели находятся вблизи оптимального состояния, то в энтропийно-параметрическом пространстве признаков выделяется граница области контроля 515 с известными допустимыми формами моделей несимметричных распределений выходного параметра, которые хранятся в базе данных эталонных параметров распределения выходного параметра. При выходе системы за пределы области контроля происходит трансформация закона распределения управляемого параметра за счёт изменения настроечных параметров регулятора. Для реального состояния системы выбирается наиболее близко расположенная модель, после чего определяются её параметры. For this reason, when carrying out monitoring and control, it is important to determine the transition of the system to a new state due to changes in the properties of the model. Since the possible states of the model are close to the optimal state, then in the entropy-parametric space of features, the border of the control area 515 with the known admissible forms of models of asymmetric distributions of the output parameter is distinguished, which are stored in the database of reference parameters of the distribution of the output parameter. When the system leaves the control area, the distribution law of the controlled parameter is transformed by changing the tuning parameters of the controller. For the real state of the system, the most closely located model is selected, after which its parameters are determined.

Автор предлагаемого изобретения убеждён в том, что отображение положения объекта в координатном энтропийно-параметрическом пространстве признаков несимметричных несмещённых распределений выходного параметра позволяет реализовать новые возможности при мониторинге и контроле над стохастической системой.The author of the present invention is convinced that the mapping of the position of the object in the coordinate entropy-parametric space of the features of asymmetric unbiased distributions of the output parameter makes it possible to implement new opportunities for monitoring and control over a stochastic system.

Описание алгоритма мониторинга и контроля над стохастической системой при несмещённой несимметричной целевой плотности распределения выходного параметраDescription of the algorithm for monitoring and control over a stochastic system with an unbiased asymmetric target distribution density of the output parameter

Схема процесса на фигуре 6 иллюстрирует новые возможности и особенности предлагаемого способа мониторинга и контроля над стохастической системой при несимметричной несмещённой целевой плотности распределения выходного параметра. Для реализации новых возможностей в предлагаемом изобретении проводятся следующие действия, иллюстрируемые в виде этапов процесса мониторинга и контроля на фигуре 6: The process diagram in figure 6 illustrates the new possibilities and features of the proposed method for monitoring and control over a stochastic system with an asymmetric unbiased target distribution density of the output parameter. To implement new possibilities in the proposed invention, the following actions are carried out, illustrated in the form of stages of the monitoring and control process in figure 6:

- этапа 605 определения координат пространства признаков формы для несимметричной плотности распределения; - step 605 of determining the coordinates of the shape feature space for the asymmetric distribution density;

- этапа 610 формирования пространства оптимального состояния системы;- step 610 of forming the space of the optimal state of the system;

- этапа 615 определения дистанции между положениями возможных моделей и реального состояний; - step 615 determining the distance between the positions of the possible models and real states;

- этапа 620 выбора формы модели из условия минимума дистанции между моделью и реальным состоянием; - step 620 of selecting the shape of the model from the condition of the minimum distance between the model and the real state;

- этапа 625 определения масштаба модели распределения выходного параметра стохастической системы;- step 625 determining the scale of the model of the distribution of the output parameter of the stochastic system;

- этапа 630 сохранения параметров модели распределения в базе данных;- step 630 save the parameters of the distribution model in the database;

- этапа 635 определения рассогласования параметров модели реального и оптимального состояния стохастической системы; - step 635 of determining the mismatch of the parameters of the model of the real and the optimal state of the stochastic system;

- этапа 640 оптимизации рассогласования параметров модели;- step 640 of optimization of the mismatch of the parameters of the model;

- этапа 645 картирования положения системы в пространстве признаков распределения выходного параметра.- step 645 for mapping the position of the system in the feature space of the distribution of the output parameter.

Определение координат пространства признаков формы для несимметричной несмещённой плотности распределения выходного параметра стохастической системыDetermination of the coordinates of the shape feature space for an asymmetric unbiased distribution density of the output parameter of a stochastic system

Первое действие, иллюстрируемое этапом 605 схемы процесса на фигуре 6 заключается в определении координат пространства признаков формы для несимметричной плотности распределения. Координаты пространства заданы безразмерными признаками формы распределения и рассчитываются по формуле матричного вектора (12). В качестве параметрических признаков формы распределения использованы асимметрия и эксцесс, характеризующие скошенность и островершинность распределения. Третья координата задана независимым информационным признаком формы распределения - коэффициентом энтропии несимметричного распределения. Отображение распределения выходного параметра системы в трёхмерном пространстве признаков форм распределения обеспечивает контроль положения системы по отношению к возможным функциональным состояниям. Такие параметры как второй начальный момент, третий центральный момент и энтропийно-параметрический потенциал несимметричной плотности распределения выходного параметра системы определяются по формулам (13), (14) и (15), соответственноThe first act, illustrated at block 605 of the flowchart of FIG. 6, is to determine the coordinates of the shape feature space for the asymmetric distribution density. The space coordinates are specified by dimensionless features of the distribution shape and are calculated using the matrix vector formula (12). The asymmetry and kurtosis, which characterize the skewness and peakedness of the distribution, were used as parametric features of the distribution shape. The third coordinate is given by an independent informational sign of the distribution shape - the entropy coefficient of an asymmetric distribution. Displaying the distribution of the output parameter of the system in a three-dimensional space of signs of distribution forms provides control of the position of the system in relation to possible functional states. Parameters such as the second initial moment, the third central moment and the entropy-parametric potential of the asymmetric distribution density of the output parameter of the system are determined by formulas (13), (14) and (15), respectively

Формировании пространства оптимального состояния стохастической системыFormation of the space of the optimal state of the stochastic system

Основная цель действия, иллюстрируемого этапом 610 схемы процесса на фигуре 6, состоит в том, чтобы получить положения моделей и положение состояния несимметричного распределения выходного параметра системы в нормированном пространстве координат оптимального состояния 505 с несимметричным распределением выходного параметра. Схема процесса формирования пространства оптимального состояния стохастической системы дана на фигуре 7 в виде этапов 715, 720, 725 и 730. The main purpose of the operation, illustrated at block 610 of the flowchart in FIG. 6, is to obtain the positions of the models and the position of the asymmetric distribution state of the system output in the normalized space of coordinates of the optimal state 505 with the asymmetric distribution of the output parameter. A diagram of the process of forming the space of the optimal state of the stochastic system is given in figure 7 in the form of steps 715, 720, 725 and 730.

Из фигуры 7 следует, что первое отличительное действие предлагаемого способа мониторинга и контроля над стохастической системой при несмещённой несимметричной целевой плотности распределения выходного параметра содержитFrom figure 7 it follows that the first distinctive effect of the proposed method of monitoring and control over a stochastic system with an unbiased asymmetric target distribution density of the output parameter contains

- этап 715 задания границ зоны контроля в пространстве признаков оптимального состояния при несимметричном распределении выходного параметра стохастической системы;- step 715 setting the boundaries of the control zone in the space of signs of the optimal state with an asymmetric distribution of the output parameter of the stochastic system;

- этап 720 определения нормированных координат положения для состояния распределения выходного параметра в пространстве признаков оптимального состояния стохастической системы; - step 720 of determining the normalized position coordinates for the state of the distribution of the output parameter in the feature space of the optimal state of the stochastic system;

- этап 725 определения критерия для состояния стохастической системы в пространстве признаков оптимального состояния;- step 725 of determining a criterion for the state of the stochastic system in the space of signs of the optimal state;

- этап 730 определения нормированных координат положений возможных моделей в пространстве признаков оптимального состояния;- step 730 of determining the normalized coordinates of the positions of the possible models in the space of signs of the optimal state;

Суть схемы процесса формирования пространства оптимального состояния системы состоит в определении координат возможных моделей вблизи оптимального состояния в пределах границы контроля. The essence of the scheme of the process of forming the space of the optimal state of the system consists in determining the coordinates of possible models near the optimal state within the limits of control.

Этап 715 схемы процесса на фигуре 7 состоит в задании границ зоны контроля в пространстве признаков оптимального состояния с помощью выражения (16). Для оптимального состояния существует зона работоспособных состояний, которые отслеживаются по форме выходного параметра. Интервалы изменения признаков для зоны контроля заданы с помощью произведения значения признака оптимального состояния (Sk0, Ex0, KHn0) на коэффициенты интервалов признаков a, b, c. Тогда положение возможных значений в энтропийно-параметрическом пространстве состояний выходного параметра ограничено значениями признаков

Figure 00000047
,
Figure 00000048
,
Figure 00000049
по признакам асимметрии, эксцесса и коэффициента энтропии несимметричных распределений. Step 715 of the process diagram in FIG. 7 consists in setting the boundaries of the control zone in the space of the optimal state signs using expression (16). For the optimal state, there is a zone of healthy states, which are tracked by the form of the output parameter. The intervals of change of signs for the control zone are set using the product of the value of the sign of the optimal state (Sk 0 , Ex 0 , K Hn0 ) by the coefficients of the intervals of signs a, b, c. Then the position of possible values in the entropy-parametric state space of the output parameter is limited by the values of the features
Figure 00000047
,
Figure 00000048
,
Figure 00000049
by the signs of asymmetry, kurtosis and entropy coefficient of asymmetric distributions.

Границы интервалов признаков возможных моделей могут быть определены двумя способами. Первый способ состоит в моделировании объекта и получении границ параметров на основе модели с использованием метода Монте-Карло наложением на модели выходного параметра и моделей дестабилизирующих факторов. В этом случае признаки оптимального состояния Sk0, Ex0, KHn0 определены свойствами модели системы. Другой подход связан с накоплением статистических данных о стохастической системе и оценке интервалов признаков зоны контроля при условии, что система (или подобные системы) находится в работоспособном состоянии для контролируемого режима работы. В этом случае в качестве оптимальных энтропийно-параметрических признаков системы Sk0, Ex0 и KHn0 принимаются оценки среднего значения признаков, полученных из проводимых ранее наблюдений. В качестве интервалов признаков в статистике используют средние квадратические оценки разброса. Так как в способах анализа и статистического накопления используются различные методы оценки интервалов признаков, то для задания границы зоны контроля удобно использовать ограничения интервалов признаков

Figure 00000050
,
Figure 00000051
,
Figure 00000052
с указанием вектора признаков оптимального состояния [Sk0, Ex0, KHn0]T и вектора коэффициентов разброса [a,b,с]T. Граница зоны контроля устанавливается из условия, что внутри границы находится не менее 95 % рабочих состояний при воздействии различных дестабилизирующих факторов. Выход за границу контроля рассматривается как переход в неработоспособное состояние, требующее коррекции параметров и матриц вероятностей взаимосвязей стохастической системы. При задании границы контроля в виде сферы, параметр γmax радиуса границы в диапазоне от 1 до 3. Если коэффициенты разброса определены для значений среднего квадратического разброса, то для нахождения 95 % работоспособных состояний параметр радиуса границы γmax имеет значение, равное 2,8. При известных границах допустимых состояний системы в пространстве энтропийно-параметрических признаков в качестве рабочего пространства удобно использовать пространство, центрированное относительно заданного оптимального состояния и нормированное к разбросу признаков асимметрии, эксцесса и коэффициента энтропии несимметричных распределений выходного параметра. The boundaries of the intervals of features of possible models can be determined in two ways. The first method consists in modeling the object and obtaining the boundaries of the parameters based on the model using the Monte Carlo method by imposing the output parameter and models of destabilizing factors on the model. In this case, the signs of the optimal state Sk 0 , Ex 0 , K Hn0 are determined by the properties of the system model. Another approach is associated with the accumulation of statistical data on the stochastic system and the estimation of the intervals of the control zone signs, provided that the system (or similar systems) is in an operable state for a controlled mode of operation. In this case, as the optimal entropy-parametric features of the system Sk 0 , Ex 0 and K Hn0 , estimates of the mean value of features obtained from earlier observations are taken. RMS scatter estimates are used as feature intervals in statistics. Since the methods of analysis and statistical accumulation use various methods for evaluating the intervals of attributes, it is convenient to use the restrictions of the intervals of attributes to set the border of the control zone.
Figure 00000050
,
Figure 00000051
,
Figure 00000052
indicating the vector of signs of the optimal state [Sk 0 , Ex 0 , K Hn0 ] T and the vector of scatter coefficients [a, b, c] T. The border of the control zone is established from the condition that at least 95% of the operating states are inside the border under the influence of various destabilizing factors. Going beyond the control boundary is considered as a transition to an inoperative state that requires correction of the parameters and probability matrices of interconnections of the stochastic system. When setting the control border in the form of a sphere, the parameter γ max of the border radius is in the range from 1 to 3. If the scatter coefficients are determined for the values of the root-mean-square spread, then to find 95% of the operable states, the parameter of the border radius γ max has a value of 2.8. Given the known boundaries of the permissible states of the system in the space of entropy-parametric features, it is convenient to use the space centered relative to a given optimal state and normalized to the spread of asymmetry, kurtosis, and entropy features of asymmetric distributions of the output parameter as a working space.

Примеры проекций зоны контроля на нормированном пространстве признаков оптимального состояния показаны на фигурах 9, 10 и 11, где использованы следующие обозначения объектов: 505 - точка положения оптимального состояния при несимметричном распределении выходного параметра; 510 - точка положения реальное состояние системы при несимметричном распределении выходного параметра; 515 - граница зоны контроля; 520, 525 и 530 - кривые положения системы при использовании для выходного параметра целевых распределений из форм семейства Вейбулла-Гнеденко, семейства гамма распределения и форм логарифмического нормального распределения, соответственно; 535 - точка положения модели системы при использовании формы несимметричного экспоненциального распределения выходного параметра, совпадающего в параметром Пирсона χ2 с тремя степенями свободы; 910, 920 и 930 - иллюстрируют точки положения возможных моделей состояний системы при использовании форм семейства Вейбулла-Гнеденко, семейства гамма распределения и логарифмического нормального распределения, соответственно; 915, 925 и 935- точки положения моделей состояний системы при использовании кривых положений системы 520, 525 и 530 в качестве распределений выходного параметра форм семейства Вейбулла-Гнеденко, семейства гамма распределения и логарифмического нормального распределения, соответственно. На эпюре 9 дано дополнительно положение модели состояния системы 940 при использовании кривой форм семейства Парето 555. Так как формы распределения Парето находятся вне зоны контроля, то кривая положения 555 отсутствует на фигуре 10 и фигуре 11 других проекциях энтропийно-параметрического пространства, иллюстрируя возможное положение модели при неработоспособном состоянии системы. Examples of projections of the control zone on the normalized space of signs of the optimal state are shown in Figures 9, 10 and 11, where the following designations of objects are used: 505 - point of position of the optimal state with an asymmetric distribution of the output parameter; 510 - point of position of the real state of the system with an asymmetric distribution of the output parameter; 515 - border of the control zone; 520, 525 and 530 - curves of the position of the system when using for the output parameter target distributions from the forms of the Weibull-Gnedenko family, the family of the gamma distribution and the forms of the logarithmic normal distribution, respectively; 535 - point of position of the system model when using the form of asymmetric exponential distribution of the output parameter, which coincides in the Pearson parameter χ 2 with three degrees of freedom; 910, 920 and 930 illustrate the position points of possible models of system states using the Weibull-Gnedenko family forms, the gamma distribution family and the logarithmic normal distribution, respectively; 915, 925 and 935 are the position points of the system state models when using the curves of the system positions 520, 525 and 530 as the distributions of the output parameter of the Weibull-Gnedenko family forms, the gamma distribution family and the logarithmic normal distribution, respectively. Plot 9 additionally gives the position of the state model of the system 940 when using the curve of the forms of the Pareto family 555. Since the forms of the Pareto distribution are outside the control zone, the position curve 555 is absent in Figure 10 and Figure 11 of other projections of the entropy-parametric space, illustrating the possible position of the model when the system is inoperative.

Следующий этап 720 схемы процесса на фигуре 7 состоит в определении нормированных координат положения для состояния распределения выходного параметра в пространстве признаков оптимального состояния стохастической системы по формуле матричного вектора (17). The next step 720 of the process flow diagram in FIG. 7 is to determine the normalized position coordinates for the state of the distribution of the output parameter in the feature space of the optimal state of the stochastic system according to the matrix vector formula (17).

Для отображения состояния системы в пространстве признаков оптимального состояния на этапе 720 процесса на фигуре 7 определяются нормированные координаты положения состояния по формуле матричного вектора (17). Состояние системы выходного параметра на проекции оптимального состояния системы при несимметричном распределении выходного параметра показано на проекциях зоны контроля (фигура 9, фигура 10 и фигура 11) в виде точки положения 510. Для иллюстрации использована точка состояния с признаками асимметрии, эксцесса и коэффициента энтропии несимметричного распределения выходного параметра, равными 2,1, 9 и 1,53, соответственно. При построении проекций положение оптимального состояния системы в энтропийно-параметрическом пространстве задано параметром формы α распределения из многообразия форм гамма семейства, равного 0,692. Проекции пространства оптимального состояния построены для признаков асимметрии, эксцесса и коэффициента энтропии несимметричного распределения оптимального состояния, равных 2,405, 8,674 и 1,65, соответственно. Форма модели оптимального состояния принята в качестве формы целевого распределения выходного параметра стохастической системы. Интервалы признаков асимметрии, эксцесса и коэффициента энтропии, рассчитанные для зоны контроля, равны 0,58, 3,5 и 0,225. Коэффициенты интервалов признаков a, b и c для зоны контроля равны 0,241, 0,404 и 0,136, соответственно. Коэффициенты и признаки точки положения 510 реального состояния системы при несимметричном распределении выходного параметра изменяются при проведении мониторинга и контроля.To display the state of the system in the space of signs of the optimal state at step 720 of the process in figure 7, the normalized coordinates of the position of the state are determined by the formula of the matrix vector (17). The state of the system of the output parameter on the projection of the optimal state of the system with an asymmetric distribution of the output parameter is shown in the projections of the control zone (Figure 9, Figure 10 and Figure 11) as a position point 510. For illustration, a state point with signs of asymmetry, kurtosis and the entropy coefficient of asymmetric distribution is used output parameter equal to 2.1, 9 and 1.53, respectively. When constructing projections, the position of the optimal state of the system in the entropy-parametric space is set by the shape parameter α of the distribution from the variety of forms of the gamma family, equal to 0.692. The projections of the space of the optimal state are constructed for the signs of asymmetry, kurtosis and the coefficient of entropy of the asymmetric distribution of the optimal state, equal to 2.405, 8.674, and 1.65, respectively. The form of the optimal state model is taken as the form of the target distribution of the output parameter of the stochastic system. The intervals of the signs of asymmetry, kurtosis and the coefficient of entropy, calculated for the control zone, are equal to 0.58, 3.5 and 0.225. The coefficients of the intervals of signs a, b and c for the control zone are equal to 0.241, 0.404 and 0.136, respectively. The coefficients and signs of the position point 510 of the real state of the system with an asymmetric distribution of the output parameter change during monitoring and control.

На этапе 725 схемы процесса на фигуре 7 определяют критерий γ* для состояния стохастической системы в пространстве признаков оптимального состояния по формуле (18). Критерий позволяет осуществить проверку состояния объекта принадлежности зоне контроля. At step 725 of the process diagram in FIG. 7, the γ * criterion is determined for the state of the stochastic system in the space of features of the optimal state according to the formula (18). The criterion allows you to check the state of the object belonging to the control zone.

Этап 730 состоит в определении нормированных координат положения возможных моделей в пространстве признаков оптимального состояния по формуле (19).Step 730 consists in determining the normalized coordinates of the position of possible models in the space of signs of the optimal state according to formula (19).

Формирование пространства оптимального состояния необходимо для обеспечения единства оптимальности управления в различных точках энтропийно-параметрического пространства. Дело в том, что в энтропийно-параметрическом пространстве минимальное расстояние зависит от значений признаков распределения и не учитывает интервалы допустимых изменений относительно оптимального состояния, что снижает качество контроля при выборе параметров модели. В целях унификации данных при различных состояниях следует учитывать интервалы контроля вблизи оптимального состояния.The formation of the space of the optimal state is necessary to ensure the unity of the optimality of control at various points of the entropy-parametric space. The fact is that in the entropy-parametric space, the minimum distance depends on the values of the distribution signs and does not take into account the intervals of permissible changes relative to the optimal state, which reduces the quality of control when choosing the model parameters. In order to unify the data under different conditions, control intervals near the optimal state should be taken into account.

В зоне контроля оптимального состояния количество различимых форм моделей ограничено различием параметра формы возможных моделей. При контроле формы до третьей значащей цифры в зоне контроля возможно 300 моделей из семейства форм гамма распределения c параметрами формы в интервале от 0.55 до 0,85, и 150 моделей из семейства Вейбулла-Гнеденко с параметрами формы от 0,8 до 0,95. Определение координат возможных моделей по формуле (19) в пространстве оптимального состояния относится к формированию пространства.In the control zone of the optimal state, the number of distinguishable shapes of models is limited by the difference in the shape parameter of possible models. When the shape is controlled up to the third significant digit in the control zone, 300 models from the family of gamma distribution shapes with shape parameters in the range from 0.55 to 0.85 are possible, and 150 models from the Weibull-Gnedenko family with shape parameters from 0.8 to 0.95. Determining the coordinates of possible models by formula (19) in the space of the optimal state refers to the formation of space.

Определение дистанций между положениями возможных моделей и реального состояний в нормированном центрированном пространстве признаков оптимального состояния стохастической системы Determination of distances between the positions of possible models and real states in the normalized centered space of signs of the optimal state of a stochastic system

Третье отличительное действие схемы процесса на фигуре 6, иллюстрируемое этапом 615, состоит в определении дистанции между положением возможных моделей и реального состояний для несимметричных распределений выходного параметра стохастической системы в нормированном пространстве координат оптимального состояния. Положениям возможных моделей из отдельных семейств соответствуют модели на пересечении кривых семейства распределений и перпендикуляра из точки положения 510 реального состояния системы при несимметричном распределении выходного параметра к кривой положений системы при использовании семейства возможных моделей.A third distinctive action of the process diagram in FIG. 6, illustrated by block 615, is to determine the distance between the position of possible models and real states for asymmetric distributions of the output parameter of the stochastic system in the normalized coordinate space of the optimal state. The positions of possible models from individual families correspond to models at the intersection of the curves of the family of distributions and the perpendicular from the point of position 510 of the real state of the system with an asymmetric distribution of the output parameter to the curve of positions of the system when using a family of possible models.

Выбор формы модели стохастической системы из условия минимума дистанции между положениями модели и реального состояний.The choice of the form of the model of the stochastic system from the condition of the minimum distance between the positions of the model and the real states.

Четвёртое отличительное действие, осуществляемое этапом 620 схемы процесса на фигуре 6, состоит в выборе формы модели из условия минимума дистанции между моделью и реальным состоянием. Модели выбираются из семейства форм распределения и оценки параметра формы модели из базы данных моделей. A fourth distinctive action, performed by block 620 of the process diagram in FIG. 6, is to select the shape of the model such that the distance between the model and the real state is as small as possible. Models are selected from a family of distribution shapes and model shape parameter estimates from the model database.

При построении мониторинга и контроля стохастической системой при несмещённой целевой плотности распределения выходного параметра в качестве основных параметров контроля принимаются форма распределения и её размах. Обеспечение контроля достигается за счёт использования семейств распределений, содержащих параметры формы и размаха.When constructing monitoring and control by a stochastic system with an unbiased target distribution density of the output parameter, the distribution form and its range are taken as the main control parameters. Control is achieved through the use of distribution families containing shape and span parameters.

Существующие алгоритмы позволяют оценить форму распределения выходного параметра только приближённо. Дело в том, что параметрические признаки формы асимметрии и эксцесса не позволяют получить форму при использовании нескольких подсемейств обобщённых распределений. Близкое расположение траекторий кривых в пространстве только параметрических признаков асимметрии и эксцесса не обеспечивают однозначный выбор формы модели. The existing algorithms make it possible to estimate the shape of the distribution of the output parameter only approximately. The point is that the parametric features of the asymmetry and kurtosis form do not allow one to obtain a form when using several subfamilies of generalized distributions. The close arrangement of the trajectories of the curves in the space of only parametric signs of asymmetry and kurtosis does not provide an unambiguous choice of the shape of the model.

В предлагаемом изобретении качество выбора формы осуществляется из условия
минимума (21) между положением модели и состояния системы. Качество выбора формы обеспечено за счёт различимости несимметричных распределений энтропийно-параметрического пространстве признаков и перехода в пространство оптимального состояния системы. При выборе модели распределения параметрам формы присваиваются их специфические значения.
In the proposed invention, the quality of the choice of the form is carried out from the condition
minimum (21) between the position of the model and the state of the system. The quality of the choice of the form is ensured due to the distinguishability of asymmetric distributions of the entropy-parametric space of features and the transition to the space of the optimal state of the system. When you select a distribution model, the shape parameters are assigned their specific values.

Определение масштаба модели распределения выходного параметра стохастической системы.Determination of the scale of the distribution model of the output parameter of the stochastic system.

Следующее отличительное действие предлагаемого изобретения состоит в определении масштаба распределения выходного параметра стохастической системы на этапе 625 схемы процесса фигуры 6. Схема процесса определения параметра масштаба распределения выходного параметра дана на фигуре 8 в виде этапов 805, 810 и 815. Из фигуры 8 следует, что четвёртое отличительное действие предлагаемого способа мониторинга и контроля стохастической системы при несмещённой несимметричной целевой плотности распределения содержитThe next distinctive effect of the proposed invention is to determine the scale of the distribution of the output parameter of the stochastic system at step 625 of the process diagram of Figure 6. The diagram of the process for determining the scale parameter of the distribution of the output parameter is given in figure 8 in the form of steps 805, 810 and 815. From figure 8 it follows that the fourth the distinctive effect of the proposed method for monitoring and controlling a stochastic system with an unbiased asymmetric target distribution density contains

- определение на этапе 805 энтропийно-параметрического потенциала несимметричной плотности распределения выходного параметра;- determining at step 805 the entropy-parametric potential of the asymmetric distribution density of the output parameter;

- формирование на этапе 810 энтропийно-параметрического потенциала несимметричной модели плотности распределения выходного параметра;- forming at step 810 the entropy-parametric potential of the asymmetric model of the distribution density of the output parameter;

- определение на этапе 815 параметра масштаба λ из условия минимума (24) разницы энтропийно-параметрических потенциалов для несимметричной модели и реального состояния плотности распределения выходного параметра.- determination at step 815 of the scale parameter λ from the minimum condition (24) of the difference in entropy-parametric potentials for the asymmetric model and the real state of the distribution density of the output parameter.

Для пояснения действий, осуществляемых при определении масштаба модели распределения выходного параметра стохастической системы на фигуре 12 дана проекция пространства энтропийной и параметрической неопределённостей несимметричных распределений выходного параметра, где даны следующие обозначенияTo clarify the actions carried out in determining the scale of the model of the distribution of the output parameter of the stochastic system, figure 12 shows a projection of the space of entropy and parametric uncertainties of asymmetric distributions of the output parameter, where the following designations are given

505 и 510 - точки положения оптимального и реального состояния системы при несимметричном распределением выходного параметра;505 and 510 - points of the position of the optimal and real state of the system with an asymmetric distribution of the output parameter;

- 1205 - начало координат пространства энтропийной и параметрической неопределённостей;- 1205 - origin of coordinates of the space of entropic and parametric uncertainties;

- 1210 - дистанция энтропийно-параметрического потенциала

Figure 00000053
выходного параметра;- 1210 - distance of the entropy-parametric potential
Figure 00000053
output parameter;

- 1215 - точка положения модели с выбранной формой распределения и энтропийно-параметрическим потенциалом выходного параметра;- 1215 - point of position of the model with the selected form of distribution and the entropy-parametric potential of the output parameter;

- 1220 - линия масштабов модели с выбранной формой распределения;- 1220 - scale line of the model with the selected shape of distribution;

- 1225 - эквипотенциаль энтропийно-параметрического потенциала

Figure 00000054
выходного параметра;- 1225 - equipotential of entropy-parametric potential
Figure 00000054
output parameter;

- 1230 - дистанция энтропийно-параметрического потенциала

Figure 00000055
оптимального состояния;- 1230 - distance of the entropy-parametric potential
Figure 00000055
optimal condition;

- 1235 - эквипотенциаль энтропийно-параметрического потенциала

Figure 00000056
оптимального состояния системы;- 1235 - equipotential of entropy-parametric potential
Figure 00000056
the optimal state of the system;

- 1240 - точка положения модели с выбранной формой распределения и энтропийно-параметрическим потенциалом оптимального состояния системы;- 1240 - point of position of the model with the selected form of distribution and the entropy-parametric potential of the optimal state of the system;

- 1245 - линия масштабов модели с формой оптимального состояния.- 1245 - scale line of the model with the shape of the optimal state.

Пространство энтропийной и параметрической неопределённостей несимметричных распределений выходного параметра на фигуре 12 задано проекцией координаты энтропийного потенциала несимметричного распределения ΔHP и координаты интервала параметрической неопределённости, равной корню квадратному второго начального момента

Figure 00000038
распределения выходного параметра. The space of entropy and parametric uncertainties of asymmetric distributions of the output parameter in figure 12 is given by the projection of the coordinate of the entropy potential of the asymmetric distribution Δ HP and the coordinate of the interval of parametric uncertainty equal to the square root of the second initial moment
Figure 00000038
distribution of the output parameter.

В пространстве энтропийной и параметрической неопределённостей несимметричных распределений выбранной модели распределения соответствует линия масштабов модели 1220 с выбранной формой распределения, на которой различным дистанциям от начала координат 1205 до точек прямой 1220 соответствуют различные масштабы λ распределения выходного параметра. Наклон линия 1220 полностью определен отношением коэффициентом энтропии несимметричного распределения, определённого из выражения (33). In the space of entropic and parametric uncertainties of asymmetric distributions, the selected distribution model corresponds to the scale line of the model 1220 with the selected distribution shape, at which different distances from the origin of coordinates 1205 to points of the straight line 1220 correspond to different scales λ of the distribution of the output parameter. The slope of the 1220 line is completely determined by the ratio of the coefficient of entropy of the asymmetric distribution, determined from expression (33).

Точка положения оптимального состояния системы 505 находится на линии масштабов модели 1245 с формой оптимального состояния распределения, которая определена коэффициентом энтропии несимметричного распределения оптимального состояния. Для формы модели оптимального состояния возможно множество моделей с различными масштабами. Если коэффициент энтропии выбранной модели несимметричного распределения отличается от коэффициента энтропии несимметричного распределения оптимального состояния, то линии масштабов выбранной модели 1220 и модели оптимального состояния 1245 существуют как раздельные объекты.The position point of the optimal state of the system 505 is on the scale line of the model 1245 with the shape of the optimal state of the distribution, which is determined by the entropy coefficient of the asymmetric distribution of the optimal state. For the shape of the optimal state model, many models with different scales are possible. If the entropy coefficient of the selected asymmetric distribution model differs from the entropy coefficient of the asymmetric distribution of the optimal state, then the scale lines of the selected model 1220 and the optimal state model 1245 exist as separate objects.

Если коэффициент энтропии несимметричного распределения выходного параметра

Figure 00000057
отличается от коэффициента энтропии выбранной модели несимметричного распределения, то точки положения 510 реального состояния системы при несимметричном распределении выходного параметра находится вне линии масштабов 1220 выбранной модели. На фигуре 12 проекции пространства энтропийной и параметрической неопределённостей несимметричных распределений схематично показана схема определения масштаба для модели распределения с выбранной формой, поясняющая действия схемы на фигуре 8 процесса определения масштаба модели распределения выходного параметра.If the entropy coefficient of the asymmetric distribution of the output parameter
Figure 00000057
differs from the entropy coefficient of the selected model of asymmetric distribution, then the position point 510 of the real state of the system with an asymmetric distribution of the output parameter is outside the scale line 1220 of the selected model. In figure 12, the projection of the space of entropic and parametric uncertainties of asymmetric distributions schematically shows a scale determination scheme for a distribution model with a selected shape, explaining the actions of the circuit in figure 8 of the process for determining the scale of the output parameter distribution model.

На этапе 805 схемы процесса 8 определяется энтропийно-параметрический потенциал несмещённой плотности распределения выходного параметра по формуле (14).At step 805 of the process diagram 8, the entropy-parametric potential of the unbiased distribution density of the output parameter is determined by the formula (14).

Согласно формуле (33), коэффициент энтропии несимметричного распределения выходного параметра пропорционален отношению энтропийного потенциала несмещённого распределения к корню квадратному второго начального момента распределения. Иллюстрация отношения (33) в пространстве энтропийной параметрической неопределённостей несимметричных распределений выходного параметра дана на фигуре 12, где положения объектов показаны схематично для иллюстрации процессов определения и минимизации параметра масштаба распределения. According to formula (33), the entropy coefficient of the asymmetric distribution of the output parameter is proportional to the ratio of the entropy potential of the unbiased distribution to the square root of the second initial moment of the distribution. An illustration of the relation (33) in the space of entropic parametric uncertainties of asymmetric distributions of the output parameter is given in Figure 12, where the positions of objects are shown schematically to illustrate the processes of determining and minimizing the parameter of the distribution scale.

Дистанция от точки 1205 начала координат пространства энтропийной и параметрической неопределённостей на фигуре 12 до положения точки 510 реального состояния системы равна энтропийно-параметрическому потенциалу стохастической системы. Для определения энтропийно-параметрического потенциала несимметричного распределения выходного параметра через координаты пространства неопределённостей использована формула (22).The distance from point 1205 of the origin of coordinates of the space of entropy and parametric uncertainties in figure 12 to the position of point 510 of the real state of the system is equal to the entropy-parametric potential of the stochastic system. To determine the entropy-parametric potential of the asymmetric distribution of the output parameter in terms of the coordinates of the uncertainty space, we used formula (22).

На фигуре 12 энтропийно-параметрическому потенциалу выходного параметра

Figure 00000058
соответствует дистанция 1210 от начала координат 1205 до точки положения реального состояния системы 510. Пунктирная линия 1225 является эквипотенциалью энтропийно-параметрического потенциала выходного параметра. Эквипотенциаль соответствует точкам положения моделей, для которых модуль энтропийно-параметрического потенциала равен модулю энтропийно-параметрического потенциала выходного параметра.Figure 12 shows the entropy-parametric potential of the output parameter
Figure 00000058
corresponds to the distance 1210 from the origin of coordinates 1205 to the point of position of the real state of the system 510. The dotted line 1225 is the equipotential of the entropy-parametric potential of the output parameter. The equipotential corresponds to the points of position of the models, for which the modulus of the entropy-parametric potential is equal to the modulus of the entropy-parametric potential of the output parameter.

Для реального состояния 510 наилучшее соответствие параметра масштаба для модели 1215, расположенной на линии 1220 масштабов моделей с выбранной формой таким образом, что дистанция между точками 510 положения реального состояния и 1215 положения модели с выбранной формы в пространстве энтропийной и параметрической неопределённости минимально. При малых углах рассогласования точка 1215 положения модели с выбранной формой находится как пересечение линии 1220 масштабов модели и эквипотенциали энтропийно-параметрического потенциала выходного параметра. Для определения параметра масштаба λ модели с выбранной формой необходима взаимосвязь параметра масштаба λ модели и энтропийно- параметрического потенциала выходного параметра. For the real state 510, the best correspondence of the scale parameter for the model 1215, located on the line 1220 of the scales of the models with the selected shape, in such a way that the distance between the points 510 of the position of the real state and 1215 of the position of the model with the selected shape in the space of entropic and parametric uncertainty is minimal. At small angles of mismatch, the point 1215 of the position of the model with the selected shape is found as the intersection of the line 1220 of the model scales and the equipotential of the entropy-parametric potential of the output parameter. To determine the scale parameter λ of the model with the selected shape, it is necessary to interconnect the scale parameter λ of the model and the entropy-parametric potential of the output parameter.

По этой причине на этапе 810 схемы процесса на фигуре 8 проводится формирование энтропийно-параметрического потенциала несимметричной модели плотности распределения выходного параметра.For this reason, at step 810 of the process diagram in FIG. 8, the formation of the entropy-parametric potential of the asymmetric model of the distribution density of the output parameter is carried out.

Энтопийно-параметрический потенциал для модели распределения выходного параметра равен дистанции между началом координат 1205 и положением модели 1215 в пространстве энтропийной и параметрической неопределённости. Формула для определения энтопийно-параметрический потенциал модели

Figure 00000059
через координаты пространства неопределённостей имеет вид:The entopy-parametric potential for the model of the distribution of the output parameter is equal to the distance between the origin of coordinates 1205 and the position of the model 1215 in the space of entropic and parametric uncertainty. Formula for determining the entopy-parametric potential of the model
Figure 00000059
through the coordinates of the uncertainty space has the form:

Figure 00000060
Figure 00000060

Если форма модели выбрана, то однозначно известен коэффициент энтропии KHnλ для модели несимметричного распределения. Квадрат потенциала энтропии несиметричного распределения равен произведению коэффициент энтропии на второй начальный момент m несимеетричного распределения модели распределения выходного параметра. Для энтропийно-параметрического потенциала несимметричной модели распределения выходгного параматра справедлива формула (23), согласно которой для плотности выходного параметра возможно множество моделей, отличающихся различными параметрами масштаба распределения. Для большинства несимметричных распределений энтропийно-параметрический потенциал пропорционален параметру масштаба модели λ. Тогда определив дистанцию от начала координат 1205 до точки положения модели 1215 при известной форме модели получим значение масштаба λ распределения выходного параметра. If the form of the model is chosen, then the entropy coefficient K Hnλ for the model of asymmetric distribution is uniquely known. The squared potential of the entropy of the asymmetric distribution is equal to the product of the entropy coefficient by the second initial moment m 2λ of the asymmetric distribution of the model of the distribution of the output parameter. For the entropy-parametric potential of the asymmetric model of the distribution of the output parameter, the formula (23) is valid, according to which for the density of the output parameter there are many models that differ in different parameters of the distribution scale. For most asymmetric distributions, the entropy-parametric potential is proportional to the model scale parameter λ. Then, having determined the distance from the origin of coordinates 1205 to the point of position of the model 1215 with the known form of the model, we obtain the value of the scale λ of the distribution of the output parameter.

Этапе 815 схемы процесса на фигуре 8 состоит в определении параметра масштаба λ из условия (24) минимума разницы энтропийно-параметрического потенциала для несимметричной модели и реального состояния плотности распределения выходного параметра.Step 815 of the process diagram in FIG. 8 consists in determining the scale parameter λ from the condition (24) of the minimum difference in the entropy-parametric potential for the asymmetric model and the real state of the distribution density of the output parameter.

Процесс выбора параметра формы иллюстрирует фигура 12. Очевидно, что наилучшее совпадение между моделью и реальным состоянием распределения системы можно достичь при совпадении точек положения модели 1215 с выбранной формой и реального состояния 510 системы. Так как из-за действия дестабилизирующих внешних факторов положение точки 510 реального состояния системы находится вне линии 1220 моделей выбранной формой, то точки положения модели 1215 соответствует минимальная дистанция между точками положения реального состояния системы 510 и линией 1220 выбранной формы модели. При малом различии коэффициента энтропии модели и реального состояния, угол между линией формы модели и линии формы реального состояния не превышает 1…5°. В этом случае масштаб модели выбирается из условия (24) минимума разницы энтропийно-параметрических потенциалов несимметричной модели и реального состояния распределения выходного параметраThe shape parameter selection process is illustrated in Figure 12. Obviously, the best match between the model and the real state of the distribution of the system can be achieved when the position points of the model 1215 with the selected shape coincide with the real state 510 of the system. Since, due to the action of destabilizing external factors, the position of the point 510 of the real state of the system is outside the line 1220 of the models of the selected shape, the position point of the model 1215 corresponds to the minimum distance between the points of the position of the real state of the system 510 and the line 1220 of the selected shape of the model. With a small difference between the entropy coefficient of the model and the real state, the angle between the line of the model form and the line of the form of the real state does not exceed 1 ... 5 °. In this case, the scale of the model is chosen from condition (24) of the minimum difference between the entropy-parametric potentials of the asymmetric model and the real state of the distribution of the output parameter

Сохранения параметров модели стохастической системы в базе данных.Saving the parameters of the stochastic system model in the database.

Цель мониторинга состоит в сохранении восстанавливаемой информации о состоянии объекта при минимальном объёме переданных данных. По этой причине на этапе 630 схемы процесса на фигуре 6 обеспечивается сохранение параметров модели в базе данных. Сохранение признаков и распределения позволяет обеспечить восстановление информации о состоянии системы.The purpose of monitoring is to preserve recoverable information about the state of the object with a minimum amount of transmitted data. For this reason, at block 630 of the flowchart of FIG. 6, the model parameters are stored in the database. Preservation of features and distribution allows to ensure the recovery of information about the state of the system.

Определение рассогласования энтропийно-параметрических потенциалов модели реального и оптимального состояний стохастической системы.Determination of the mismatch of the entropy-parametric potentials of the model of the real and optimal states of the stochastic system.

Следующее действие, иллюстрируемое этапом 635 схемы процессов на фигуре 6, состоит в определении рассогласования модели реального и оптимального состояния
стохастической системы.
The next step, illustrated at block 635 of the process diagram in FIG. 6, is to determine the mismatch between the real and optimal state model.
stochastic system.

Для оптимального состояния второй начальный момент

Figure 00000061
и энтропийный потенциал
Figure 00000062
несимметричного распределения выходного параметра, характеризующие интервалы энтропийной и параметрической неопределённости, имеют свои индивидуальные значения. В пространстве энтропийной и параметрической неопределённости на фигуре 12 оптимальному состоянию системы при несимметричном распределении выходного параметра соответствует точка положения 505. Дистанция 1230 от начала координат 1205 до точки 505 положения оптимального состояния системы равно энтроппийно-параметрическому потенциалу оптимального состояния системы
Figure 00000063
. Для моделей с выбранной формой распределения соответствует множество точек на линии масштабов модели 1220, отличающихся масштабом распределения. Модель наиболее приближена к оптимальному состоянию, если дистанция между точкой 505 положения оптимального состояния системы и точкой 1240 положения модели оптимального состояния на линии 1220 масштабов модели с выбранной формой минимальна. Точка 1240 положения модели оптимального состояния определяется пересечением линии масштабов модели 1220 и эквипотенциали 1235 энтропийно параметрического потенциала оптимального состояния системы. For an optimal state, the second initial moment
Figure 00000061
and entropy potential
Figure 00000062
asymmetric distribution of the output parameter, characterizing the intervals of entropy and parametric uncertainty, have their own individual values. In the space of entropy and parametric uncertainty in figure 12, the position point 505 corresponds to the optimal state of the system with an asymmetric distribution of the output parameter. Distance 1230 from the origin 1205 to point 505 of the position of the optimal state of the system is equal to the entropy-parametric potential of the optimal state of the system
Figure 00000063
... For models with the selected shape of distribution, there are many points on the scale line of model 1220 that differ in the scale of the distribution. The model is closest to the optimal state if the distance between the point 505 of the position of the optimal state of the system and the point 1240 of the position of the model of the optimal state on the line 1220 of the scale of the model with the selected shape is minimal. The point 1240 of the position of the optimal state model is determined by the intersection of the scale line of the model 1220 and the equipotential 1235 of the entropy parametric potential of the optimal state of the system.

Если энтропйино-параметрические потенциалы оптимального

Figure 00000064
и реального
Figure 00000065
состояний стохастической системы различны, то модели реального и оптимального состояний, заданные точками 1215 и 1240 , расположенные на фигуре 12 на линии масштабов модели 1220, имеют различный масштаб при одной той же форме. По этой причине на этапе 635 схемы процессов на фигуре 6 проводится определение рассогласования модели реального и оптимального состояния системы. Для определения рассогласования рассчитывается разница дистанций 1210 и 1230 энтропийно-параметрических потенциалов выходного параметра и оптимального состояния по формуле (25).If the entropyino-parametric potentials of the optimal
Figure 00000064
and real
Figure 00000065
states of the stochastic system are different, then the models of real and optimal states, specified by points 1215 and 1240, located in figure 12 on the scale line of the model 1220, have different scales with the same shape. For this reason, at step 635 of the process flow diagram of FIG. 6, the mismatch of the model of the real and the optimal state of the system is determined. To determine the mismatch, the difference between the distances 1210 and 1230 of the entropy-parametric potentials of the output parameter and the optimal state is calculated using the formula (25).

Для оценки дистанции между точками положения модели 1215 с энтропийно-параметрическим потенциалом реального состояния и точкой положения 505 оптимального состояния системы рассчитывается рассогласования квадратов интервалов энтропийной и параметрической неопределённости по формуле:To estimate the distance between the position points of the model 1215 with the entropy-parametric potential of the real state and the position point 505 of the optimal state of the system, the mismatch of the squares of the entropy and parametric uncertainty intervals is calculated using the formula:

Figure 00000066
Figure 00000066

Возведя в квадрат слагаемые выражения (41) и перегруппировав слагаемые, получим, что рассогласование квадратов энтропийной и параметрической неопределённостей определяется разницей между суммой квадратов энтропийно-параметрических потенциалов и удвоенной суммой произведений энтропийных и параметрических неопределённостей:Having squared the terms of expression (41) and rearranging the terms, we find that the mismatch of the squares of the entropy and parametric uncertainties is determined by the difference between the sum of the squares of the entropy-parametric potentials and the doubled sum of the products of the entropy and parametric uncertainties:

Figure 00000067
Figure 00000067

В выражении (42) первые два слагаемые представляют собой энтропийно-параметрические потенциалы для модели реального и оптимального состояний. Заменив энтропийные неопределённости с помощью выражения (40) через интервалы параметрических неопределённостей, получим формулу для расчёта рассогласования квадратов интервалов энтропийной и параметрической неопределённостей:In expression (42), the first two terms are the entropy-parametric potentials for the model of real and optimal states. Replacing the entropy uncertainties using expression (40) through the intervals of parametric uncertainties, we obtain a formula for calculating the mismatch of the squares of the intervals of entropic and parametric uncertainties:

Figure 00000068
Figure 00000068

Минимизация выражения (43) позволяет минимизировать рассогласование между моделью реального состояния и оптимальным состоянием. Minimizing expression (43) allows minimizing the mismatch between the real state model and the optimal state.

Коэффициент энтропии несимметричного распределения модели равен сумме коэффициента энтропии оптимального состояния и рассогласования коэффициентов энтропий:

Figure 00000069
. Второго начального момента модели равен второму начальному моменту оптимального состояния и его рассогласования с учётом приближения для корня квадратного:The entropy coefficient of the asymmetric distribution of the model is equal to the sum of the entropy coefficient of the optimal state and the mismatch of the entropy coefficients:
Figure 00000069
... The second initial moment of the model is equal to the second initial moment of the optimal state and its mismatch, taking into account the approximation for the square root:

Figure 00000070
Figure 00000070

Квадрат энтропийно-параметрического потенциала связан пропорционален второму начальному моменту:The square of the entropy-parametric potential is related in proportion to the second initial moment:

Figure 00000071
Figure 00000071

Тогда после преобразования выражения (44) с учётом равенства (44) получим формулу для рассогласования квадратов интервалов энтропийной и параметрической неопределённости вида:Then, after transforming expression (44), taking into account equality (44), we obtain a formula for the mismatch of the squares of the intervals of entropy and parametric uncertainty of the form:

Figure 00000072
Figure 00000072

Из полученного выражения следует, что при равенстве энтропийно-параметрических потенциалов модели и оптимального состояния рассогласования квадрата интервалов энтропийной и параметрической неопределённостей определяется рассогласованием вторых начальных моментов и коэффициентов энтропий несимметричных распределений. Таким образом, выражение (45) более жёсткое условие для определения и минимизации рассогласования, чем формула (25).It follows from the obtained expression that when the entropy-parametric potentials of the model and the optimal state of the mismatch of the square of the intervals of the entropy and parametric uncertainties are equal, the mismatch of the second initial moments and the entropy coefficients of asymmetric distributions is determined. Thus, expression (45) is a more stringent condition for determining and minimizing mismatch than formula (25).

Минимизация рассогласования энтропийно-параметрических потенциалов модели относительно оптимального состоянияMinimization of the mismatch of the entropy-parametric potentials of the model with respect to the optimal state

Следующее действие, иллюстрируемое этапом 640 схемы процессов на фигуре 6, состоит в минимизации рассогласования энтропийно-параметрических потенциалов модели и оптимального состояния системы, осуществляемое в соответствии с условиямThe next action, illustrated by block 640 of the process diagram in figure 6, is to minimize the mismatch between the entropy-parametric potentials of the model and the optimal state of the system, carried out in accordance with the conditions

Figure 00000073
Figure 00000073

Минимизация рассогласования (11) энтропийно-параметрических потенциалов достигается посредством целевой корректировки закона распределения и формирования управляющего воздействия для коррекции связей стохастической системы. The minimization of the mismatch (11) of the entropy-parametric potentials is achieved by means of a targeted correction of the distribution law and the formation of a control action to correct the connections of the stochastic system.

Положения объектов в пространстве энтропийно-параметрической неопределённости на фигуре 12 даны схематично для иллюстрации процессов определения и минимизации параметра масштаба распределения.The positions of objects in the space of entropy-parametric uncertainty in figure 12 are given schematically to illustrate the processes of determining and minimizing the parameter of the distribution scale.

Картирование состояния стохастической системы в энтропийно-параметрическом пространстве признаков выходного параметраMapping the state of a stochastic system in the entropy-parametric space of features of the output parameter

Для визуализации состояния системы на этапе 645 схемы процесса на фигуре 6 происходит картирование положения стохастической системы в пространства признаков распределения выходного параметра и в виде проекций зоны контроля на нормированные координаты пространства признаков оптимального состояния. На этапе 260 формируется сообщение относительно оптимальности состояния объекта. To visualize the state of the system, at step 645 of the process diagram in Figure 6, the position of the stochastic system is mapped into the space of signs of the distribution of the output parameter and in the form of projections of the control zone onto the normalized coordinates of the space of signs of the optimal state. At 260, a message is generated regarding the optimality of the object state.

Возможную реализацию материального средства, с помощью которого выполняется действие заявленного способа, иллюстрирует схема технического устройства, приведённая на фигуре 13,A possible implementation of the material with the help of which the action of the claimed method is performed is illustrated by the diagram of the technical device shown in figure 13,

Описание схемы устройства мониторинга и контроля над стохастической системой при несмещённой несимметричной целевой плотности распределенияDescription of the scheme of a device for monitoring and controlling a stochastic system with an unbiased asymmetric target distribution density

Для пояснения предлагаемого изобретения на фигуре 13 дана функциональная схема устройства мониторинга и контроля над стохастической системой при несмещённой несимметричной целевой плотности распределения, где использованы следующие обозначения: To clarify the proposed invention, figure 13 shows a functional diagram of a device for monitoring and controlling a stochastic system with an unbiased asymmetric target distribution density, where the following designations are used:

1310 - подсистема неконтролируемых процессов стохастической системы; 1310 - subsystem of uncontrolled processes of the stochastic system;

1315 - связи неконтролируемых процессов стохастической системы с контролируемым процессом выходного параметра стохастической системы.1315 - connections of uncontrolled processes of a stochastic system with a controlled process of the output parameter of a stochastic system.

1317 - связи влияющих факторов с контролируемым процессом выходного параметра стохастической системы.1317 - the relationship of influencing factors with the controlled process of the output parameter of the stochastic system.

1320 - контролируемый процесс стохастической системы.1320 is a controlled process of a stochastic system.

1325 - влияющие факторы искусственного и естественного происхождения.1325 - influencing factors of artificial and natural origin.

1330 - регистрирующее устройство;1330 - recording device;

1335 - устройство формирования распределения выходного параметра;1335 - device for generating the distribution of the output parameter;

1340 - блок определения признаков формы распределения выходного параметра;1340 - block for determining the features of the distribution form of the output parameter;

1345 - блок определения энтропийно-параметрического потенциала выходного параметра;1345 - block for determining the entropy-parametric potential of the output parameter;

1350 - устройство формирования пространства оптимального состояния;1350 - device for forming the space of the optimal state;

1355 - устройство выбора формы модели;1355 - device for selecting the shape of the model;

1360 - блок определения параметра масштаба модели;1360 - block for determining the parameter of the scale of the model;

1365 - устройство картирования состояния стохастической системы;1365 — device for mapping the state of a stochastic system;

1370 - база данных;1370 - database;

1375 - устройство проверки принадлежности состояния стохастической системы зоне контроля оптимального состояния;1375 - device for checking the belonging of the state of the stochastic system to the control zone of the optimal state;

1380 - блок трансформации распределения;1380 - distribution transformation block;

1385 - устройство воспроизведения мера ЭПП целевого распределения;1385 — device for reproducing the EPI measure of the target distribution;

1390 - блок целевой корректировки формы распределения;1390 - block of target adjustment of the distribution shape;

1395 - блок формирования управляющего воздействия для регулировки связей стохастической систем;1395 - block for generating a control action for adjusting the connections of stochastic systems;

В стохастической системе на фигуре 13 выделены подсистема неконтролируемых процессов 1310 стохастической системы, контролируемый процесс 1320, связи 1315 неконтролируемых процессов стохастической системы с контролируемым процессом стохастической системы и связи 1317 влияющих факторов с контролируемым процессом стохастической системы. Воздействие на контролируемый процесс 1320 возможно за счёт изменения связей 1315 неконтролируемых процессов стохастической системы и за счёт изменения связей 1317 влияющих факторов искусственного и естественного происхождения. In the stochastic system in figure 13, a subsystem of uncontrolled processes 1310 of a stochastic system, a controlled process 1320, connections 1315 of uncontrolled processes of a stochastic system with a controlled process of a stochastic system and connections 1317 of influencing factors with a controlled process of a stochastic system are highlighted. The impact on the controlled process 1320 is possible by changing the connections 1315 uncontrolled processes of the stochastic system and by changing the connections 1317 influencing factors of artificial and natural origin.

Регистрирующего устройства 1330 проводит регистрацию выходного параметра контролируемого процесса стохастической системы. Устройство формирования распределения выходного параметра 1335 осуществляет процесс формирования выборки [Y] значений выходного параметра стохастической системы, полученных с регистрирующего устройства 1330. Блок определения признаков формы 1340 предназначен для вычисления признаков формы выходного распределения стохастической системы: асимметрии, эксцесса и коэффициента энтропии несимметричных несмещённых распределений. Значения признаков формы передаются в устройство формирования пространства оптимального состояния 1350, на выходе которого формируются матричный вектор [ξ*] нормированных координат положения для состояния распределения выходного параметра и матрица [ξ] нормированных координат положений возможных моделей для состояний распределения выходного параметра в пространстве нормированных признаков формы оптимального состояния стохастической системы. Номер строки матрицы [ξ] нормированных координат соответствует номеру s возможной модели стохастической системы. Номера столбцов матрицы [ξ] определяют нормированные координаты положений возможных моделей состояния стохастической системы. Матричный вектор [ξ*] и матрица [ξ] нормированных координат положений возможных моделей передаются на устройство выбора формы модели 1355, на выходе которого устанавливается номер s формы возможной модели состояния стохастической системы. Так как номера моделей имеют свой специфический номер s, то для моделей известны параметры и признаки формы распределения. The recorder 1330 records the output parameter of the controlled process of the stochastic system. The device for forming the distribution of the output parameter 1335 carries out the process of forming the sample [Y] of the values of the output parameter of the stochastic system, obtained from the registering device 1330. The block for determining the features of the form 1340 is designed to calculate the features of the form of the output distribution of the stochastic system: asymmetry, kurtosis and the entropy coefficient of asymmetric unbiased distributions. The values of the shape features are transmitted to the device for forming the space of the optimal state 1350, at the output of which the matrix vector [ξ * ] of the normalized position coordinates for the state of the distribution of the output parameter and the matrix [ξ] of the normalized coordinates of the positions of possible models for the states of the distribution of the output parameter in the space of the normalized features of the form the optimal state of the stochastic system. The row number of the matrix [ξ] of the normalized coordinates corresponds to the number s of a possible model of the stochastic system. The column numbers of the matrix [ξ] determine the normalized coordinates of the positions of possible models of the state of the stochastic system. The matrix vector [ξ * ] and the matrix [ξ] of the normalized coordinates of the positions of the possible models are transmitted to the model 1355 shape selection device, at the output of which the number s of the shape of the possible model of the state of the stochastic system is set. Since the model numbers have their own specific number s, the parameters and features of the distribution shape are known for the models.

Блок 1345 схемы на фигуре 13 иллюстрирует процесс определения энтропийно-параметрического потенциала выходного параметра стохастической системы по формуле (22). Энтропийно-параметрического потенциала

Figure 00000026
несимметричного несмещённого распределения выходного параметра стохастической системы характеризует положение среднего значения. Устройство 1385 предназначено для воспроизведения меры энтропийно-параметрического потенциала целевого распределения. Рассогласование состояния системы δΔHP оценивается по разнице энтропийно-параметрического потенциала выходного параметра
Figure 00000026
и энтропийно-параметрического потенциала целевого распределения ΔHP. Рассогласование энтропийно-параметрического потенциала реального и оптимального состояний системы, соответствующее разнице оценок средних значений выходного и целевого распределений, и используется блоком 1395 формирования управляющего воздействия χ для регулировки связей 1315 стохастической систем. При формировании управляющего воздействия χ так же учитывается положение модели s реального состояния системы. Согласно номеру модели s блок 1390 обеспечивает целевую корректировку формы распределения, которая учитывается блоком 1395 при формировании управляющего воздействия для регулировки связей стохастической систем. Таким образом, при минимизации рассогласования энтропийно-параметрического потенциала модели относительно оптимального состояния посредством целевой коррекции связей стохастической системы учитывается отклонение формы модели от оптимального состояния.Block 1345 of the diagram in figure 13 illustrates the process of determining the entropy-parametric potential of the output parameter of the stochastic system according to the formula (22). Entropy-parametric potential
Figure 00000026
asymmetric unbiased distribution of the output parameter of the stochastic system characterizes the position of the mean value. The device 1385 is designed to reproduce the measure of the entropy-parametric potential of the target distribution. The mismatch of the state of the system δΔ HP is estimated from the difference in the entropy-parametric potential of the output parameter
Figure 00000026
and the entropy-parametric potential of the target distribution Δ HP . The mismatch of the entropy-parametric potential of the real and optimal states of the system, corresponding to the difference in the estimates of the mean values of the output and target distributions, is used by the block 1395 for generating the control action χ to adjust the connections 1315 of the stochastic systems. When forming the control action χ, the position of the model s of the real state of the system is also taken into account. According to the model number s, block 1390 provides a targeted adjustment of the distribution shape, which is taken into account by block 1395 when generating a control action to adjust the connections of stochastic systems. Thus, when minimizing the mismatch of the entropy-parametric potential of the model relative to the optimal state by means of targeted correction of the connections of the stochastic system, the deviation of the model form from the optimal state is taken into account.

По значениям энтропийно-параметрического потенциала

Figure 00000026
выходного параметра и известному номеру s формы модели реального состояния с помощью устройства 1360 проводится определение параметра масштаба модели λ из условия минимизации разницы энтропийно-параметрических потенциалов модели с номером s и состояния плотности распределения выходного параметра.According to the values of the entropy-parametric potential
Figure 00000026
of the output parameter and the known number s of the form of the real state model using the device 1360, the model scale parameter λ is determined from the condition of minimizing the difference in the entropy-parametric potentials of the model with number s and the state of the distribution density of the output parameter.

Устройство 1365 используются для картирования состояния стохастической системы в энтропийно-параметрическом пространстве признаков выходного параметра. Картирование проводится по известным параметрам формы (α, β) модели s и параметру масштаба λ. Для обеспечения процесса мониторинга проводится запись в базу данных 1370 номер s, параметры формы (α, β) и масштаба λ модели распределения выходного параметра для реального состояния стохастической системы. The device 1365 is used to map the state of a stochastic system in the entropy-parametric space of the characteristics of the output parameter. Mapping is carried out using the known shape parameters (α, β) of the model s and the scale parameter λ. To ensure the monitoring process, the number s, form parameters (α, β) and scale λ of the model of the distribution of the output parameter for the real state of the stochastic system are recorded in the database 1370.

Устройство 1375 проверки принадлежности состояния стохастической системы зоне контроля оптимального состояния позволяет контролировать выход системы из зоны контроля по изменению признаков формы выходного распределения. Блок 1380 трансформации распределения предназначен для формирования сообщения η о необходимости трансформации распределения для возврата системы в зону контроля. Трансформацию распределения можно достичь изменением свойств системы за счёт изменения настроечных параметров регулятора, расположенного в подсистеме неконтролируемых процессов 1310 стохастической системы, изменением состава влияющих факторов 1325 или изменением выбора оптимального состояния, относительно которого устанавливается мониторинг и контроль над стохастической системой.The device 1375 for checking the belonging of the state of the stochastic system to the control zone of the optimal state makes it possible to control the exit of the system from the control zone by changing the features of the shape of the output distribution. Block 1380 transformation of the distribution is designed to generate a message η about the need to transform the distribution to return the system to the control area. The transformation of the distribution can be achieved by changing the properties of the system by changing the tuning parameters of the controller located in the subsystem of uncontrolled processes 1310 of the stochastic system, changing the composition of influencing factors 1325 or changing the choice of the optimal state, relative to which monitoring and control over the stochastic system is established.

Из рассмотрения схемы на фигуре 13 следует, что для обеспечения устойчивости системы блок 1395 формирует управляющее воздействия для регулировки связей 1315 неконтролируемых процессов стохастической системы и связей 1317 влияющих факторов с контролируемым процессов выходного параметра стохастической системы.From a consideration of the diagram in figure 13, it follows that to ensure the stability of the system, block 1395 generates control actions to adjust the connections 1315 of uncontrolled processes of the stochastic system and connections 1317 of influencing factors with the controlled processes of the output parameter of the stochastic system.

Формирование управляющее воздействия блоком 1395 для регулировки связей 1315 и 1317 проводится при условии отличного от нуля номера модели s и/или отличного от нуля рассогласования энтропийно-параметрического потенциала. Блок 1390 целевой корректировки формы закона распределения предназначен для формирования кода S управляющего воздействия, зависящего от положения модели реального состояния системы в энтропийно-параметрическом пространстве и заданного номером s. Заявитель обращает внимание, что определение номера s модели реального состояния позволяет целенаправленно изменять форму распределения к его целевой форме путём дифференцированного регулирования связей 1315 и 1317 согласно коду S. При этом пропорциональное регулирование связей с учётом кода S обеспечивает минимизацию рассогласования энтропийно-параметрического потенциала для обеспечения масштаба модели стохастической системы масштабу её целевого распределения.The formation of the control action by the block 1395 for adjusting the links 1315 and 1317 is carried out under the condition of a nonzero model number s and / or a nonzero mismatch of the entropy-parametric potential. Block 1390 target correction of the shape of the distribution law is designed to generate the code S of the control action, depending on the position of the model of the real state of the system in the entropy-parametric space and specified by the number s. The applicant draws attention to the fact that determining the number s of the real state model allows you to purposefully change the shape of the distribution to its target form by differentiated regulation of links 1315 and 1317 according to the code S. At the same time, proportional regulation of links taking into account the code S ensures minimization of the mismatch of the entropy-parametric potential to ensure the scale model of a stochastic system to the scale of its target distribution.

Оптимальное состояние стохастической системы - это состояние, отслеживаемое системой и заданное целевой плотностью распределения с известными параметрами формы и масштаба. Энтропийно-параметрический потенциал оптимального состояние стохастической системы так же задан целевым распределением выходного параметра.The optimal state of a stochastic system is a state tracked by the system and specified by a target distribution density with known shape and scale parameters. The entropy-parametric potential of the optimal state of the stochastic system is also given by the target distribution of the output parameter.

Реальное состояние стохастической системы - состояние системы в текущий момент времени, характеристики которого определяются по выборке значений выходного параметра. Параметры распределения значений выходного параметра устанавливаются для модели реального состояния. По этому, выбор формы и масштаба модели, осуществляется по отношению к реальному состоянию стохастической системы. The real state of a stochastic system is the state of the system at the current moment in time, the characteristics of which are determined by a sample of the values of the output parameter. The parameters of the distribution of the values of the output parameter are set for the real state model. Therefore, the choice of the form and scale of the model is carried out in relation to the real state of the stochastic system.

Контроль направлен на обеспечение минимального рассогласования оценки энтропйино-параметрического потенциала контролируемого распределения выходного параметра для модели реального и оптимального состояний стохастической системы. The control is aimed at ensuring the minimum mismatch in the estimate of the entropyino-parametric potential of the controlled distribution of the output parameter for the model of the real and optimal states of the stochastic system.

Оптимизация системы происходит путём минимизации рассогласования энтропийно-параметрического потенциала между оптимальным и реальным состоянием за счёт изменения параметров модели реального состояния и формирования управляющего воздействия для регулирования связей 1315 и 1317, изображённой на фигуре 13.The system is optimized by minimizing the mismatch of the entropy-parametric potential between the optimal and the real state by changing the parameters of the real state model and generating a control action to regulate links 1315 and 1317, shown in figure 13.

Предлагаемое изобретение может быть так же использовано для мониторинга и контроля при эволюции системы или её циклическом изменении. Так как для таких систем происходит переход из одного оптимального состояния в другое оптимальное состояние, то очевидно, что на различных этапах эволюции системы контроль производится относительно различных оптимальных состояний, для которых априорно проводится задание границы зон контроля. The proposed invention can also be used for monitoring and control during the evolution of the system or its cyclical change. Since for such systems there is a transition from one optimal state to another optimal state, it is obvious that at different stages of the evolution of the system, control is carried out relative to various optimal states, for which the boundary of the control zones is set a priori.

Таким образом, предлагаемый способ мониторинга и контроля над стохастической системой при несмещённой несимметричной целевой плотности распределения устраняет переход системы в нерабочее состояние из-за многозначности выбора форм несимметричных моделей и обеспечивает устойчивость системы посредством контроля соответствия формы и масштаба модели её реальному состоянию в энтропийно-параметрическом пространстве признаков несимметричного распределения выходного параметра.Thus, the proposed method of monitoring and control over a stochastic system with an unbiased asymmetric target distribution density eliminates the transition of the system to an inoperative state due to the ambiguity of the choice of forms of asymmetric models and ensures the stability of the system by monitoring the conformity of the shape and scale of the model to its real state in the entropy-parametric space signs of asymmetric distribution of the output parameter.

Источники информацииSources of information

1. Лукас В.А. Теория управления техническими системами. - Издательство Уральского государственного горного университета. Екатеринбург. - 2005г. - 676 с.1. Lucas V.A. Theory of control of technical systems. - Publishing house of the Ural State Mining University. Ekaterinburg. - 2005 - 676 p.

2. Солодовников В.В., Плотников В.Н., Якоалев А.В. Теория автоматического управления техническими системами. М.: Изд-во МГТУ, 1993. - 492 с.2. Solodovnikov V.V., Plotnikov V.N., Yakoalev A.V. Theory of automatic control of technical systems. M .: Publishing house of MSTU, 1993 .-- 492 p.

3. Патент RU 2168763 Российская Федерация. Устройство для измерения характеристик случайных процессов / Сытько И.И., Сытько Е.Н., Волков А.В., Аврменко С.Г. - № 99107746/09 заявки, заявлен 19.04.1999; опубл. 10.06.2001. 3. Patent RU 2168763 Russian Federation. A device for measuring the characteristics of random processes / Sytko I.I., Sytko E.N., Volkov A.V., Avrmenko S.G. - No. 99107746/09 of the application, filed on April 19, 1999; publ. 10.06.2001.

4. Wang, H., 2003. Control of conditional output probability density functions for general nonlinear and non-Gaussian dynamic stochastic systems. IEE Proceedings: Control Theory and Applications 150 (1), 55-60.4. Wang, H., 2003. Control of conditional output probability density functions for general nonlinear and non-Gaussian dynamic stochastic systems. IEE Proceedings: Control Theory and Applications 150 (1), 55-60.

5. Пат. 2 565 367 Российская Федерация. Способ контроля и управления динамической системой / Полосин В.Г., Бодин О.Н. - заявка № 2014111833/08; заявлен 27.03.2014; опубл. 20.10.15 Бюл. №29.5. Pat. 2 565 367 Russian Federation. Method of control and management of a dynamic system / Polosin V.G., Bodin O.N. - application No. 2014111833/08; declared 03/27/2014; publ. 20.10.15 Bul. No. 29.

6. Sun Jian-Qiao Stochastic Dynamics and Control. Monograph Series on nonlinear Science and Complexity. Elsevier. AE Amsterdam, The Netherlands, First edition, 2006, 417 p. 6. Sun Jian-Qiao Stochastic Dynamics and Control. Monograph Series on nonlinear Science and Complexity. Elsevier. AE Amsterdam, The Netherlands, First edition, 2006, 417 p.

7. Guoa L., Wang Н., Wang А.Р. Optimal probability density function control for NARMAX stochastic systems / Autovatica, Vol. 44, 2008, pp. 1904-1911.7. Guoa L., Wang H., Wang A. P. Optimal probability density function control for NARMAX stochastic systems / Autovatica, Vol. 44, 2008, pp. 1904-1911.

8. Rose, C. and Smith, M.D. Mathematical Statistics with Mathematica, Springer-Verlag, New York - 2002 - 481 p.8. Rose, C. and Smith, M.D. Mathematical Statistics with Mathematica, Springer-Verlag, New York - 2002 - 481 p.

9. NIST/SEMATECH e-Handbook of Statistical Methods, http://www.itl.nist.gov/ div898/handbook/ date. 9. NIST / SEMATECH e-Handbook of Statistical Methods, http://www.itl.nist.gov/ div898 / handbook / date.

10. Вадзинский Р.Н. Справочник по вероятностным распределениям. - СПб.: Наука, 2001. - 298 с.10. Vadzinsky R.N. A Handbook on Probability Distributions. - SPb .: Nauka, 2001 .-- 298 p.

11. Патент RU №2296356 Российская Федерация. Способ контроля и управления динамической системой / Лазарев В.Л. - № 2005124236/09 заявки; заявл. 29.07.2005; опубл. 27.03.2007, Бюл. №9.11. Patent RU No. 2296356 Russian Federation. Method of control and management of a dynamic system / Lazarev V.L. - No. 2005124236/09 application; app. 07/29/2005; publ. 27.03.2007, Bul. No. 9.

12. Полосин В.Г., Бодин О.Н. Критерии оптимального управления динамической системой. / Труды МФТИ. - 2015. - Том 7, № 3 (27). - С.131-139.12. Polosin V.G., Bodin O.N. Optimal control criteria for a dynamic system. / Proceedings of MIPT. - 2015. - Volume 7, No. 3 (27). - S. 131-139.

13. Пат. 2334262 Российская Федерация. Способ контроля и управления состоянием неопределённости системы // Лазарев В.Л. - № 2007116079/09 заявки; заявлен 27.04.07; опубл. 20.09.2008 Бюл. №26. 13. Pat. 2334262 Russian Federation. Method of control and management of the state of uncertainty of the system // Lazarev V.L. - No. 2007116079/09 application; declared 04/27/07; publ. 20.09.2008 Bul. No. 26.

14. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешности результатов измерений. - Л.: Энергоатомиздат. 1985г. - 248 с.14. Novitsky P.V., Zograf I.A. Estimation of the error of measurement results. - L .: Energoatomizdat. 1985 - 248 p.

15. Polosin V.G. Mapping distributions in the entropy-parametric space. International Conference on Metrological Support of Innovative Technologies ICMSIT-2020, St. Petersburg, 4 March, 2020, Journal of Physics: Conference Series (JPCS). Publication number: ICMSIT-2020-4042.15. Polosin V.G. Mapping distributions in the entropy-parametric space. International Conference on Metrological Support of Innovative Technologies ICMSIT-2020, St. Petersburg, 4 March, 2020, Journal of Physics: Conference Series (JPCS). Publication number: ICMSIT-2020-4042.

16. Полосин В.Г., Тертычная С.В. Анализ результатов измерения объёмной активности радона с помощью распределения Вейбулла-Гнеденко. / Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-метематические науки. №1 (9), 2009, С. 127-133.16. Polosin V.G., Tertychnaya S.V. Analysis of the results of measuring the volumetric activity of radon using the Weibull-Gnedenko distribution. / Proceedings of higher educational institutions. Volga region. Physical and mathematical sciences. No. 1 (9), 2009, pp. 127-133.

17. Микляев П.С. Закономерности миграции и эсхаляции радона из грунтовов на территории г.Москвы: дис. на соискание степени канд. геолого-минералог. наук. / М., 2002. - 170 с.17. Miklyaev P.S. Regularities of migration and escalation of radon from soils on the territory of Moscow: dis. for the degree of Cand. geological and mineralogist. sciences. / M., 2002 .-- 170 p.

18. Пат. 2532365, Российская Федерация. Способ мониторинга загрязнений природных сред техногенными источниками / Девятова А.Ю., Рапута В.Ф. Опубликовано: 10.11.2014, Бюл. № 31.18. Pat. 2532365, Russian Federation. Method of monitoring environmental pollution by technogenic sources / Devyatova A.Yu., Raputa V.F. Published: 10.11.2014, Bul. No. 31.

19. Самуленков Д.А., Мельникова И.Н., Донченко В.К., Сапунов М.В. Исследование загрязнений атмосферы с помощью лидарного мониторинга / Учёные записки Российского Государственного Гидрометеорологического университета., Санкт-Петербург, № 48, 2017, - С. 266-280.19. Samulenkov D.A., Melnikova I.N., Donchenko V.K., Sapunov M.V. Investigation of atmospheric pollution using lidar monitoring / Scientific notes of the Russian State Hydrometeorological University., St. Petersburg, No. 48, 2017, - pp. 266-280.

20. Донцова Т.И. Балансный метод оценки загрязнений воздушной среды крупных городов на принципах биосферной совместимости / Волгоград, Дис. канд. техн. наук. 2016.20. Dontsova T.I. Balance method for assessing air pollution in large cities on the principles of biosphere compatibility / Volgograd, Dis. Cand. tech. sciences. 2016.

21. Гнеденко, Б. В. Математические методы в теории надежности / Б. В. Гнеденко, Ю. К. Беляев, А. Д. Соловьёв. - Москва: Наука, 1965. - 524 с.21. Gnedenko, B. V. Mathematical methods in the theory of reliability / B. V. Gnedenko, Yu. K. Belyaev, A. D. Soloviev. - Moscow: Nauka, 1965 .-- 524 p.

22. Каштанов В. А., Медведев А. И. Теория надежности сложных систем. Москва: Физматлит, 2010., 607 с.22. Kashtanov V. A., Medvedev A. I. Reliability theory of complex systems. Moscow: Fizmatlit, 2010, 607 p.

23. Русев В.Н. Актуальность теоретического исследования распределения Вейбулла−Гнеденко для расчета оценок технологической надежности нефтегазового оборудования // НТЖ «Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности». - 2013. - №11. - С. 46−49.23. Rusev V.N. The relevance of the theoretical study of the Weibull-Gnedenko distribution for calculating the estimates of the technological reliability of oil and gas equipment // NTZh "Automation, telemechanization and communication in the oil industry". - 2013. - No. 11. - S. 46−49.

24. ГОСТР 50779.27-2017. (МЭК 61649: 2008) Статистические методы. Распределение Вейбулла. Анализ данных. Москва. Стандартинформ. 2017. 58 с.24. GOST 50779.27-2017. (IEC 61649: 2008) Statistical methods. Weibull distribution. Data analysis. Moscow. Standardinform. 2017.58 p.

25. Ярмоленко И.В., Хуковский М.В., Кирдин И.Я. Исследование свойств логнормального распределения при анализе результатов радоновых обследований / Актуальные проблемы ограничения облучения населения от природных источников ионизирующих излучений. Радон. М., 2000, С. 17 - 20.25. Yarmolenko I.V., Khukovsky M.V., Kirdin I.Ya. Investigation of the properties of the lognormal distribution when analyzing the results of radon examinations / Actual problems of limiting the exposure of the population from natural sources of ionizing radiation. Radon. M., 2000, pp. 17 - 20.

26. Elandt-Johnson R., Johnson N. Survival models and data analysis. - New York: John Wiley & Sons, 1999. 457 p.26. Elandt-Johnson R., Johnson N. Survival models and data analysis. - New York: John Wiley & Sons, 1999.457 p.

27. Ярмоненко С. П., Вайнсон А. А. Радиобиология человека и животных. М., Высш. шк., 2004. -54 с.27. Yarmonenko S. P., Vainson A. A. Radiobiology of man and animals. M., Higher. shk., 2004.-54 p.

28. Романовский М.Ю., Романовский Ю.М. Введение в эконофизику. Статистические и динамические модели. М. Ижевск: институт компьютерных исследований, НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2007. - 280 с.28. Romanovsky M.Yu., Romanovsky Yu.M. Introduction to econophysics. Statistical and dynamic models. M. Izhevsk: Institute of Computer Research, Research Center "Regular and Chaotic Dynamics", 2007. - 280 p.

29. Яковлева Т.В., Обзор методов обработки магнитно-резонансных изображений и развитие нового двухпараметрического метода моментов, Компьютерные исследования и моделирование, 2014, том 6, выпуск 2, 231-244.29. Yakovleva TV, Review of methods for processing magnetic resonance images and the development of a new two-parameter method of moments, Computer Research and Modeling, 2014, volume 6, issue 2, 231-244.

30. Ali H. R., Dariush A. and other, Lymphocyte density determined by computational pathology validated as a predictor of response to neoadjuvant chemotherapy in breast cancer: secondary analysis of the ARTemis trial / Annals of Oncology 28: 1832-1835, 2017.30. Ali H. R., Dariush A. and other, Lymphocyte density determined by computational pathology validated as a predictor of response to neoadjuvant chemotherapy in breast cancer: secondary analysis of the ARTemis trial / Annals of Oncology 28: 1832-1835, 2017.

31. Бекман И.Н. Радиационная и ядерная медицина: физические и химические аспекты. Радиохимия. М., Щёлково: Издатель Мархотин., Том 7. 2012.- 400 с.31. Beckman I.N. Radiation and Nuclear Medicine: Physical and Chemical Aspects. Radiochemistry. M., Shchelkovo: Publisher Markhotin., Volume 7. 2012.- 400 p.

32. Котина Е.Д. Некоторые вопросы моделирования динамических процессов в радионуклидных исследованиях. - СПб.: Изд-во ВВМ, 2013. - 150 с32. Kotina E. D. Some issues of modeling dynamic processes in radionuclide research. - SPb .: Publishing house VVM, 2013 .-- 150 p.

33. Матвеев А.В. Моделирование кинетики радиофармпрепаратов при функциональном исследовании мочевыводительной системы / Международный журнал медицины и психологии (International Journal of Medicine and Psychology) 2019, Том 2, №3, С. 56 - 58.33. Matveev A.V. Modeling the kinetics of radiopharmaceuticals in the functional study of the urinary system / International Journal of Medicine and Psychology 2019, Volume 2, No. 3, pp. 56 - 58.

34. Национальное руководство по радионуклидной диагностике / под ред. Ю.Б. Лишманова, В.И. Чернова. - В 2-х т. - Томск: STT, 2010, Т.2. - 418 с.34. National guidelines for radionuclide diagnostics / ed. Yu.B. Lishmanov, V.I. Chernov. - In 2 volumes - Tomsk: STT, 2010, Vol.2. - 418 p.

35. Варфоломеев С.Д., Гуревич К.Г. Биокинетика: Практический курс. - М.: ФАИР-ПРЕСС, 1999. - 720 с.35. Varfolomeev S.D., Gurevich K.G. Biokinetics: A Practical Course. - M .: FAIR-PRESS, 1999 .-- 720 p.

36. Белов А.А., Курдяков А.П. Дескрипторные системы и задачи управления. - М.: Физматлит, 2015. - 275 с.36. Belov A.A., Kurdyakov A.P. Descriptor systems and control tasks. - M .: Fizmatlit, 2015 .-- 275 p.

37. Shannon K.E. The mathematical theory of communication. Work on information theory and cybernetics / Ed. R.L. Dobrushina, O.B. Lupanova, M., 1963., 829 p.37. Shannon K.E. The mathematical theory of communication. Work on information theory and cybernetics / Ed. R.L. Dobrushina, O.B. Lupanova, M., 1963., 829 p.

38. Новицкий П.В. Понятие энтропийного значения погрешности. - измерительная техника, 1966, № 7, С.11 - 14.38. Novitsky P.V. The concept of the entropy value of the error. - measuring equipment, 1966, no. 7, p. 11 - 14.

Claims (38)

Способ мониторинга и контроля над стохастической системой при несмещённой несимметричной целевой плотности распределения выходного параметра, заключающийся в том, что осуществляют регистрацию состояния стохастической системы, формирование выборки yi значений выходного параметра y(t) стохастической системы, определение математического ожидания M*, среднего квадратического отклонения σ* и центрального четвёртого момента μ4 распределения выходного параметра; формирование базы данных эталонных параметров закона распределения выходного параметра стохастической системы, проверку состояния стохастической системы принадлежности зоне контроля оптимального состояния; трансформацию закона распределения управляемого параметра за счет изменения настроечных параметров регулятора, корректировку закона распределения и формирование управляющего воздействия, A method of monitoring and control over a stochastic system with an unbiased asymmetric target distribution density of the output parameter, which consists in the fact that the state of the stochastic system is registered, a sample y i of the values of the output parameter y (t) of the stochastic system is formed, the mathematical expectation M * , the standard deviation σ * and the central fourth moment μ 4 of the distribution of the output parameter; formation of a database of reference parameters of the distribution law of the output parameter of the stochastic system, checking the state of the stochastic system belonging to the control zone of the optimal state; transformation of the distribution law of the controlled parameter by changing the tuning parameters of the controller, correction of the distribution law and the formation of a control action, отличающийся тем, что дополнительно осуществляютcharacterized in that additionally carry out определение координат пространства признаков формы - асимметрии, эксцесса и коэффициента энтропии несимметричного распределения - для несимметричной несмещённой плотности распределения выходного параметра стохастической системы по формуле матричного вектора:determination of the coordinates of the space of form features - asymmetry, kurtosis and the entropy coefficient of an asymmetric distribution - for an asymmetric unbiased distribution density of the output parameter of a stochastic system using the matrix vector formula:
Figure 00000074
Figure 00000074
где
Figure 00000075
- второй начальный момент, третий центральный момент и энтропийный потенциал несимметричной несмещённой плотности распределения выходного параметра, определяемые по формулам:
where
Figure 00000075
- the second initial moment, the third central moment and the entropy potential of the asymmetric unbiased distribution density of the output parameter, determined by the formulas:
Figure 00000076
Figure 00000076
Figure 00000077
Figure 00000077
Figure 00000078
Figure 00000078
где m - число интервалов группирования; Δy - интервал группирования выходного параметра; pj - статистическая частота попадания отсчётов в j-й интервал группирования; where m is the number of grouping intervals; Δy is the grouping interval of the output parameter; p j is the statistical frequency of counts falling into the j-th grouping interval; формирование пространства оптимального состояния стохастической системы включающее в себя следующие действия:formation of the space of the optimal state of the stochastic system, which includes the following actions: - задание границы зоны контроля в пространстве признаков оптимального состояния при несимметричном распределении выходного параметра стохастической системы:- setting the border of the control zone in the space of signs of the optimal state with an asymmetric distribution of the output parameter of the stochastic system:
Figure 00000079
Figure 00000079
где γmax - радиус зоны контроля; ξ - координаты границы контроля;where γ max is the radius of the control zone; ξ - coordinates of the control border; - определение нормированных координат положения для состояния распределения выходного параметра в пространстве признаков оптимального состояния стохастической системы по формуле матричного вектора:- determination of the normalized position coordinates for the state of the distribution of the output parameter in the space of signs of the optimal state of the stochastic system according to the matrix vector formula:
Figure 00000080
Figure 00000080
где Sk0, Ex0, KHn0 - асимметрия, эксцесс и коэффициент энтропии несимметричной плотности распределения для оптимального состояния системы; a, b, c - коэффициенты интервалов признаков для зоны контроля;where Sk 0 , Ex 0 , K Hn0 - asymmetry, kurtosis and entropy coefficient of asymmetric distribution density for the optimal state of the system; a, b, c - coefficients of the intervals of signs for the control zone; - определение критерия для состояния стохастической системы в пространстве признаков оптимального состояния по формуле:- determination of the criterion for the state of the stochastic system in the space of signs of the optimal state according to the formula:
Figure 00000081
Figure 00000081
- определение нормированных координат положений возможных моделей стохастической системы в пространстве признаков оптимального состояния по формуле матричного вектора:- determination of the normalized coordinates of the positions of possible models of the stochastic system in the space of signs of the optimal state according to the formula of the matrix vector:
Figure 00000082
Figure 00000082
где Sks, Exs, KHns - асимметрия, эксцесс и коэффициент энтропии несимметричной плотности распределения для оптимального состояния системы; s - номер модели стохастической системы:where Sk s , Ex s , K Hns - asymmetry, kurtosis and entropy coefficient of asymmetric distribution density for the optimal state of the system; s - model number of the stochastic system:
Figure 00000083
Figure 00000083
определение дистанций между положениями возможных моделей и реальным состоянием в нормированном центрированном пространстве признаков оптимального состояния стохастической системы по формулеdetermination of distances between the positions of possible models and the real state in the normalized centered space of signs of the optimal state of the stochastic system according to the formula
Figure 00000084
Figure 00000084
выбор формы модели стохастической системы из условия минимума дистанции между положениями модели и реального состояний choice of the form of the stochastic system model from the condition of the minimum distance between the positions of the model and real states
Figure 00000085
Figure 00000085
определение масштаба модели распределения выходного параметра стохастической системы, включающее в себя следующие действия:determination of the scale of the distribution model of the output parameter of the stochastic system, which includes the following actions: - определение энтропийно-параметрического потенциала
Figure 00000086
несимметричной плотности распределения выходного параметра стохастической системы
- determination of the entropy-parametric potential
Figure 00000086
asymmetric distribution density of the output parameter of the stochastic system
Figure 00000087
,
Figure 00000087
,
- формирование энтропийно-параметрического потенциала несимметричной модели плотности распределения выходного параметра стохастической системы- formation of the entropy-parametric potential of the asymmetric model of the distribution density of the output parameter of the stochastic system
Figure 00000088
Figure 00000088
где m и KHnλ - второй начальный момент и коэффициент энтропии несимметричной модели распределения выходного параметра;where m and K Hnλ are the second initial moment and the entropy coefficient of the asymmetric model of the distribution of the output parameter; - определение параметра масштаба из условия минимум разницы энтропийно-параметрических потенциалов для несимметричной модели и реального состояния плотности распределения выходного параметра стохастической системы- determination of the scale parameter from the condition of minimum difference in entropy-parametric potentials for the asymmetric model and the real state of the distribution density of the output parameter of the stochastic system
Figure 00000089
Figure 00000089
сохранение параметров модели стохастической системы в базе данных;storing the parameters of the stochastic system model in the database; определение рассогласования энтропийно-параметрических потенциалов модели реального и оптимального состояний стохастической системыdetermination of the mismatch of the entropy-parametric potentials of the model of the real and optimal states of the stochastic system
Figure 00000090
Figure 00000090
минимизацию рассогласований энтропийно-параметрических потенциалов модели относительно оптимального состояния посредством целевой корректировки закона распределения и формирования управляющего воздействия для коррекции связей стохастической системы и картирование состояния стохастической системы в энтропийно-параметрическом пространстве признаков выходного параметра.minimizing the mismatch of the entropy-parametric potentials of the model relative to the optimal state by means of targeted correction of the distribution law and the formation of a control action for correcting the connections of the stochastic system and mapping the state of the stochastic system in the entropy-parametric space of the output parameter features.
RU2021106104A 2021-03-09 2021-03-09 Method for monitoring and controlling a stochastic system with an unbiased asymmetric target density of the output parameter distribution RU2758638C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021106104A RU2758638C1 (en) 2021-03-09 2021-03-09 Method for monitoring and controlling a stochastic system with an unbiased asymmetric target density of the output parameter distribution
PCT/RU2021/000328 WO2022191733A1 (en) 2021-03-09 2021-08-06 Method for monitoring and controlling a stochastic system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021106104A RU2758638C1 (en) 2021-03-09 2021-03-09 Method for monitoring and controlling a stochastic system with an unbiased asymmetric target density of the output parameter distribution

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020116136A Previously-Filed-Application RU2020116136A (en) 2020-04-30 2020-04-30 METHOD FOR MONITORING AND CONTROL OVER A STOCHASTIC SYSTEM WITH AN UNSHIBITED NON-SYMMETRIC TARGET DISTRIBUTION DENSITY

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2758638C1 true RU2758638C1 (en) 2021-11-01

Family

ID=78466695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021106104A RU2758638C1 (en) 2021-03-09 2021-03-09 Method for monitoring and controlling a stochastic system with an unbiased asymmetric target density of the output parameter distribution

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2758638C1 (en)
WO (1) WO2022191733A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117348419B (en) * 2023-11-17 2024-12-06 南通开放大学(南通建筑职业技术学校、南通市社区教育服务指导中心) PLC adaptive control method and system based on artificial intelligence

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU519718A1 (en) * 1974-09-09 1976-06-30 Государственное Союзное Конструкторско-Технологическое Бюро По Проектированию Счетных Машин И Опытный Завод Entropimeter
SU696488A2 (en) * 1977-08-26 1979-11-05 Военный Инженерный Краснознаменный Институт Им. А.Ф.Можайского Device for measuring correlation ratio of two random processes
US6496761B1 (en) * 1999-01-18 2002-12-17 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Optimization control method for shock absorber
RU2296356C1 (en) * 2005-07-29 2007-03-27 Виктор Лазаревич Лазарев Method for controlling and monitoring dynamic system
RU2565367C1 (en) * 2014-03-27 2015-10-20 Общество с ограниченной ответственностью (ООО) "Кардиовид" Control over dynamic system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU519718A1 (en) * 1974-09-09 1976-06-30 Государственное Союзное Конструкторско-Технологическое Бюро По Проектированию Счетных Машин И Опытный Завод Entropimeter
SU696488A2 (en) * 1977-08-26 1979-11-05 Военный Инженерный Краснознаменный Институт Им. А.Ф.Можайского Device for measuring correlation ratio of two random processes
US6496761B1 (en) * 1999-01-18 2002-12-17 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Optimization control method for shock absorber
RU2296356C1 (en) * 2005-07-29 2007-03-27 Виктор Лазаревич Лазарев Method for controlling and monitoring dynamic system
RU2565367C1 (en) * 2014-03-27 2015-10-20 Общество с ограниченной ответственностью (ООО) "Кардиовид" Control over dynamic system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022191733A1 (en) 2022-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Caughey et al. Dynamic estimation of latent opinion using a hierarchical group-level IRT model
Zanfei et al. Calibration procedure for water distribution systems: Comparison among hydraulic models
Deng et al. Estimating construction project duration and costs upon completion using Monte Carlo simulations and improved earned value management
Aguilar et al. Accuracy assessment of digital elevation models using a non‐parametric approach
US20170255722A1 (en) Globally universal key factor preset array platform for dynamic forecast analysis of biological populations
RU2758638C1 (en) Method for monitoring and controlling a stochastic system with an unbiased asymmetric target density of the output parameter distribution
Chang et al. Real-data-based study on divorce dynamics and elimination strategies using nonlinear differential equations
Santonastaso et al. Scaling-laws of flow entropy with topological metrics of water distribution networks
Bulanov et al. Basic principles of descriptive statistics in medical research
Thomas et al. Evaluation of the sediment delivery distributed (SEDD) model in the Shihmen reservoir watershed
Ramosaj et al. On the relation between prediction and imputation accuracy under missing covariates
Yin et al. Applications of clustering with mixed type data in life insurance
Sherman et al. The market-timing ability of Chinese equity securities investment funds
Young et al. Using small area estimation to produce official statistics
Maneerat et al. Bayesian confidence intervals for the difference between variances of delta‐lognormal distributions
Zeng et al. One Method for Predicting Satellite Communication Terminal Service Demands Based on Artificial Intelligence Algorithms
Pontius Jr Criteria to confirm models that simulate deforestation and carbon disturbance
Zhou et al. Decision support model for ecological operation of reservoirs based on dynamic Bayesian Network
Gupta et al. A Ratio Estimator for the Mean Using a Mixture Optional Enhance Trust (MOET) Randomized Response Model
Alessandrini et al. A gridded solar irradiance ensemble prediction system based on WRF-solar EPS and the analog ensemble
Aggarwal et al. A framework for model analysis across multiple experiment regimes: Investigating effects of zinc on Xylella fastidiosa as a case study
EA044567B1 (en) METHOD FOR MONITORING AND CONTROL OVER A STOCHASTIC SYSTEM WITH AN UNBASED ASSYMMETRICAL TARGET DENSITY OF OUTPUT PARAMETER DISTRIBUTION
Concha-Aracena et al. Extending normality: A case of unit distribution generated from the moments of the standard normal distribution
Khan et al. The impact of institutional quality on sectoral foreign direct investment in Pakistan: a dynamic simulated ARDL approach
Comber et al. Encapsulating spatially varying relationships with a Generalized Additive Model