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1. 发明申请

WO2012164075A3 METHOD FOR THE COMPUTER-SUPPORTED GENERATION OF A DATA-DRIVEN MODEL OF A TECHNICAL SYSTEM, IN PARTICULAR OF A GAS TURBINE OR WIND TURBINE 审中-公开
标题翻译：方法进行了技术系统的数据驱动模型计算机辅助生成，尤其是燃气涡轮机和风力涡轮
公开(公告)号：WO2012164075A3
公开(公告)日：2013-02-21
申请号：PCT/EP2012060400
申请日：2012-06-01
申请人： SIEMENS AG , DUELL SIEGMUND , HENTSCHEL ALEXANDER , STERZING VOLKMAR , UDLUFT STEFFEN
发明人： DUELL SIEGMUND , HENTSCHEL ALEXANDER , STERZING VOLKMAR , UDLUFT STEFFEN
IPC分类号： G05B17/02
CPC分类号： G06N99/005 , F03D7/046 , F03D17/00 , G05B13/04 , G05B17/02 , G05B23/024 , G06N3/0481 , Y02E10/723
摘要： The invention relates to a method for the computer-supported generation of a data-driven model (NM) of a technical system, in particular of a gas turbine or wind turbine, based on training data. The method according to the invention is characterized in that the data-driven model is preferably learned in regions of training data having a low data density. According to the invention, it is thus ensured that the data-driven model is generated for information-relevant regions of the training data. The data-driven model generated by the method according to the invention is used in a particularly preferred embodiment for calculating a suitable control and/or regulation model or monitoring model for the technical system. By determining optimization criteria, such as low pollutant emissions or low combustion dynamics of a gas turbine, the service life of the technical system in operation can be extended. The data model generated by the method according to the invention can furthermore be determined quickly and using low computing resources, since not all training data is used for learning the data-driven model.
摘要翻译：本发明涉及用于计算机辅助代技术系统的一个数据驱动模型（NM）的，特别是燃气涡轮机或风力涡轮机，基于训练数据的方法。本发明的方法的特征在于，所述数据驱动模型在训练数据，其中低数据密度是本领域优先学习。这确保了对生成的训练数据的信息相关领域的数据驱动模型得到保证。用本发明的方法的数据驱动模型生成的在一个特别优选的实施例的用于为技术系统中的合适的控制和/或调节模型或监视模型的计算。通过设置优化标准，比如低污染物排放和燃气涡轮的低燃烧动力学，从而该技术系统的寿命操作期间被延长。在使用本发明方法的数据模型生成能够快速且具有低的计算资源进一步确定，因为不是所有的训练数据用于研究数据驱动模型。

2. 发明专利

DE102012216574A1 Verfahren zur rechnergestützten Steuerung und/oder Regelung eines technischen Systems 未知
公开(公告)号：DE102012216574A1
公开(公告)日：2014-03-20
申请号：DE102012216574
申请日：2012-09-17
申请人： SIEMENS AG
发明人： HENTSCHEL ALEXANDER , UDLUFT STEFFEN , DUELL SIEGMUND
IPC分类号： G05B13/02 , G05B17/02 , G06N3/02 , G06N7/00 , G06Q50/00
摘要： Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur rechnergestützten Steuerung und/oder Regelung eines technischen Systems, bei dem am technischen System durchzuführende Aktionen (a) zunächst über eine Aktionsauswahlregel (PO) ermittelt werden, welche durch das Lernen eines datengetriebenen Modells und insbesondere eines neuronalen Netzes bestimmt wurde. Ausgehend von diesen Aktionen (a) wird dann mittels eines numerischen Optimierungsverfahrens und insbesondere mittels einer Teilchenschwarmoptimierung nach Aktionen (a) gesucht, welche gemäß einem Optimierungskriterium besser sind als die ursprünglichen Aktionen. Sollten solche Aktionen (a) gefunden werden, wird das technische System basierend auf diesen neuen Aktionen (a) geregelt bzw. gesteuert, d.h. die entsprechenden Aktionen (a) werden aufeinander folgend auf das technische System angewendet. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Regelung bzw. Steuerung einer Gasturbine, wobei die Aktionen (a) vorzugsweise im Hinblick auf das Kriterium einer geringen Schadstoffemission bzw. eines geringen Brennkammerbrummens optimiert sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht im Gegensatz zu der reinen Verwendung eines datengetriebenen Modells eine bessere Bestimmung von am technischen System durchzuführenden Aktionen, indem zusätzlich ein numerisches Optimierungsverfahren eingesetzt wird. Das Verfahren weist dennoch geringe Rechenzeit auf, da das numerische Optimierungsverfahren bevorzugt lokal nach besseren Aktionen (a) sucht. Demzufolge kann das erfindungsgemäße Verfahren auch im Realbetrieb des technischen Systems zum Einsatz kommen.

3. 发明专利

DE102011079433A1 Ansteuerung eines Rotorblatts einer Windturbine 未知
公开(公告)号：DE102011079433A1
公开(公告)日：2013-01-24
申请号：DE102011079433
申请日：2011-07-19
申请人： SIEMENS AG
发明人： DUELL SIEGMUND , HANS ALEXANDER , STERZING VOLKMAR , UDLUFT STEFFEN , EGEDAL PER
IPC分类号： F03D7/02 , F03D1/06
摘要： Es wird vorgeschlagen, eine Windturbine effizient anzusteuern, indem die Neigung jedes Rotorblatts der Windturbine während einer Umdrehung unterschiedlich eingestellt wird. Basierend auf Beobachtungsdaten wird ein Modell der Windturbine erstellt und eine Aktionssequenz auf der Grundlage einer Prognose und prognostizierter Kosten ermittelt. Die Aktionssequenz wird zur Ansteuerung der Rotorblätter eingesetzt. Das Modell umfasst insbesondere ein neuronales Netz, das mit fortgesetzten Beobachtungen angepasst wird, so dass eine ständige Adaptierung der Einstellungen der Rotorblätter abhängig z.B. von veränderten Umgebungsbedingungen möglich ist. Hierbei ist es von Vorteil, dass eine Belastung der Windturbine reduziert werden kann, was sich positiv auf Lebensdauer und Wartungskosten auswirkt. Die Erfindung kann für Windturbinen eingesetzt werden.

4. 发明专利

DE102011076969A1 Verfahren zum rechnergestützten Lernen einer Regelung und/oder Steuerung eines technischen Systems 未知
公开(公告)号：DE102011076969A1
公开(公告)日：2012-12-06
申请号：DE102011076969
申请日：2011-06-06
申请人： SIEMENS AG
发明人： DUELL SIEGMUND , UDLUFT STEFFEN
IPC分类号： G05B13/00
摘要： Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum rechnergestützten Lernen einer Regelung und/oder Steuerung eines technischen Systems (T), wobei das technische System für mehrere Zeitpunkte jeweils durch einen Zustand (Zt) und eine am technischen System durchgeführten Aktion (at) charakterisiert wird. Dabei werden versteckte Zustände (st) des technischen Systems mit Hilfe eines rekurrenten neuronalen Netzes (NN) basierend auf Trainingsdaten umfassend bekannte Zustände und Aktionen geschätzt, wobei im Rahmen der Zustandsschätzung ein erstes Optimierungsziel (TSE) berücksichtigt wird, welches durch die Ausgangsschicht (O) des rekurrenten neuronalen Netzes repräsentiert wird. Anschließend wird auf den versteckten Zuständen (st) eine Aktionsauswahlregel (CP) mit einem Lern- und/oder Optimierungsverfahren gelernt, wobei die gelernte Aktionsauswahlregel bei der Steuerung und/oder Regelung des technischen Systems eingesetzt wird. Erfindungsgemäß wird im Rahmen der Zustandsschätzung eine Diskretisierung der versteckten Zustände (st) durch die Optimierung eines zweiten Optimierungsziel (TVQ) durchgeführt, welches derart ausgestaltet ist, dass die Abweichung eines diskreten versteckten Zustands (sc) von einem kontinuierlich versteckten Zustand (sc) möglichst gering ist. Auf diese Weise wird eine gute Modellierung des technischen Systems durch diskrete Zustände erreicht. Dabei können im nachfolgenden Lernen der Aktionsauswahlregel robuste diskrete bestärkende Lernverfahren, wie z. B. dynamische Programmierung, eingesetzt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann z. B. zum Lernen einer Regelung bzw. Steuerung einer Gasturbine oder Windturbine genutzt werden.

5. 发明专利

DE102012206651A1 Verfahren zur Regelung einer Turbine 未知
公开(公告)号：DE102012206651A1
公开(公告)日：2013-10-24
申请号：DE102012206651
申请日：2012-04-23
申请人： SIEMENS AG
发明人： DUELL SIEGMUND , UDLUFT STEFFEN , WEICHBRODT LINA
IPC分类号： F02C9/28 , F01D17/00
摘要： Es wird ein Verfahren zur Regelung einer Turbine vorgeschlagen, welche zu einem jeden Zeitpunkt der Regelung durch einen versteckten Zustand charakterisiert wird. Das dynamische Verhalten der Turbine wird mit einem rekurrenten neuronalen Netz umfassend eine rekurrente versteckte Schicht modelliert. Dabei wird die rekurrente versteckte Schicht aus Vektoren von Neuronen gebildet, die den versteckten Zustand der Turbine zu den Zeitpunkten der Regelung beschreiben, wobei chronologisch für alle Zeitpunkte jeweils zwei Vektoren mit einer einen Zeitpunkt überbrückenden, ersten Verbindung verbunden werden und zusätzlich chronologisch jeweils zwei Vektoren mit einer zumindest zwei Zeitpunkte überbrückenden, zweiten Verbindung verbunden werden. Mittels der ersten Verbindungen können Kurzzeiteffekte und mittels der zweiten Verbindungen können Langzeiteffekte ausgeregelt werden. Durch Zweiteres können Emissionen und auch auftretende Dynamiken bei der Turbine minimiert werden. Ferner werden eine Regelungsvorrichtung und eine Turbine mit einer solchen Regelungsvorrichtung vorgeschlagen.

6. 发明专利

DE102010011221A1 Verfahren zur rechnergestützten Steuerung und/oder Regelung eines technischen Systems 未知
公开(公告)号：DE102010011221A1
公开(公告)日：2011-09-15
申请号：DE102010011221
申请日：2010-03-12
申请人： SIEMENS AG
发明人： DUELL SIEGMUND , STERZING VOLKMAR , UDLUFT STEFFEN DR
IPC分类号： G05B13/04 , F02C9/00 , F03D7/00 , G06N3/02
摘要： Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur rechnergestützten Regelung und/oder Steuerung eines technischen Systems. In dem Verfahren wird ein rekurrentes neuronales Netz zur Modellierung des dynamischen Verhaltens des technischen Systems eingesetzt, dessen Eingangsschicht Zustände des technischen Systems und am technischen System durchgeführte Aktionen enthält, die einer rekurrenten versteckten Schicht zugeführt werden. Die Ausgangsschicht des rekurrenten neuronalen Netzes wird dabei durch ein Bewertungssignal repräsentiert, welches die Dynamik des technischen Systems wiedergibt. Gegebenenfalls können als Zustände der Ausgangsschicht auch ausschließlich die das Bewertungssignal beeinflussenden Zustands- bzw. Aktionsvariablen der Zustände des technischen Systems bzw. der am technischen System ausgeführten Aktionen verwendet werden. Die mit diesem rekurrenten neuronalen Netz generierten versteckten Zustände werden zur Steuerung bzw. Regelung des technischen Systems basierend auf einem Lern- und/oder Optimierungsverfahren eingesetzt. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass die Dimension des Zustandsraums der rekurrenten versteckten Schicht in geeigneter Weise reduziert werden kann und dennoch die Dynamik des technischen Systems gut modelliert wird. Hierdurch kann eine recheneffiziente und genaue Steuerung bzw. Regelung des technischen Systems erreicht werden.

7. 发明专利

DE102010011221B4 Verfahren zur rechnergestützten Steuerung und/oder Regelung eines technischen Systems 未知
公开(公告)号：DE102010011221B4
公开(公告)日：2013-11-14
申请号：DE102010011221
申请日：2010-03-12
申请人： SIEMENS AG
发明人： DUELL SIEGMUND , STERZING VOLKMAR , UDLUFT STEFFEN DR
IPC分类号： G05B13/04 , F02C9/00 , F03D7/00 , G06N3/02
摘要： Verfahren zur rechnergestützten Steuerung und/oder Regelung eines technischen Systems (T), bei dem: a) das technische System (T) für mehrere Zeitpunkte (t) jeweils durch einen Zustand (xt) mit einer Anzahl von Zustandsvariablen und eine am technischen System durchgeführte Aktion (at) mit einer Anzahl von Aktionsvariablen sowie ein Bewertungssignal (rt) für den Zustand (xt) und die Aktion (at) charakterisiert wird; b) das dynamische Verhalten des technischen Systems (T) mit einem rekurrenten neuronalen Netz umfassend eine Eingangsschicht (I), eine rekurrente versteckte Schicht (H) und eine Ausgangsschicht (O) basierend auf Trainingsdaten aus bekannten Zuständen (xt), Aktionen (at) und Bewertungssignalen (rt) modelliert wird, wobei: i) die Eingangsschicht (I) durch einen ersten Zustandsraum mit einer ersten Dimension gebildet wird, der die Zustände (xt) des technischen Systems (T) und die am technischen System (T) durchgeführten Aktionen (at) umfasst; ii) die rekurrente versteckte Schicht (V) durch einen zweiten Zustandsraum mit einer zweiten Dimension gebildet wird, der versteckte Zustände (st, st i, st *, st **) mit einer Anzahl von versteckten Zustandsvariablen umfasst; iii) die Ausgangsschicht (O) durch einen dritten Zustandsraum mit einer dritten Dimension gebildet wird, welcher derart festgelegt wird, dass seine Zustände die Bewertungssignale (rt) repräsentieren; c) auf den versteckten Zuständen (st) in dem zweiten Zustandsraum ein Lern- und/oder Optimierungsverfahren zur Steuerung und/oder Regelung des technischen Systems (T) durch Ausführen von Aktionen (at) am technischen System (T) durchgeführt wird.

8. 发明专利

DE102011079432A1 Ansteuerung einer Windturbine, Rotorblatt und Windturbine 未知
公开(公告)号：DE102011079432A1
公开(公告)日：2013-01-24
申请号：DE102011079432
申请日：2011-07-19
申请人： SIEMENS AG
发明人： STERZING VOLKMAR , DIXON KRISTIAN ROBERT , DUELL SIEGMUND , EGEDAL PER , ESBENSEN THOMAS
IPC分类号： F03D7/00
摘要： Es wird vorgeschlagen, ein Rotorblatt einer Windturbine mit mindestens einer Luftkammer auszustatten und mittels dieser Luftkammer einen Modulationsstrahl so aus dem Rotorblatt zu leiten, dass die Luftströmung entlang des Rotorblatts verändert wird. Dabei kann einerseits ein das Umschlagen der laminaren Strömung in eine turbulente Strömung, sowie deren Ablösung und andererseits ihr Wiederanlegen zum Herstellen der laminaren Strömung erreicht werden. Die Ansteuerung erfolgt bevorzugt anhand elektrostatischer Aktuatoren mittels einer erlernbaren auf neuronalen Prognosen basierenden Steuerstrategie, die die Komplexität des nichtlinearen Systems und die Vielzahl der Einflussfaktoren berücksichtigt. Hierdurch kann vorteilhaft die Belastung auf die Rotorblätter der Windturbine reduziert werden, was eine verlängerte Lebendsauer und reduzierte Wartungskosten, einen höheren Wirkungsgrad oder leiseren Betrieb bewirkt. Die Erfindung kann beispielsweise im Zusammenhang mit Windturbinen als erneuerbare Energiequellen eingesetzt werden.

9. 发明专利

DE102011075337A1 Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung einer Anlage 未知
公开(公告)号：DE102011075337A1
公开(公告)日：2012-11-08
申请号：DE102011075337
申请日：2011-05-05
申请人： SIEMENS AG
发明人： DUELL SIEGMUND , HEESCHE KAI , STERZING VOLKMAR , UDLUFT STEFFEN , EGEDAL PER , ESBENSEN THOMAS
IPC分类号： G05B23/00 , G05B13/04 , G05B19/048
摘要： Die vorliegende Lösung schlägt insbesondere vor, einen Zustandsraum einer Anlage zu explorieren und basierend auf den gewonnenen Daten die Anlage einzustellen. Hierbei kann ein Modell der Anlage gelernt, modifiziert und genutzt werden, um Zustandsschätzungen basierend auf den Daten durchzuführen und mittels einer Kontroll-Strategie basierend auf den geschätzten Zuständen geeignete Aktionen zur weiteren Ansteuerung der Anlage auszuwählen. Der Vorteil dieses Ansatzes besteht darin, dass komplexe Anlagen ohne analytisch beschreibbare Zielfunktion optimiert werden können. Die Erfindung kann z.B. in der Automatisierungstechnik, bei Anlagen oder Maschinen, insbesondere bei Windturbinen eingesetzt werden.

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