Определения момента разладки случайного процесса

[sirius_b]

День добрый!

Есть лог работы гидромашины (работает по таймеру), токи через 0,1сек, нужно гарантированно определять подъем тока(в момент упора гидроцилиндра).
Первый столбец мили секунды, второй это ток через трансформатор тока с коэффициентом=10 реальный ток в цепи двигателя больше в 10 раз.

Хотим переделать переключение гидроцилиндра в момент подъема тока двигателя. Работа по времени очень сильно зависит от времени года и от нагретого и холодного двигателя от нагрузки и еще много от чего работа машины по таймеру не стабильна.

Какими математическими методами можно гарантированно отследить момент подъема тока. Причем токи летом это 15-17А, зимой 24-27 А начальные, после нагревания проседают до тех что в файле лога.

Файл привел только с упором в одну сторону гидроцилиндра, на обратном ходе (по времени) упора не происходит гидроцилинд не доходит сантиметров 10 до упора.

Следующим рейсом приведу пример работы на оба упора (нет еще у меня этих данных)
Привязываться к фактическим токам нельзя слишком разные токи.

https://yadi.sk/d/jE_VDcob3VZTtF

[amon]

Ваш двигатель крутит гидронасос? По другому. В момент упора гидроцилиндра двигатель останавливается или продолжает крутиться? Если останавливается, то ток должен раз в 10 возрастать, и это сложно пропустить что зимой, что летом. Так электрические стеклоподъемники в машинах работают. Они останавливают двигатель при превышении порогового тока из-за торможения ротора. Так что, по-подробней хорошо бы объяснить как устроена Ваша машинка и что в ней творится при упоре гидроцилиндра.

[Pphantom]

На это лучше посмотреть (см. зеленую картинку ниже). Если к этому еще и "производную" построить (фиолетовая картинка), то очевидно, что нужные моменты - это максимальные скачки сигнала вверх. Соответственно, если хоть какая-то информация о характерной шумовой дорожке есть, то можно регистрировать производную, превышающую стандартную более чем в какое-то число раз (по имеющимся данным кажется, что в 2 раза будет в самый раз). Если этой информации нет, то ее нужно какое-то время копить, но при этом есть риск пропустить одно событие.

[Dmitriy40]

Судя по графикам анализ лишь производной не слишком точен, я бы сделал чуть по другому: ждать нарастающего фронта сигнала минимум на треть от текущей усреднённой величины, с постоянной времени усреднения порядка пары тысяч отсчётов. Порог (треть) выбрать по реальным данным, и зимним и летним, как середину между максимальной девиацией шумового сигнала и минимальным всплеском в упоре, на всём множестве различных токов/ситуаций.
Такие выраженные фронты определять несложно.
Уточню: ждать именно превышения мгновенного сигнала над сильно усреднённым.

[amon]

А я бы для начала выяснил, надо ли вообще этот сигнал использовать - может что получше есть типа срабатывания дренажного клапана в момент упора.

[Andrey_Kireew]

Тут можно сделать простенькую программу для микроконтроллера. Алгоритм с адаптивными порогами, которые всё время пересчитываются по средним значениям (с учётом коэффициента запаса). Как только порог превышен - идёт команда на переключение. Никакой особой математики не нужно.

[sirius_b]

amon в сообщении #1311589 писал(а):

Ваш двигатель крутит гидронасос? По другому. В момент упора гидроцилиндра двигатель останавливается или продолжает крутиться? Если останавливается, то ток должен раз в 10 возрастать, и это сложно пропустить что зимой, что летом. Так электрические стеклоподъемники в машинах работают. Они останавливают двигатель при превышении порогового тока из-за торможения ротора. Так что, по-подробней хорошо бы объяснить как устроена Ваша машинка и что в ней творится при упоре гидроцилиндра.

День добрый!

Конечно двигатель крутит гидронасос, масло идет через байпас, давление перепуска настраивается болтиком на гидроклапане.

Dmitriy40 в сообщении #1311592 писал(а):

Судя по графикам анализ лишь производной не слишком точен, я бы сделал чуть по другому: ждать нарастающего фронта сигнала минимум на треть от текущей усреднённой величины, с постоянной времени усреднения порядка пары тысяч отсчётов.

Период движения гидроцилиндра примерно 25 секунд это 13 и 12 в разные стороны. Пара тысяч это много я думаю достаточно 1 секунды(усредненной), и сверить ее с 3мя 4мя отсчетами от текущей.

Pphantom в сообщении #1311590 писал(а):

но при этом есть риск пропустить одно событие

Что это значить пропустить одно событие?

Dmitriy40 в сообщении #1311592 писал(а):

Уточню: ждать именно превышения мгновенного сигнала над сильно усреднённым.

так и сделал в расчетах, выложу ссылку на файл екзеля.

amon в сообщении #1311593 писал(а):

А я бы для начала выяснил, надо ли вообще этот сигнал использовать - может что получше есть типа срабатывания дренажного клапана в момент упора.

- есть лучше вариант конечно, но его не приобрели (теперь делаем что можем). Гидроклапаны с автопереключением, есть такие автоматики на них нет, Единственная кнопка включить двигатель и все, прекрасно работает.

Andrey_Kireew в сообщении #1311594 писал(а):

Тут можно сделать простенькую программу для микроконтроллера. Алгоритм с адаптивными порогами, которые всё время пересчитываются по средним значениям (с учётом коэффициента запаса). Как только порог превышен - идёт команда на переключение. Никакой особой математики не нужно.

Для этого логер и поставили чтобы реализовать это на микроконтроллере. На контролере будет логика примерно такая.
1. запуск по времени начиная с секунды и добавляя при каждом цикле по 1 секунде в каждую сторону - это нужно для того чтобы гидросистема стартанула с любого места, (если этого не сделать то есть риск что система стартанет в упертом состоянии и никогда не достигнет предела переключения по току)
2. перейти на управление по скачкам тока
3. контролировать это временем принудительного переключения если по датчику не сработало за определенное время то переключить принудительно и перейти на датчик.

1й проект реализовали на ПР200 отработало 1 месяц спалили движок 5кВт. Там логика другая была, + 20% от средней был порог, и получилось что в какой то момент этот порог на упертом достигнут не был.

Здесь лог работы 9 и 10 числа 4 листа с разным стартом на разные плечи гидросистемы. Здесь опять же не хватает данных через час работы гидросистема не упирается, а переключается таймером. Сегодня добавили в таймеры по секунде в каждое направление. Данные будут за 12 и 13 число уже с 2мя всплесками. надеюсь что секунды хватит чтобы увидеть эти всплески на графиках.
https://yadi.sk/i/51OYYuRi3Vj9CT

Несколько вариантов расчета, усредняю по 10 точкам (это 1 секунда) и от 3х последних тоже усредненных отнимаю 10 усредненных и возвожу в квадрат, то что меньше 1 становиться еще меньше, что больше единицы становиться больше. Спад тока нам неинтересен, а вот всплеска перед спадом нет, а быть он должен.

Полная картина будет видна в понедельник вечером. Всем спасибо.

[Pphantom]

sirius_b в сообщении #1311728 писал(а):

Что это значить пропустить одно событие?

Поскольку по условию средний уровень сигнала (и дисперсия производной) заранее неизвестен, то его надо найти. Для этого нужно накопление данных в течение по крайней мере нескольких минут (если исходить из Вашего файла). Поэтому если подъем тока произойдет практически сразу же после запуска системы, буквально на втором-третьем отсчете, поймать это не удастся.

[sirius_b]

Pphantom в сообщении #1311730 писал(а):

Поскольку по условию средний уровень сигнала (и дисперсия производной) заранее неизвестен, то его надо найти. Для этого нужно накопление данных в течение по крайней мере нескольких минут (если исходить из Вашего файла). Поэтому если подъем тока произойдет практически сразу же после запуска системы, буквально на втором-третьем отсчете, поймать это не удастся.

Понятно.
Запускать систему будем по времени с выводом на рабочий цикл (я выше описал), когда будет точно известно в каком месте ГЦ переходим на вычисления.
Я не могу накапливать данные в течении минут, они не будут соответствовать реальному процессу, в последней ссылке графики верхний левый это запуск холодного двигателя, верхний правый через час работы. За первые 5 минут токи проседают почти до конечных значений которые будут через час. Даже через 7 циклов видно проседание токов, а это примерно 3 минуты.

Какой смысл мне накапливать несколько минут?, Тем более что всплески учитывать не нужно, как накапливать не учитывая всплеск, как накапливать по разным направлениям? На графиках 2 полки верхняя это обратный ход ГЦ, нижняя это прямой ход ГЦ., а вот то что выше верхней это и есть ток упертого ГЦ в данном случае мы видим упор на прямом ходе, такой же всплеск должен быть и на обратном ходе это переход с верхней на нижнюю полку.

[upgrade]

sirius_b
После того как гидроцилиндр уперся, что дальше должно произойти? (его надо удерживать в этом положении, или что-то еще)

[sirius_b]

upgrade в сообщении #1311739 писал(а):

sirius_b
После того как гидроцилиндр уперся, что дальше должно произойти?

Должен сработать гидроклапан инвертировав ход поршня в гидроцилиндре. То есть поехать в другую сторону должна, но это не интересно. Мне нужно определить (точно/гарантированно) момент когда она уперлась, и контролер по вычислениям переключит гидроклапан на обратный ход.

[upgrade]

sirius_b в сообщении #1311742 писал(а):

Мне нужно определить (точно/гарантированно) момент когда она уперлась

Как-то так: обороты движка разделить на величину тока. При стоячем под нагрузкой гидроцилиндре будет минимум.

[sirius_b]

upgrade в сообщении #1311744 писал(а):

sirius_b в сообщении #1311742 писал(а):

Мне нужно определить (точно/гарантированно) момент когда она уперлась

Как-то так: обороты движка разделить на величину тока. При стоячем под нагрузкой гидроцилиндре будет минимум.

Тяжело с асинхронника снять обороты, на котором вал соединен с насосом, который встроен в емкость с маслом.
Спасибо за идею.

[amon]

Ей богу, проще давление в обратке измерить, врезав туда манометр (если его там исходно не стоит), чем мучаться с зашумленным электрическим сигналом, ну да как хотите.

[Andrey_Kireew]

Я так понимаю чередование участков стабильного тока на картинке в форме меандра получилось случайным, и нет гарантии, что если текущий участок "ниже" предыдущего, то следующий обязательно будет "выше" и сравняется с предыдущим. Поэтому предыдущий участок стабильного тока использовать для расчёта порога проблематично. Теперь понятно - следует считать, что всплески тока при переходах есть всегда, но по величине могут очень сильно отличаться.

Сразу приходит идея сделать порог зависимым от времени. Какое то время после переключения переключение не происходит не при каких условиях, и за это время вычисляется начальный порог, затем он пересчитывается и всё время с уменьшением, так чтобы в определённое время переключение всё равно произошло.

В Вашем случае, чтобы лучше определить порог, кроме среднего нужно параллельно вычислять среднеквадратичное значение тока.
Считаете среднее:
$m=\frac{1}{N}\Sigma I$
Считаете средний квадрат:
$s=\frac{1}{N}\Sigma I^2)$
Считаете порог:
$H=m+k\sqrt{s - m^2}$

$k$ -коэффициент, зависящий от времени, вначале можно взять $k=5$, в середине $k=3$ (правило 3-х сигм), а в конце $k=1$.