Düşük voltajlı hibrit sistem. hibrit sistemler

(HV), aracı sürmek için en az iki farklı enerji dönüştürücüye ve iki farklı enerji depolama sistemine (araçta) sahip bir araçtır.

Bir yandan, hibritler tasarımlarında (paralel, seri, kombine veya dallı hibrit) ve diğer taraftan elektrifikasyon derecesinde (mikro, hafif, tam hibrit) farklılık gösterir.

Araba sadece yakıttan değil, şebekeden de enerji alıyorsa, buna plug-in hybrid (Plug-ln-Hybrid) denir.

Tasarım sınıflandırması

Resim. paralel hibrit

• Yakıt deposu (T)
• Pil (V)
• Elektrik motoru (E)
• BUZ (V)
• Şanzıman (G)

Paralel hibritlerde içten yanmalı motor ve elektrik motoru, şanzımana güç sağlamak için birlikte çalışır. Her iki motor da bir arabaya monte edilip ayrı ayrı çalıştırıldığından daha küçük olabilir. Elektrik motoru aynı anda jeneratör olarak kullanıldığı için elektrik motoru hareket halindeyken enerji üretilmesi mümkün değildir.

Resim. Seri hibrit

• Yakıt deposu (T)
• Pil (V)
• Elektrik motoru (E)
• BUZ (V)
• Jeneratör

Sıralı hibritlerde şanzımana sadece elektrik motoru etki eder. İçten yanmalı motor, elektrik motorunu döndüren ve pili şarj eden bir elektrik jeneratörünü çalıştırır. Bir seri hibrit, şarjlı bir pille yerlerde saf elektrikle çalışır ve bu nedenle bir elektrikli araca çok yakındır.

Bu nedenle menzili uzatılmış (Range-Extender) elektrikli araç olarak da adlandırılır.

Resim. Kombine veya dallı hibrit

• Yakıt deposu (T)
• Pil (V)
• Elektrik motoru (E)
• BUZ (V)
• Jeneratör
• İnvertör (L)

Hibrit, kaputun altında paralel ve seri bir hibriti birleştirir. İçten yanmalı motor, bir jeneratör ve bir akümülatör vasıtasıyla elektrik motoru için enerji hazırlar veya doğrudan sürücüye bağlanır. İki durum arasında geçiş ve bağlantı otomatik olarak yapılır.

Resim. Plug-in hibrit

• Yakıt deposu (T)
• Pil (V)
• Elektrik motoru (E)
• BUZ (V)
• Jeneratör
• Soket (S)

Plug-in hibritlerde akü sadece içten yanmalı motordan değil aynı zamanda ağdan da şarj oluyor. Böylece plug-in hibrit, saf elektrikle uzun mesafeler kat edebilir. Plug-in hybrid, elektrikli araçların bir sonraki evrimini temsil ediyor.

Elektrifikasyon derecesine göre sınıflandırma

mikro hibrit

Fren enerjisi rejenerasyonuna ve otomatik start-stop'a sahip mikro hibrit olarak adlandırılanlar, yakıt tasarrufuna ve emisyonların azaltılmasına zaten önemli bir katkı sağlasa da, sürüşü etkilemezler. Bu nedenle kelimenin dar anlamıyla hibrit otomobiller değiller.

Bir mikro hibrit sistem örneği

Valeo'nun i-StARS sistemi, araç tamamen durmadan önce, yani hız 8 km/sa (otomatik şanzıman durumunda) ve 20 km/sa altına düşer düşmez motoru durdurabilir ( manuel şanzıman durumunda). Böylece yakıt tüketimi optimize edilir ve sürüş basitleştirilir. Sürücü ayağını gaz pedalından çeker çekmez frenin rejeneratif işlevi devreye giriyor. Sistem daha sonra marş jeneratörüne elektronik bir sinyal gönderir, bunun sonucunda aracın kinetik enerjisi hemen elektrik enerjisine, yani akü şarjına dönüştürülür. Bu, yakıt tüketiminde önemli bir azalma sağlar.

hafif hibrit

Hafif bir hibrit, saf elektrikle çalışmaz. Elektrik motoru sadece içten yanmalı motoru destekler.

Elektrik motoru için enerji, örneğin frenleme enerjisinin kullanımından gelir.

Geleneksel araçlarda, hareket enerjisi - veya kinetik enerji - fren yapıldığında fren disklerinde ısıya dönüştürülür. Isı basitçe geri dönüşü olmayan bir şekilde çevreye salınır. Hibrit araçlarda kinetik enerji, alternatör tarafından yakalanır ve yüksek voltajlı bir aküde depolanır.

Hafif Hibrit Sistem Örneği: Honda IMA (Entegre Motor Yardımı)

Marş jeneratörü, volan yerine motor ile kutu arasında bulunur.

Hafif hibrit araçların avantajlarından biri, gücünü esas olarak orta ve yüksek hız bölgesinde gerçekleştiren içten yanmalı bir motorun, gücünü düşük hızlarda geliştiren bir elektrik motorunun avantajlarıyla birleştirilmesidir. Bu nedenle hibrit sistem, bir güç ve verimlilik artırıcı olarak görülebilir.

Genel olarak, içten yanmalı motoru "azaltarak" benzin tüketiminin yanı sıra çevreye verilen emisyonların da azaldığını söyleyebiliriz. Ancak müşteriler düşük gücü kabul etmeye hazır değil. Hibrit bir araç, örneğin hızlanırken veya hızlanırken, güç eksikliğini telafi etmek için elektrik motorunu kullanabilir.

Resim. Honda-IMA Güç ve Tork Özellikleri

Resim. Sisteme genel bakış Mercedes S400 HYBRID

1. 12V jeneratör
2. elektrik motoru
3. 7 ileri otomatik şanzıman
4. Güç elektroniği modülü
5. Yüksek voltajlı pil modülü
6. DC/DC Dönüştürücü Modülü
7. 12V pil

Hafif melezlere başka bir örnek

Mercedes S 400 HYBRID, paralel bir hibrit sürüşe sahiptir. Bu tahrik konsepti ile hem içten yanmalı motor hem de elektrik motoru tahrik tekerleklerine mekanik olarak bağlanmıştır (paralel motor devresi). Her iki motorun güçleri toplanabilir, bunun sonucunda motorların bireysel güçleri daha küçük olabilir. Tek bir elektrik motorunda hareket etmek imkansızdır.

Tam hibrit

Tam hibrit, bazı yerlerde yalnızca elektrik motoruyla çalışır. Tam bir hibritin teknik temeli, dallanmış, birleşik veya sıralı bir hibrittir.

Resim. Seri tam hibrit olarak Audi A1 e-tron

Tam hibrit araç örneği

Audi A1 e-tron, maksimum 75 kW/102 hp çıkışlı bir elektrik motoruyla çalışır. ve maksimum 240 Nm tork. Güç aktarımı, tek vitesli bir şanzıman kullanılarak gerçekleşir. Güç rezervi A1 sadece elektrikle çalışırken: 50 km. Arka aksın önüne takılan lityum iyon pil boşalırsa, Opel Ampera veya Chevrolet Volt gibi en küçük Audi modeline küçük bir içten yanmalı motor kullanılarak güç verilir.

1.2t A1 e-tron'un ağırlık dağılımını ve ağırlık merkezini optimize etmek için gövdenin tabanında arka aksın önünde bulunan Lityum-İyon pil 150kg Lityum-İyon pil 12kWh kapasiteye sahiptir.

Resim. Tahrik için iki elektrik motorlu şanzıman

Başka bir örnek

BMW X6 ActiveHybrid

Güçlü elektrik motorları (67 kW/91 hp ve 63 kW/86 hp), geleneksel bir otomatik şanzıman boyutunda olduğu gibi, aktif, çift modlu bir şanzımana kompakt bir şekilde yerleştirilmiştir.

Sürüş durumuna bağlı olarak, tahrik ya elektrik motorları vasıtasıyla ya da içten yanmalı bir motor vasıtasıyla ya da dönüşümlü olarak her iki tahrik tarafından gerçekleştirilir.

• Mod 1'de düşük hızda elektrikli makineler kullanılarak, her şeyden önce, yakıt tüketiminde önemli bir azalma sağlanmakta ve ayrıca ek çekiş yaratılmaktadır.
• Mod 2'de, aksine, yüksek hızda elektriksel olarak iletilen güç, içten yanmalı motorun verimliliğinde (yük noktası düzeltmesi nedeniyle) ve yakıt verimliliğinde eşzamanlı bir artışla düşer.

Ve bu modda, her iki elektrikli makine de farklı çalışır ve özellikle tahrikin elektrik desteği ve jeneratör işlevi ile birlikte verimli vites değiştirmeden sorumludur.

Resim. Bileşenlerin araçtaki konumu

1. Şanzıman yağı soğutucusu ısı eşanjörü
2. Şanzıman yağı hatları
3. Çift diskli volan
4. Yüksek gerilim kabloları
5. Aktif şanzıman muhafazası
6. Hibrit park kilidi
7. Elektro-hidrolik kontrol modülü
8. Elektrikli/Mekanik Şanzıman Yağ Pompası

Tam hibrit tahrikli araçlarda yardımcı tahrik

Asıl sorun, motor durdurulduğunda çalışması gereken ek birimlerin sürülmesidir. Daha önce içten yanmalı motorlarla çalışan bileşenler artık yalnızca elektrikle çalışmalıdır.

Elektrikli vakum pompası

Vakum pompası fonksiyonları:

• fren servosunda azaltılmış basınç sağlamak,
• başlatma/durdurma modunda düşük basınç kaynağının bakımı.

Elektro hidrolik direksiyon

Otomatik motor kapatma sırasında hidrolik direksiyonun çalışması için, hidrolik direksiyon ve ICE birbirinden ayrılmalı ve bağımsız direksiyon yardımı sağlanmalıdır. Bu destek sayesinde gerektiğinde yakıt tüketimi de optimize ediliyor.

Elektrikli Klima Kompresörü

Otomatik motor kapatma sırasında araç içinin yeterli soğutma kapasitesini sağlamak için, klima kompresörü tahrikini içten yanmalı motordan ayırmak ve yolcu kabininin bağımsız olarak havalandırılmasının yanı sıra yüksek voltajlı pilin bağımsız olarak soğutulmasını sağlamak gerekir. . Bu, elektrikle çalışan bir A/C kompresörü tarafından yapılır. Bu soğutma sayesinde aynı zamanda yakıt tüketimi de optimize edilir. Elektrikli klima kompresörü, soğutucu akışkanın emilmesinden, sıkıştırılmasından ve sisteme pompalanmasından sorumludur. Elektrikli klima kompresörü, buharlaşma sıcaklığına bağlı olarak, klima kontrol ünitesi tarafından 800 ila 9000 dak^-1 aralığında sorunsuz bir şekilde düzenlenir.

Herhangi bir karmaşık sistemin tüm geliştirme ve işletim döngüsü yinelemelidir (Şekil 3.12). Şekil 2'de gösterildiği gibi herhangi bir yinelemenin gerçekleştirilmesi. 3.12, karmaşık bir sistemin modelleri kullanılarak gerçekleştirilir. Söz konusu sistemlere uygun modeller oluşturmak için en gelişmiş ve güçlü araç simülasyon modellemedir. simüle edilen nesnenin derin bir temsilini sağlar, herhangi bir zaman aralığında süreçleri analiz etmeyi mümkün kılar, rastgele ve belirsiz faktörleri hesaba katmanıza, sistemin hem teknik hem de ekonomik performansını değerlendirmenize olanak tanır.

Pirinç. 3.12. Karmaşık sistem geliştirme döngüsü

Karmaşık bir sistem, evrim geçiren bir sistemdir ve yüksek derecede belirsizliğe sahip çok sayıda heterojen alt sistemle karakterize edilir. Sonuç olarak, bu tür sistemlerdeki analiz, kontrol ve diğer sorunların çözümü, tüm alt sistemler için tek bir yaklaşım kullanılarak gerçekleştirilemez.

Karar verme için, matematiksel, istatistiksel, hesaplamalı, sezgisel, deneysel yöntemler ve mühendislik bilgisi yöntemlerinin (çoğunlukla uzman sistemler) karmaşık bir kombinasyonu kullanılır. Bu yöntem ve araçların karmaşık kullanımı, kullanıcıya karar vermede destek sağlar. Bu durumda çözülecek sorunun önceliği kullanılan yöntemlere göredir.

Simülasyon ve çeşitli karar verme yöntemlerini birleştirmek gerektiğinde böyle bir durumun varlığı hibrit denilen sistemlerin ortaya çıkmasına neden olmuştur. Bir hibrit sistem ile, işleyişi tek bir amaç tarafından birleştirilen çeşitli tiplerde birkaç sistemden oluşan bir sistemi anlayacağız (Şekil 3.13).

Pirinç. 3.13. En basit hibrit sistem

En basit hibrit sistem, bir simülasyon modeli ile bir optimizasyon bloğunu birleştiren bir sistemdir. Optimizasyon bloğu, arama motoru optimizasyon algoritmalarından birini (örneğin, en basit genetik algoritma, PGA) uygular ve simülasyon modeli, seçilen çözümler için optimizasyon kriterinin (uygunluk fonksiyonu) değerlerini hesaplamak için kullanılır.

Bir simülasyon modeli çalıştırmak, en iyi ihtimalle, çözüm arama uzayında bir noktada sonuçların elde edilmesini sağlar. Bu nedenle, geniş bir arama alanında bir simülasyon modeli üzerinde bir dizi deney uygulamak gerekir, bu da amacı geleneksel modelleme sistemlerinde uzman bir geliştirici tarafından sağlanır.

Gerçekten karmaşık sistemlerin analizinde, kontrolünde veya sentezinde optimizasyon problemlerini çözmek için genetik algoritmaların kullanımı, ancak bir bireyin uygunluk fonksiyonunu yeterince iyi bir doğrulukla belirlemenin bir yolu varsa mümkündür. Yani, gerçek dünyadaki nesnelere ve süreçlere yüksek derecede yeterliliğe sahip karmaşık sistem modelleri geliştirebilmek gerekir.

Çeşitli türlerdeki problemlerin çözümünde genetik algoritma ve simülasyonun bir kombinasyonunu kullanan hibrit sistemleri düşünün (Şekil 3.14). Bu öncelikle organizasyonel yönetim, gerçek zamanlı karar verme, yönetim stratejilerinin değerlendirilmesi ve tahmin görevleri için geçerlidir.

Pirinç. 3.14. Genetik algoritma ve simülasyon modeli ile en basit hibrit sistem

Hibrit sistem optimizasyon bloğunun amacı, kontrollü değişkenlerin değerlerini seçerek çözümü iyileştirmektir. Bu amaçlar için PGA kullanılır. Genetik algoritma, herhangi bir evrensel dilde, örneğin, C++, Pascal, vb. uygulanabilir. Ancak, tek bir yazılım üzerine kurulu bir hibrit sistem, farklı yazılımlarda yazılmış blokları birleştiren bir sistemden birçok nedenden dolayı tercih edilir.

Mevcut simülasyon modelleme yöntemleri ve dilleri, özellikle kontrol sistemi karar veren bir insan operatörü içeriyorsa, düşük esneklikleri ve modelleme karar verme ve kontrol sistemlerinin karmaşıklığı nedeniyle genellikle etkisiz hale gelir. Piyasada ortaya çıkan akıllı simülasyon sistemlerinin kullanımı, bu zorlukların bir kısmını ortadan kaldırmakta ve uygulanan sistem problemlerini çözmek için hibrit sistemlerde simülasyon kullanıldığında yeni fırsatlar sunmaktadır.

Hibrit sistem, yalnızca akıllı bir arabirimin değil, aynı zamanda akıllı bir bilgisayarın işlevlerini de uygular. Bu bileşenleri içeren tipik bir hibrit sistemin bileşimi, Şek. 3.15.

Hesaplama bloğu Basit genetik algoritma

optimallik kriteri

Pirinç. 3.15. Tipik bir hibrit devrenin yapısı

Bu şemada, simülasyon modeli bir plan hazırlamak için kullanılır ve iş planında yer alan bir veya diğer siparişin önceliğini belirlemek için bir dizi buluşsal kural kullanır.

Optimizasyon bloğu, en iyi performansa sahip iş planlarını hazırlamak için öncelik kurallarının seçimini sağlar. Mevcut durum için en iyi kuralları seçmek ve parametrelerinin optimal değerlerini seçmek gerekir.

Bir hibrit sistemin parçası olarak uzman sistemin amacı, PGA performansını iyileştirmektir, her şeyden önce, bir insan operatörün beklentileri hakkında bazı fikirlerini (bilgisini) sürece dahil ederek optimizasyon sürecinin yakınsamasını arttırmaktır. özel arama stratejisi. Bu durumda, uzman sistem, hesaplama süresini azaltmak için PGA parametrelerini kasıtlı olarak değiştiren bir "seçici" işlevini yerine getirir.

Uzman sistem, popülasyon büyüklüğü, çaprazlama ve mutasyon olasılıkları gibi PGA parametrelerinin yönlendirilmiş bir seçimini yapar. Buna ek olarak, üreme, vb. sırasında nesilden nesile uygunluk fonksiyonu değeri yüksek olan bireyleri korumak için bazı kurallar uygular.

Böylece bir uzman sistem, genetik algoritmalar, hesaplamalı matematik, yapay zeka ve uzman bilgisi hakkında bilgi kombinasyonlarının bir alanını temsil eder. Uzman sistem için uygulama alanı iyi tanımlanmamıştır ve arama alanı kötü yapılandırılmıştır ve bu nedenle uzman sistem, popülasyon ve mimiklerin mevcut durumu hakkındaki mevcut verilere dayanarak PGA ile birlikte çalışır.

Başka bir deyişle, niceliklerin farklı temsillerini (dijital ve analog) kullanan ve ortak bir kontrol sistemi ile birbirine bağlanan birkaç elektronik bilgisayardan oluşan birleşik bir kompleks. Bir hibritin parçası olarak
bilgisayar sistemi, dijital ve analog makineler ve kontrol sistemlerine ek olarak, kural olarak, sistem içi iletişim cihazlarını, değer temsil dönüştürücülerini ve harici ekipmanı içerir. Bir hibrit bilgi işlem sistemi bir bilgisayar kompleksidir, bu, hibrit belirleyici unsurlara dayandığı veya dijital ve analog elemanlar kullandığı için böyle bir isim alan hibrit bir bilgisayardan temel farkıdır.

Literatürde, bir bellek cihazı ile donatılmış, birden fazla karar elemanı kullanımına sahip AVM'ler, dijital program kontrollü AVM'ler ve paralel mantık ile AVM'ler genellikle hibrit bilgi işlem sistemleri olarak adlandırılır. Bu tür bilgisayarlar, dijital bir bilgisayarda kullanılan öğelere sahip olmalarına rağmen, bir AVM'nin miktarlarını ve tüm özel farklılıklarını ve özelliklerini temsil etmenin analog yolunu hala korurlar. Hibrit bilgi işlem sistemlerinin ortaya çıkışı, hareketli nesnelerin kontrolü, karmaşık simülatörlerin oluşturulması, kontrol sistemlerinin optimizasyonu ve modellenmesi vb. ile ilgili yeni problemlerin çoğunun çözülmesi için, bireysel bilgisayarların ve AVM'lerin yeteneklerinin yetersiz kalmasıyla açıklanmaktadır. artık yeterli değil.

Sayısal bilgisayar ve bilgisayar tarafından kombinasyon halinde gerçekleştirilen problemin çözümü sırasında hesaplama sürecinin ayrı işlemlere bölünmesi, sayısal bilgisayarda çözülen hesaplama işlemlerinin miktarını azaltır, bu da diğer şeyler eşit olduğunda büyük ölçüde artar. hibrit bilgi işlem sistemlerinin genel performansı.

Dengeli, dijital yönelimli ve analog yönelimli hibrit bilgi işlem sistemleri vardır.

Birinci tip sistemlerde, dijital bilgisayarlar, karmaşık doğrusal olmayan bağımlılıkların oluşumu, nihai sonuçların depolanması ve bilgisayarın program kontrolünün gerçekleştirilmesi için gerekli olan bilgisayara ek bir harici cihaz olarak kullanılır. İkinci tip sistemlerde, AVM, gerçek ekipmanın parçalarını simüle etmek ve küçük alt rutinleri tekrar tekrar uygulamak için tasarlanmış dijital bilgisayarın ek bir harici cihazı olarak kullanılır.

Etkili hibrit komplekslerin icadı, her şeyden önce, kullanımlarının ana alanlarının netleştirilmesini ve bu alanlardan standart görevlerin kapsamlı bir analizini gerektirir.

Sonuç olarak, hibrit kompleksin amaca uygun bir yapısı oluşturulur ve bireysel parçaları için gereklilikler yapılır.

Hibrit hesaplama sistemlerinin yardımıyla başarıyla çözülen görevler aşağıdaki ana gruplara ayrılabilir: hem dijital hem de analog cihazlardan oluşan otomatik kontrol sistemlerinin gerçek zamanlı olarak modellenmesi; geniş bir aralıkta değişen yüksek frekanslı bileşenler ve değişkenler içeren eylemlerin gerçek zamanlı oynatımı; biyolojik sistemlerin modellenmesi; istatistiksel modelleme; kontrol sistemlerinin optimizasyonu; kısmi türevlerde denklemlerin çözümü.

Birinci grubun problemine bir örnek, bir haddehanenin kontrol sisteminin simülasyonu olabilir. İçinde yer alan süreçlerin dinamikleri analog bir makinede yeniden yaratılır ve değirmeni kontrol eden özel bir makine, evrensel bir orta sınıf bilgisayarda modellenir. Haddehane tahriklerindeki kısa süreli işlemler nedeniyle, bu tür işlemlerin gerçek zamanlı olarak genel bir simülasyonu, ultra yüksek hızlı dijital bilgisayarların kullanılmasını gerektirecektir. Bu tür görevler, askeri tesis yönetim sistemlerinde oldukça yaygındır.
İkinci grup için standart, hedef arama görevleri de dahil olmak üzere hareketli nesneleri kontrol etme görevleri ve ayrıca karmaşık simülatörlerin hesaplamalı bir öğesini oluştururken ortaya çıkan görevlerdir. Hedef arama görevleri için, doğrudan hareket sürecinde bir hareket yörüngesinin oluşumu tipiktir. Nesne hedefe yaklaştığında bazı parametrelerin yüksek değişim oranı, mevcut dijital bilgisayarların yeteneklerini aşan yüksek bir kontrol sistemi hızı gerektirir ve aynı zamanda, geniş bir dinamik aralık, yüksek doğruluk gerektirir; AVM'de elde edin. Hibrit hesaplama sistemlerinde böyle bir problem çözülürken, ağırlık merkezi etrafındaki hareket denklemlerinin modellenmesinin sistemin analog kısmına ve ağırlık merkezinin kendisinin ve kinematik parametrelerin hareketinin dijitale emanet edilmesi tavsiye edilir. bilgisayar sisteminin bir parçasıdır.

Üçüncü grup, örneğin, Monte Carlo yöntemini kullanarak çok boyutlu kısmi diferansiyel denklemleri çözme, birkaç değişkenli fonksiyonların ekstremumunu bulma ve stokastik programlama problemlerini çözme gibi, rastgele bir sürecin birçok sonucunun işlenmesi sonucunda çözümü oluşturulan problemleri içerir. Rastgele bir sürecin çoklu tekrarı, çözümün çoklu tekrarı ve sonuçların işlenmesi, fonksiyonların hesaplanması ve bölge sınırlarında fonksiyonların yeniden üretilmesi modunda çalışan yüksek hızlı bir bilgisayara emanet edilir. dijital bir bilgisayarda gerçekleştirilir. Ayrıca bilgisayar, hesaplamaların sonunu belirler. Hibrit bilgi işlem sistemlerinin kullanımı, tek başına bir dijital bilgisayarın kullanımına kıyasla, bu tür problemlerin çözülmesi için gereken sürenin birkaç büyüklük sırası ile azaltılmasını mümkün kılar.

Biyolojik sistemlerde etki yayılım süreçlerini simüle etmek için hibrit bilgi işlem sistemleri kullanıldığında da benzer bir etki elde edilir.

Bu sürecin özelliği, basit durumlarda bile, karmaşık bir doğrusal olmayan kısmi diferansiyel denklem sistemini yeniden üretmenin gerekli olmasıdır.

Üçüncü derecenin üzerindeki problemler için rasyonel kontrol sorununa bir çözüm arayışı, kural olarak, büyük, aşılmaz engellerle ilişkilidir. Sistemin çalışması sırasında en uygun kontrolü bulmak gerekirse, kendilerini daha da güçlü bir şekilde gösterirler.

Hibrit hesaplama sistemleri, bu tür zorlukların ortadan kaldırılmasına ve Pontryagin maksimum ilkesi gibi hesaplama açısından karmaşık araçların kullanılmasına büyük ölçüde katkıda bulunur.

Hibrit hesaplama sistemlerinin kullanımı, doğrusal olmayan kısmi diferansiyel denklemlerin çözümünde de etkilidir. Bu durumda, hem analiz problemlerini hem de nesnelerin optimizasyonu ve tanımlanması problemlerini çözmek mümkündür. Bir optimizasyon problemine örnek olarak şunlar verilebilir: belirli bir sıcaklık dağılımı için tasarlanmış bir ısı ileten malzemenin doğrusal olmama durumunun seçimi; atmosferin yoğun katmanlarına girerken uzay aracını aşırı ısınmadan koruyan buharlaşan tabakanın kalınlığının dağılımı; gerekli aerodinamik özellikleri elde etmek için uçak geometrisinin hesaplanması; ısıtma için minimum enerji kullanımı ile uçakları buzlanmaya karşı korumak için optimal bir ısıtma sisteminin icadı; bir sulama kanalları ağının hesaplanması, içlerinde optimal akışın belirlenmesi vb. Bu sorunları çözerken, dijital bir bilgisayar, çözüm sürecinde tekrar tekrar kullanılan bir ızgara modeli ile birleştirilir.

Hibrit bilgi işlem sistemlerinin geliştirilmesi iki yönde mümkündür: sadece bir sınıf problemi çözmek için tasarlanmış özel hibrit bilgi işlem sistemlerinin inşası ve oldukça geniş bir problem sınıfını çözmeye izin veren her şeyi kapsayan hibrit bilgi işlem sistemlerinin inşası. Böyle evrensel bir hibrit kompleksin yapısı, tek etkili bir AVM, bir ızgara modeli, çözüm tekrarlı bir AVM, istatistiksel modelleme problemlerini çözmek için tasarlanmış özel ekipman, makineler ve çevresel ekipman arasındaki iletişim cihazlarından oluşur. Kit içerisinde bulunan bilgisayarların standart matematiksel yazılımlarına ek olarak, hibrit hesaplama sistemlerinde, makinelerin iletişim sistemine hizmet eden ve bilgisayarda görev belirleme ve hazırlama sürecini otomatikleştiren özel programların yanı sıra bir bir bütün olarak kit için evrensel programlama dili.

Yeni bilgi işlem yeteneklerine paralel olarak, hibrit bilgi işlem sistemlerinde belirli özellikler ortaya çıkıyor, örneğin, bireysel bilgisayarlarda bulunmayan hatalar ortaya çıkıyor. Birincil hata kaynakları, analogdan dijitale dönüştürücünün, dijitalden analoga dönüştürücünün ve dijital bilgisayarın zaman gecikmesi olabilir; analogdan dijitale dönüştürücüye eşzamanlı olmayan analog sinyal beslemesinden ve dijitalden analoga dönüştürücüye dijital sinyallerin eşzamanlı olmayan çıkışından kaynaklanan hata; dijitalden analoğa ve analogdan dijitale dönüştürücülerde yuvarlama hatası; bilgisayarın çıktısından sonuçların elde edilmesinin ayrık doğasıyla ilişkili hatalar. Dijital bir bilgisayarın dönüştürücülerle bağımsız çalışmasıyla, zaman gecikmesi hata vermez ve hibrit bilgi işlem sistemlerinde sadece önemli hatalar vermekle kalmaz, aynı zamanda tüm sistemin performansını da bozar.

Sayfa 3

Değiştirmeli hibrit sistemlerde, elemanlarından biri başka bir modelle karıştırılan ana model alınır, örneğin, a) ağırlıklar, bir genetik algoritma kullanılarak geri yayılım prosedüründe yeniden hesaplanır; b) Bulanık denetleyicideki üyelik fonksiyonlarının seçimi, bir genetik algoritma kullanılarak gerçekleştirilir. İşbirliğine dayalı hibrit sistemler, ortak bir çözüme ulaşmak için bilgi alışverişinde bulunan ve çeşitli işlevleri yerine getiren bağımsız modüller kullanır. Örneğin, çözülecek problem örüntü tanıma, çıkarım ve optimizasyon içeriyorsa, bu işlevler sinir ağları, uzman sistemler ve genetik algoritmalar tarafından üstlenilir. Polimorfik hibrit sistemlerde, bir model başka bir modelin çalışmasını taklit etmek için kullanılır.

Sayısal bir deneyde (I) elde edilen ve tam ölçekli bir deneyde elde edilen yön alanının standart sapmasının bağımlılığının grafiği (2, bantların periyodundan birinci bölgenin boyutuna.

Ancak, mevcut hibrit parmak izi tanımlama sistemleri eksikliklerden muaf değildir. Fourier spektrumu tarafından daktilogramların analiz yöntemi, parçaların yeniden düzenlenmesinde farklılık gösteren görüntüleri aynı olarak yorumlayacaktır. Ayrıca, parmak izi görüntüleri yapısal olarak gereksizdir.

Genel olarak, hibrit WDT sistemi, analog bilgi işlem teknolojisinin geliştirilmesinde bir sonraki adımdır.

Evrimsel modelleme alt sistemleri, simülasyon modelleri ile etkileşimli optimizasyon blokları, uzman sistemler ve diğer karar destek sistemleri dahil olmak üzere hibrit sistemlerin oluşturulması konuları beşinci bölümün konusudur. Simülasyon modellerinin oluşturulması, burada akıllı simülasyon modellemeye yönelik yaklaşımların geliştirilmesi için yönlerden biri olarak hareket eder. Bu bölüm, farklı zeka seviyelerindeki çok etmenli sistemlerin yaklaşımlarını ve modellerini ve bunların daha ileri evrimsel biçimleri olan yapay yaşam modellerini açıklamaktadır. Evrimli hibrit sistemlere örnek olarak, en basit otomatlardan oluşan bir popülasyonun gelişiminin modellenmesi ve çok modelli sistemler verilmiştir.

Aktif ve pasif sistemlerin unsurlarını birleştiren hibrit sistemleri kullanmak mümkündür.

Kesikli ve hibrit sistemleri incelerken, bağımlı veya bağımsız değişkenlerin fonksiyonları ile tanımlanamayan parametreler vardır.

Bir hibrit sistem durumunda, bilgisayarın çalışması, tepe alanlarının hesaplandığı aritmetik işlemlerle sınırlıdır; aynı zamanda, dedektörün hassasiyetini hesaba katmak, iç standarda göre maddelerin içeriğini belirlemek ve belirli bir formatta bir protokol yazdırmak mümkündür.

Tüm holografik sistemlerden alınan verilerin işlenmesini otomatikleştirmek için hibrit bir sisteme dijital bilgisayar kontrollü bir tarama-analiz ünitesinin eklenmesi, sistemin çok yönlü işlevleri yerine getirme yeteneğine yüksek hız, veri analizinde doğruluk ve nesnellik katmalıdır.

Birçok hibrit kontrol sistemi, ISO 8802 - 3 / IEEE 802.3 standardına uygun, Çarpışma Algılamalı (CSMA / CD) Carrier Sense Çoklu Erişime dayalı Ethernet protokolünün çeşitli modifikasyonlarını kullanır. Özü, her ağ düğümünün hat yükünü izlemesi ve yalnızca hattın boş olduğunu belirlediğinde iletmesi gerçeğine dayanır. Başka bir düğüm de iletmek için bir hatta ihtiyaç duyduğu için bir çarpışma meydana gelirse, her iki düğüm de iletimi durdurur.

iMAN, ilişkisel ve nesne yönelimli veri modellerini destekleyen, erişim ve değişiklikleri kontrol eden, ürün özelliklerini oluşturan ve uygulama alt sistemlerini entegre eden Oracle V8 tabanlı bir hibrit veritabanı yönetim sistemi (DBMS) kullanır. Paralel ve sıralı iş süreçleri ve tasarım süreçlerinin yönetimi İş Akışı modülüne emanet edilmiştir.

Genelleştirilmiş ikinci dereceden bir kriter ile doğrusal hibrit sistemlerin optimizasyonu sorunu, geleneksel terimler - durumların kare sapmaları için cezalar ve kontroller, işaretlerine göre sapmaları cezalandırmaya izin veren terimlerle desteklendiğinde göz önünde bulundurulur. Bu tür tercihlerle ilgili optimum kontrol sorunları, ör. Bazı kontrol bileşenlerinin (veya durumlarının) pozitif veya negatif olması gerektiğinde, uygulamada çoğu zaman sıklıkla karşılaşılmaktadır.

Bu cihazları birbirine bağlamak için elektrikli ve pnömatik cihazlardan oluşan hibrit bir otomatik kontrol ve yönetim sistemi kullanılması durumunda, elektrik sinyalini hava basıncına dönüştürmek gerekir.

Bu hibrit sistemlerle birlikte, pasif modellerin elektronik simülasyon ilkelerine göre çalışan cihazlarla birleştirildiği diğer hibrit modeller de kullanılabilir. Bu tür modeller, hesaplamaya katılmadan, alan teorisinin doğrusal olmayan problemlerini çözmek için gerekli bir dizi mantıksal işlemi gerçekleştirme olasılığı ile pasif modellerin avantajlarını (basitlik, çok sayıda düğüm, hız vb.) Kullanmayı mümkün kılar. Bu dönüştürme için gerekli ekipman olmaksızın, bilgilerin bir türden diğerine çoklu dönüştürülmesiyle dijital bir bilgisayar süreci. Bu tür sistemlerin maliyeti, dijital bilgisayarlar da dahil olmak üzere hibrit makinelerin maliyetinden çok daha düşüktür.

Altında hibrit akıllı sistem(CBS) genellikle, bir sorunu çözmek için insan entelektüel aktivitesini simüle etmek için birden fazla yöntemin kullanıldığı bir sistem olarak anlaşılır. Böylece, CBS aşağıdakilerin bir kombinasyonudur:

• analitik modeller
• uzman sistemler
• yapay sinir ağları
• bulanık sistemler
• genetik algoritmalar
• simülasyon istatistiksel modeller

Disiplinlerarası yön "hibrit akıllı sistemler", kontrol ve tasarım problemlerini çözmek için bir değil, genellikle farklı sınıflardan birkaç yöntemin uygulanabilirliğini inceleyen bilim adamlarını ve uzmanları bir araya getirir.

Ansiklopedik YouTube

1 / 2

Alexey Paevsky: Tıptaki yenilikler

15x4 Comic-Con: EVE Online gemileri hakkında 15 dakika

Altyazılar

Terimin tarihi

"Akıllı hibrit sistemler" terimi 1992'de ortaya çıktı. Yazarlar, uzman sistemler, sinir ağları ve genetik algoritmalar gibi akıllı yöntemlerin hibritlerinin anlamını buna koydular. Uzman sistemler sembolikti ve yapay sinir ağları ve genetik algoritmalar yapay zekanın uyarlanabilir yöntemleriydi. Bununla birlikte, temel olarak, yeni terim oldukça dar bir entegrasyon alanına atıfta bulundu - uzman sistemler ve sinir ağları. Aşağıda, bu entegrasyon alanının diğer yazarlar tarafından yapılan birkaç yorumu bulunmaktadır:

1. "Hibrit yaklaşım", yalnızca nöral ve sembolik modellerin sinerjik bir kombinasyonunun tüm bilişsel ve hesaplama yeteneklerine (yeteneklerine) ulaştığını varsayar.

2. "Hibrit" terimi, her biri farklı sunum dillerine ve çıktı yöntemlerine sahip olabilen iki veya daha fazla entegre alt sistemden oluşan bir sistem olarak anlaşılmaktadır. Alt sistemler anlamsal olarak ve her biri ile eylem halinde birleştirilir.

3. Cranfield Üniversitesi'ndeki (İngiltere) Yapay Zeka Merkezi'ndeki bilim adamları, "hibrit entegre sistemi", birden fazla bilgisayar teknolojisini kullanan bir sistem olarak tanımlamaktadır. Ayrıca teknolojiler, bilgi tabanlı sistemler, bağlantısal modeller ve veri tabanları gibi alanları kapsar. Teknoloji entegrasyonu, bir problemin belirli kısımlarını çözmek için teknolojinin bireysel gücünü kullanmayı mümkün kılar. Bir hibrit sisteme dahil edilecek teknolojilerin seçimi, çözülmekte olan problemin özelliklerine bağlıdır.

4. HIS (Hibrit Akıllı Sistemler) grubunun üyeleri olan Sanderland Üniversitesi'nden (İngiltere) uzmanlar, "hibrit bilgi sistemlerini", bilgi ve geleneksel işlemeyi "kesintisiz" (bütün) bir şekilde bütünleştiren büyük, karmaşık sistemler olarak tanımlar. Verileri, bilgiyi ve geleneksel teknolojileri depolama, arama ve işleme yeteneği sağlayabilirler. Hibrit bilgi sistemleri, mevcut sistemlerden kavram çıkarımlarından önemli ölçüde daha güçlü olacaktır.

Hibrit akıllı sistemlerin geliştirilmesinin konusu ve amacı

CBS'nin bilimsel alanı, avantajlarını ve dezavantajlarını belirlemek için özerk yöntemlerin çalışmasını, hibritlerde bilgi alışverişi ve işlemenin bileşimini, mimarisini ve süreçlerini büyük ölçüde belirleyen entegrasyon ilişkilerini, hibrit sistemlere karşılık gelen görevlerin tanımlanmasını, iletişim protokollerinin geliştirilmesini içerir. bileşenler ve çok işlemcili mimariler arasında

CBS araştırmalarının amaçları, çevrimdışı yöntemleri kullanan uygulamalardan daha az geliştirme çabası ile geliştirilen, ağırlıklı olarak daha eksiksiz, akıllı sistemlerin verimliliğini, ifade gücünü ve çıkarım gücünü artıracak yöntemlerin oluşturulmasını içerir. Temel bir bakış açısıyla CBS, bilişsel mekanizmaların ve modellerin anlaşılmasına yardımcı olabilir.

Hibrit akıllı sistemlerin sınıflandırılması

Mevcut CBS sınıflandırmalarının analitik bir incelemesine dayanarak, aşağıdaki beş CBS geliştirme stratejisinin ayırt edilmesi önerilmiştir: özerk, dönüşümsel, gevşek bağlantılı, güçlü bağlantılı ve tam entegre modeller:

• Özerk CBS uygulama modelleri, sınırlı sayıda sınıftan yöntemler kullanarak modeller üzerinde bilgi işleme uygulayan bağımsız yazılım bileşenleri içerir. Bu durumda bilgi entegrasyonunun bariz yozlaşmasına rağmen, otonom modellerin geliştirilmesi önemlidir ve birkaç amacı olabilir. Bu tür modeller, bir problemi iki veya daha fazla farklı yöntemle çözme olasılıklarını karşılaştırmanın bir yoludur. Çözülen sorunu çözmek için yeni bir otonom model, önceden oluşturulmuş uygulamayı doğrular ve yeterli modellere yol açar. Bağımsız modeller, hızlı bir şekilde bir ilk prototip oluşturmak için kullanılabilir, ardından daha fazla zaman alan uygulamalar geliştirilir. Otonom modellerin de önemli bir dezavantajı vardır - hiçbiri bilgi güncelleme durumunda diğerine yardımcı olamaz - hepsinin aynı anda değiştirilmesi gerekir.

• Dönüşümsel CBS, otonom olanlara benzer, çünkü geliştirmenin sonucu, diğer parçalarla etkileşime girmeyen bağımsız bir modeldir. Temel fark, böyle bir modelin bağımsız bir yöntemi kullanan bir sistem olarak başlaması ve başka bir yöntemi kullanan bir sistem olarak sona ermesidir. Dönüşümsel modeller çeşitli avantajlar sunar: tek bir model korunduğundan ve nihai yöntem sonuçları çevreye en iyi şekilde uyarladığı için daha hızlı oluşturma ve daha düşük maliyetler. Ayrıca problemler de var: bir modelin diğerine otomatik olarak dönüştürülmesi; modelde önemli bir değişiklik, hacim olarak "yeniden" geliştirme ile karşılaştırılabilir.

• Sıkı bağlı CBS, gevşek bağlı modellere kıyasla düşük iletişim maliyetlerine ve daha yüksek performansa sahiptir. Ancak, bu CBS'lerin de üç temel sınırlaması vardır: 1) harici veri arayüzünün bir sonucu olarak geliştirme ve desteğin karmaşıklığı artar; 2) güçlü bağlantı, aşırı veri birikiminden muzdariptir ve 3) doğrulama zordur. Bileşimleri ve yapıları büyük ölçüde çözülmekte olan probleme bağlı olduğu için, zayıf ve güçlü bir şekilde bağlı olduğu düşünülen CBS'ye de fonksiyonel CBS denir.

• Tam entegre CBS, ortak veri yapılarını ve bilgi temsillerini paylaşır ve bileşenler arasındaki ilişki, yapıların ikili doğası aracılığıyla sağlanır. Bu, dünya pratiğinde hızla gelişen, bilgiye dayalı kavramsal sinir ağlarının gelişimini, öğelerin hızlı ve basit bir şekilde etkileşime girdiği bağlantıcı uzman sistemleri ayırt edebilen ve bağımsız problem çözme için genel bilgilerin anında mevcut olduğu bir melez sınıfıdır. her iki bileşene de. Tam entegrasyon için başka bir seçenek de bulanık sinir ağlarıdır - yapı olarak bir sinir ağına benzeyen ve hem sinir hem de bulanık hesaplamaları uygulayan bir melez. Tam entegrasyonun faydaları; güvenilirlik, artan işlem hızı, uyarlama, genelleme, gürültü azaltma, argümantasyon ve mantıksal çıkarımdır ve bunlar toplamda hiçbir ana yöntem sınıfında bulunamaz.

Sonuçlar

2001 yılında CBS oluşturma metodolojilerinin bir parçası olarak, CBS'yi geliştirmek için bir problem-yapısal metodoloji ve teknoloji önerildi ve bu, karmaşık (insan entelektüel aktivitesini simüle etmek için çeşitli yöntemlerin kullanılmasını gerektiren birçok alt görevden oluşan) çözmek için CBS'nin sentezlenmesine izin verdi. karmaşık bir görevin alt görevlerini çözmek için bir yöntemler sistemi olarak görevler. Daha sonra, 2007'de, karmaşık bir problemin alt görevlerini çözmek için ilgili yöntemlerin olmaması durumunda problem-yapısal metodolojinin bir genellemesi olarak CBS'nin geliştirilmesi için bir problem-araçsal metodoloji önerildi.

Önerilen metodolojiler ve teknolojiler temelinde, çeşitli alanlarda pratik uygulama için GIS geliştirilmiştir: bir limanda vardiya-günlük planlama, bir biyolojik üretim sisteminde planlama, deniz taşımacılığı gemilerinin otomasyonunun tasarlanması, karmaşık nakliye ve lojistik problemlerinin çözülmesi, orta - küçük ölçekli üretim ve diğer özelliklere sahip bir üretim işletmesinde vadeli planlama. Listelenen CBS'nin ayrıntılı bir açıklaması ve pratik kullanımlarının sonuçları ilgili kaynaklarda bulunabilir.

Ayrıca bakınız

kullanılmış literatür listesi

1. Kolesnikov A.V., Soldatov S.A. Hesap koordinasyonu ile teorik temel çözüm karmaşık görev operasyonel-üretim planlama. // Bülten Rus Devlet Üniversite  adını taşıyan Immanuel Kant. Sorun. 10: Ser. Fizik ve matematik bilimleri. – Kaliningrad: Yayınevi. RGU  onları. I. Kant, 2009. – S. 82-98.

1. Kolesnikov A.V. Hibrit akıllı sistemler: Teori ve teknoloji geliştirme / Ed. AM Yaşin. - St.Petersburg. : St. Petersburg Devlet Teknik Üniversitesi Yayınevi, 2001. - 711 s. - ISBN 5-7422-0187-7.
2. Gavrilov A.V. Hibrit akıllı sistemler. - Novosibirsk: NSTU Yayınevi, 2003. - 168 s.
3. Yarushkina N.G. Bulanık ve hibrit sistemler teorisinin temelleri. - M. : Finans ve istatistik, 2004. - 320 s.
4. Kolesnikov A.V. , Kirikov I.A.İşlevsel hibrit akıllı sistemleri kullanarak karmaşık sorunları çözmek için metodoloji ve teknoloji. - M. : IPI RAN, 2007. - 387 s. - Kolesnikov A.V. , Kirikov I.A. , Listopad S.V. , Rumovskaya S.B. , Domanitsky A.A. Fonksiyonel hibrit akıllı sistemleri kullanarak karmaşık gezgin satıcı problemlerini çözme / Ed. A.V. Kolesnikov. - M. : IPI RAN, 2011. - 295 s. - ISBN 978-5-902030.
5. Klachek P.M. , Koryağın S.İ. , Kolesnikov A.V. , Minkova E.Ş. Hibrit uyarlanabilir akıllı sistemler. Bölüm 1: Geliştirme teorisi ve teknolojisi: monografi. - Kaliningrad: BFU Yayınevi. I. Kant, 2011. - 374 s. - ISBN 978-5-9971-0140-4.
6. Kolesnikov A.V. , Soldatov S.A. Koordinasyonu dikkate alarak karmaşık bir operasyonel ve üretim planlaması sorununu çözmek için teorik temeller Rusya Devlet Üniversitesi Bülteni. Immanuel Kant. - Kaliningrad: Yayınevi. RSU onları. I. Kant, 2009. - Sorun. 10: Ser. Fiziksel ve matematiksel bilimler. - S.82-98.
7. Medsker L.R. Hibrit Akıllı Sistemler. - Boston: Kluwer Academic Publishers, 1995. - 298 s.
8. Wermter S., Sun R. Hibrit Sinir Sistemleri. - Heidelberg, Almanya: Springer-Verlag, 2000.
9. Negnevitsky M. yapay zeka. Akıllı sistemler için bir rehber. - Harlow, İngiltere: Addison-Wesley, 2005.
10. Castillo O., Mellin P. Hibrit Akıllı Sistemler. - Springer-Verlag, 2006.
11. Jain L.C. , Martin N.M. Sinirsel Ağların, Bulanık Sistemlerin ve Genetik Algoritmaların: Endüstriyel Uygulamalar. - CRC Press, CRC Press LLC, 1998.