АВТОМАТИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ

Задача автоматической классификации аккумуляторных батарей (АБ) сегодня является актуальной. Связано это со сложностью интерпретации измеренных параметров АБ при диагностике и последующего отнесения ее к определенному классу (например, исправна/ неисправна).

В качестве алгоритма автоматической классификации рассмотрим метод, основанный на вычислении степени отклонения измеряемой величины от реперных точек шкалы измерения и описанный в [1, 2, 3].

Принцип работы алгоритма заключается в том, что каждой реперной точке (метке) шкалы присваивается условный порядковый номер – ранг. Затем для каждого значения измеренной величины формируется список рангов реперных точек, с упорядоченностью свойственной только этому значению.

Впоследствии определяется степень упорядоченности этого списка, которая выражается в числе MK принадлежащем отрезку [-1;1].

Предположим необходимо провести классификацию 16-ти АБ по значениям их резервных емкостей

Rc (табл. 1).

Таблица 1

Выберем 4 реперных точки, так чтобы они были равномерно распределены в диапазоне выборки резервных емкостей. Пусть это будут значения {41,4; 42,3; 43,4; 44,3}. Они упорядочены по возрастанию и имеют соответствующие порядковые номера. Так же зададим «прямой» список реперных точек - {1;2;3;4}, и

«обратный» - {4;3;2;1}. Далее по алгоритму вычисляются абсолютные отклонения ΔRcN  измеренной величины K-той батареи от каждой реперной точки

Физический смысл выражений (1) и (2) заключается в определении количества переходов ∆Ndi и  ∆Nri, необходимых для каждого из i = 4 элементов списка рангов измеренного значения Rc, для того чтобы два сравниваемых списка стали идентичны друг другу. Так, чтобы список измеренного значения {3;2;4;1} стал идентичен, например, «обратному» списку реперных точек {4;3;2;1} необходимо первый  N1 = 3 и второй N2 = 2 его элементы переместить на один ранг ниже, третий элемент N3 = 4 переместить на 2 ранга выше, а элемент N4 = 1 оставить на своем месте (переместить на 0 рангов) (рис. 1).

Далее нужно просуммировать каждый элемент матриц-результатов выражений (1) и (2)

2 + 0 + 1 + 3 = 6

1 + 1 + 2 + 0 = 4

Разность расстояний измеряемой величины до прямого и обратного списков равна

D = 6 - 4 = 2

Расстояние между прямым и обратным списками равно

Теперь можно вычислить относительное отклонение MK  измеренной величины Rc54   (степень упорядоченности списка [1]) от крайних реперных точек шкалы.

M 54 = 2 / 8 = 0,25

Проведя такие вычисления для всех АБ из табл. 1 мы получим 5 значений отклонения MK  соответствующие 5-ти классам (табл. 2).

Таблица 2

В класс № 1 (MK = 1) попали батареи с наивысшим значением резервной емкости. В класс № 5 (MK = -1) напротив попала наихудшая батарея из представленных. Классы №№ 2, 3, 4 присвоены батареям со средними значениями резервных емкостей (см. табл. 2).

Зависимость отклонения MK от резервной емкости Rc описывается сигмодальной функцией (рис. 2). Уравнение этой функции имеет вид

Однако приведенный выше пример классификации неудобен для применения на практике, ведь процедура измерения резервной емкости - это длительный процесс (от 30 до 300 минут в зависимости от емкости). Современные анализаторы АБ [6] позволяют получить значение внутреннего сопротивления АБ за 10-15 секунд. Поскольку внутреннее сопротивление АБ хорошо коррелирует с емкостью АБ [5], то перспективным направлением должна стать классификация АБ по ее внутреннему сопротивлению.

Список литературы

1.     Горшенков, А.А. Лингвистическая модель классификационных измерений распределений сигналов [Текст] / Горшенков А.А., Кликушин Ю.Н., Кобенко В.Ю. // Измерительная техника, Москва: Изд-во

«Российский научно-технический центр  информации  по стандартизации,   метрологии  и  оценке соответствия», – 2013. - № 1. – С. 23-27.

2.     Губарев, В.В Классификационные измерения: методы и реализация [Текст] / В.В. Губарев, А.А. Горшенков, Ю.Н. Кликушин, В.Ю. Кобенко // Автометрия. – 2013. – Т. 49. – № 2. – С. 76-84.

3.     Кликушин, Ю.Н. Способ лингвистической интерполяции результатов измерений [Текст] / Ю.Н. Кликушин, В.Ю. Кобенко, Д.П. Чупин // Омский научный вестник. Серия приборы, машины и технологии. – 2014. – № 2 (130). – С. 191-194.

4.     Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта [Текст] / ред. Д.А. Поспелов. – Москва: Наука, 1986. – 312 с.

5.     Чупин, Д. П. Методы диагностики аккумуляторных батарей / Д. П. Чупин // Измерение, контроль, информатизация : материалы Тринадцатой Междунар. науч.-техн. конф. Т. 1. – Барнаул : Изд-во АлтГТУ, 2012. – С. 164–168.

6.     Чупин, Д.П. Проведение экспериментальных исследований с использованием анализатора аккумуляторных батарей AEA30V [Текст] / Д.П. Чупин // Природные и интеллектуальные ресурсы Омского региона (Омскресурс-3-2013): материалы III Межвузовской научной конференции студентов и аспирантов. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2013. – С. 133-135.