一种基于大数据的电机负荷智能化控制系统及方法与流程

本发明涉及电机控制，具体为一种基于大数据的电机负荷智能化控制系统及方法。

背景技术：

1、电机是指依据电磁感应定律实现电能转换或传递的一种电磁装置，电机向目标对象进行供电时需按目标对象，例如需要用电的设备等的需求来进行供电，通过电机负荷控制器对电机的电压进行自适应控制，进而实现电机的输出功率按目标对象需求来进行智能化控制，但是，通过电机向目标对象进行供电时会出现因输出功率控制不当而造成供电过大的问题，造成供电能源浪费；另外，目标对象的需求功率是变化的，对于部分需求功率变化频繁的目标对象，若一开始的输出功率调节不当，则会导致后续需要不断多次地对电机的输出功率进行调节和控制，不利于提高电机输出功率智能化控制的效率。

2、所以，人们需要一种基于大数据的电机负荷智能化控制系统及方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于大数据的电机负荷智能化控制系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于大数据的电机负荷智能化控制系统，所述系统包括：电机数据采集模块、数据库、电机数据分析模块、电机负荷控制模块和控制优化模块；

3、所述电机数据采集模块的输出端连接所述数据库的输入端，所述数据库的输出端连接所述电机数据分析模块的输入端，所述电机数据分析模块的输出端连接所述电机负荷控制模块的输入端，所述电机负荷控制模块的输出端连接所述控制优化模块的输入端；

4、通过所述电机数据采集模块采集电机的历史输出功率数据以及电机历史控制数据，将采集到的全部数据传输到所述数据库；

5、通过所述数据库存储接收到的全部数据；

6、通过所述电机数据分析模块分析历史输出功率数据和电机历史控制数据，生成进行电机控制的训练样本数据；

7、通过所述电机负荷控制模块依据训练样本数据建立电压调节模型，依据电压调节模型进行电机电压控制和调节；

8、通过所述控制优化模块对电机的初始调节参数进行优化。

9、进一步的，所述电机数据采集模块包括功率检测单元、检测数据采集单元和调节数据采集单元；

10、所述功率检测单元的输出端连接所述检测数据采集单元的输入端，所述检测数据采集单元和调节数据采集单元的输出端连接所述数据库的输入端；

11、通过所述功率检测单元在通过电机向目标对象供电时，利用电机功率检测器检测电机的输出功率；

12、目标对象指的是需要用电的设备，电机为设备进行供电；

13、通过所述检测数据采集单元采集以往检测到的电机的输出功率以及不同目标对象的需求功率数据；

14、通过所述调节数据采集单元利用电机负荷控制器进行电压调节，采集以往使得电机的输出功率达到对应电机供电的目标对象需求功率时的电压调节值。

15、进一步的，所述电机数据分析模块包括功率差异分析单元和样本数据生成单元；

16、所述功率差异分析单元的输入端连接所述数据库的输出端，所述功率差异分析单元的输出端连接所述样本数据生成单元的输入端；

17、通过所述功率差异分析单元调取以往检测到的电机的输出功率以及对应电机供电的目标对象需求功率，分析不同次调节电压时电机的输出功率和目标对象需求功率的差值；

18、通过所述样本数据生成单元生成用于训练电压调节模型的样本数据，样本数据包括功率差值数据和对应的电压调节值数据。

19、进一步的，所述电机负荷控制模块包括调节模型建立单元和电压调节管理单元；

20、所述调节模型建立单元的输入端连接所述样本数据生成单元的输出端，所述调节模型建立单元的输出端连接所述电压调节管理单元的输入端；

21、通过所述调节模型建立单元依据样本数据建立电压调节模型；

22、通过所述电压调节管理单元在目标对象的需求功率变化时，将变化的需求功率与电机输出功率的差值代入电压调节模型中，得到目标对象需求功率变化时的电压调节值，按电压调节值调整电机的电压。

23、进一步的，所述控制优化模块包括管理数据分析单元和初始调节值优化单元；

24、所述管理数据分析单元的输入端连接所述电压调节管理单元的输出端，所述管理数据分析单元的输出端连接所述初始调节值优化单元的输入端；

25、通过所述管理数据分析单元调取不同目标对象以往的需求功率数据，分析不同目标对象的需求功率波动值，设置波动阈值，筛选出需求功率波动值大于波动阈值的目标对象，为筛选出的目标对象进行供电的电机作为目标电机；

26、所述管理数据分析单元还用于在第一次需要依据电压调节模型来调节目标电机的电压时，获取调节前目标电机的输出功率与目标电机供电的目标对象的需求功率之间的差值，将获取到的差值作为目标差值，从历史数据中调取出不小于目标差值的差值数据作为待输入差值，从待输入差值中筛选出最佳输入差值；

27、通过所述初始调节值优化单元将最佳输入差值代入电压调节模型中，得到初始电压调节值，在第一次需要依据电压调节模型来调节目标电机的电压时，按照初始电压调节值调节目标电机的电压。

28、一种基于大数据的电机负荷智能化控制方法，包括以下步骤：

29、s01：采集电机的历史输出功率数据以及电机历史控制数据；

30、s02：分析历史输出功率数据和电机历史控制数据，生成进行电机控制的训练样本数据，建立电压调节模型；

31、s03：依据电压调节模型进行电机电压控制和调节；

32、s04：筛选出需要对初始调节参数进行优化的电机作为目标电机；

33、s05：对目标电机的初始调节参数进行优化。

34、进一步的，在步骤s01中：在通过电机向目标对象供电时，利用电机功率检测器检测电机的输出功率，采集到以往m次检测到的随机一个电机的输出功率集合为p={p1，p2，…，pm}，对应次检测到输出功率时，对应电机供电的目标对象的需求功率集合为p={p1，p2，…，pm}，其中，所有输出功率都大于对应的需求功率，采集到m次检测到输出功率后，使得电机的输出功率达到目标对象对应次的需求功率时的电压调节值集合为u={u1，u2，…，um}。

35、进一步的，在步骤s02中：得到以往m次检测到的随机一个电机的输出功率与对应电机供电的目标对象的需求功率的差值集合为{p1-p1，p2-p2，…，pm-pm}，生成用于训练电压调节模型的样本数据为{（p1-p1，u1），（p2-p2，u2），…，（pm-pm，um）}，对样本数据进行拟合，建立电压调节模型：，其中，和表示拟合系数，x表示指代功率差值的自变量，y表示指代电压调节值的因变量，分别求解和得到最终的电压调节模型：

36、；

37、；

38、其中，pi表示以往第i次检测到的随机一个电机的输出功率，pi表示以往第i次检测到输出功率时，对应电机供电的目标对象的需求功率，ui表示第i次检测到输出功率后，使得电机的输出功率达到目标对象对应次的需求功率时的电压调节值；

39、利用电机负荷控制器按电机的实际负荷来调节电机的电压，从而实现电机的输出功率的智能化调节，电压调节时不对电流进行调节，通过大数据技术采集以往电压调节数据以及目标对象需求功率和对应电机的输出功率数据，将采集到的数据作为训练样本建立电压调节模型，后续通过调节电压来控制电机的输出功率满足目标对象需求时，适应目标对象的需求功率，依据模型来实现电压的自适应调节，进而实现电机的输出功率的自适应控制，在实现了电机输出功率的自适应控制的同时减少了电机供电过大的问题。

40、进一步的，在步骤s03中：在目标对象的需求功率变化时，获取到目标对象的需求功率为b，需求功率发生变化时检测到向目标对象供电的电机的输出功率为a，a>b，将a-b代入电压调节模型中：令x=a-b，得到目标对象需求功率变化时的电压调节值为，将电机的电压调小至。

41、进一步的，在步骤s04中：对数据点{（1，p1），（2，p2），…，（m，pm）}进行直线拟合，建立随机一个目标对象的需求功率波动分析模型：，其中，表示截距，表示第j个目标对象的需求功率波动值，其中，pi表示第i次对向第j个目标对象供电的电机的输出功率进行检测，为不同目标对象建立需求功率波动分析模型，得到不同目标对象的需求功率波动值集合为{，，…，，…，}，共向n个目标对象供电，设置波动阈值为，比较需求功率波动值和波动阈值，筛选出需求功率波动值大于波动阈值的目标对象，为筛选出的目标对象进行供电的电机作为目标电机。

42、进一步的，在步骤s05中：在第一次需要依据电压调节模型来调节随机一个目标电机的电压时，获取调节前目标电机的输出功率与目标电机供电的目标对象的需求功率之间的差值，差值由目标电机的输出功率减去目标电机供电的目标对象的需求功率得到，将获取到的差值作为目标差值，从以往检测到的目标电机的输出功率与目标对象的需求功率之间的差值数据中调取不小于目标差值的差值数据作为待输入差值，将待输入差值按从小到大的顺序排序后得到待输入差值集合为k={k1，k2，…，kf}，根据下列公式得到最佳输入差值k’：

43、；

44、将k’代入电压调节模型中：令x=k’，得到初始电压调节值为，在第一次需要依据电压调节模型来调节目标电机的电压时，将目标电机的电压调小至；

45、通过大数据技术采集不同目标对象以往的需求功率数据，通过对数据进行拟合的方式来分析需求功率变化情况，通过分析拟合函数的斜率来分析目标对象的需求功率变化，斜率绝对值越大，判断目标对象的需求功率的变化越大且在短时间内会出现变化，即目标对象的需求功率波动值越大，选择为需求功率波动值大的目标对象进行供电的电机作为目标电机，对目标电机的初始电压调节值进行调整，在第一次依据模型进行电压调节时不代入实际的目标对象需求功率和电机输出功率的差值，而是从以往目标电机的输出功率和目标对象的需求功率之间的差值数据中选择中位数差值代入电压调节模型，既能满足目标对象的需求功率在短时间内小幅度出现变化的需求不会供电过大，若需求功率在短时间出现小幅度变化则无需再次调节电压，能够降低代入实际差值后需求功率短时间内又出现变化进而又需要调节电压的概率，选择差值中的中位数代入电压调节模型，提高了后续减少调节次数的概率，进而提高了电机输出功率智能化控制的效率。

46、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

47、本发明利用电机负荷控制器来调节电机的电压，从而实现电机的输出功率的智能化调节，在调节电压时，通过大数据技术采集以往电压调节数据以及目标对象需求功率和对应电机的输出功率数据，将采集到的数据作为训练样本建立电压调节模型，后续通过调节电压来控制电机的输出功率满足目标对象需求时，适应目标对象的需求功率，依据模型来实现电压的自适应调节，进而实现电机的输出功率的自适应控制，在实现了电机输出功率的自适应控制的同时减少了电机供电过大的问题；

48、通过大数据技术采集不同目标对象以往的需求功率数据，通过对数据进行拟合的方式来分析需求功率变化情况，通过分析拟合函数的斜率来分析目标对象的需求功率变化，选择为需求功率波动值大的目标对象进行供电的电机作为目标电机，对目标电机的初始电压调节值进行调整，在第一次依据模型进行电压调节时不代入实际的目标对象需求功率和电机输出功率的差值，而是从以往目标电机的输出功率和目标对象的需求功率之间的差值数据中选择中位数差值代入电压调节模型，既能满足目标对象的需求功率在短时间内小幅度出现变化的需求不会供电过大，若需求功率在短时间出现小幅度变化则无需再次调节电压，能够降低代入实际差值后需求功率短时间内又出现变化进而又需要调节电压的概率，选择差值中的中位数代入电压调节模型，提高了后续减少调节次数的概率，进而提高了电机输出功率智能化控制的效率。