چکیده:
مدلسازی جعبه خاکستری توجه فزایندهای را به خود جلب کرده است تا از دادهها برای بهبود درک فرآیند استفاده کند. رویه فعلی اغلب از مدل های جعبه سفید برای پیش بینی رفتارهای فرآیندی استفاده می کند. این مدلهای مکانیکی مبتنی بر درک فیزیکی و مطالعات تجربی هستند، اما گاهی اوقات منجر به عدم تطابق مدل سیستم میشوند. مدلهای جعبه سیاه میتوانند به عنوان جایگزین عمل کنند، اما اغلب از تعمیم و تفسیرپذیری ضعیف رنج میبرند. برای ترکیب این دو تکنیک، مدلهای جعبه خاکستری برای استفاده از دادههای فرآیند و در عین حال حفظ درجهای از درک فیزیکی سیستم ایجاد میشوند. در این مقاله، رویکردی مبتنی بر مدل جعبه خاکستری برای یک راکتور شبیهسازی شده اعمال و آزمایش میشود. تمام بخشهای شناختهشده فرآیند بر اساس اصول مدل های مکانیکی هستند و بخشهای ناشناخته باقیمانده توسط مدلهای جعبه سیاه متشکل از یک شبکه عصبی مدلسازی میشوند. استفاده از مدلهای جعبه خاکستری میتواند سود عملیاتی را برای تمام شرایط در نظر گرفته افزایش دهد.
خلاصه ماشینی:
مشکلات در استفاده از مدل های نیمه پارامتری ترکیبی بیشتر مربوط به اجرای ساختار مدل است و اگر مدل جعبه خاکستری به خوبی معماری نشده باشد، امکان وجود محدودیتهای مدلهای مکانیکی یا غیرپارامتری در مدل این مدل هم وجود دارد.
چندین روش برای ترکیب خروجی های مدل جعبه سفید و جعبه سیاه در ساختار موازی وجود دارد، که با این حال متداول ترین راه به صورت جمع خروجیها را انجام می شود و در این حالت مدل جعبه سیاه خطای باقیمانده (رزیجوآل) بین مدل جعبه سفید و داده های تجربی را پیش بینی می کند[12].
در این ساختار مدل جعبه سفید معمولاً مدلی را به دست می آوریم که از قوانین اصول اولیه مانند قوانین بقا مثل ماده، تکانه، حرکت و انرژی بالانس برای پروسه های در دسترس مورد استفاده می شود.
ساختار سری شکل (1) C می تواند به عنوان جایگزینی برای ساختار موازی استفاده شود ، یعنی پیش بینی های مدل جعبه سفید به عنوان ورودی برای مدل غیر پارامتری(جعبه سیاه) در نظر گرفته شود و باعث ایجاد پیوندی بین حالت های فرایند و پارامترهای مشخص کننده پروسه باشد.
شکل (3) و (4) ساختار سریال و موازی مدل جعبه خاکستری برای خروجی های غلظت و دما را نمایش می دهد.
شکل (5) و (6) ویژگی های برونیابی ساختار سریال و موازی مدل جعبه خاکستری و همچنین مدل جعبه سیاه شبکه عصبی مصنوعی را برای خروجی های دما و غلظت را نمایش می دهد.