МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Московский технический университет связи и информатики

Кафедра систем фиксированной связи

Лабораторная работа № 1

по дисциплине

“Системы искусственного интеллекта”

на тему

“ВИЗУАЛИЗАЦИЯ И ОБРАБОТКА БОЛЬШИХ МАССИВОВ ДАННЫХ В СРЕДЕ MATLAB”

Выполнил: студент гр. БЗС2002

Ломакин А. А.

Проверил: Матюнина Д.Д.

Москва 2023

Цель работы

Найти оптимальное положение ветровой турбины, при котором ее коэффициент полезного действия (КПД) имеет максимальное значение при самостоятельно сгенерированных начальных данных.

Исходные данные

Исходные данные сгенерированы в программе Microsoft Excel. Значения времени были сгенерированы от 00:00:00 до 00:00:00 с шагом в 1 минуту. Значения скорости ветра были сгенерированы с помощью функции СЛУЧМЕЖДУ(0; 20). Значения температуры были сгенерированы с помощью функции СЛУЧМЕЖДУ(0; 10).

Фрагмент исходных данных представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Фрагмент исходных данных

Код программы

Исходные данные были импортированы из Microsoft Excel в программу MATLAB. Ниже, в листинге 1, представлен код программы:

Листинг 1

%% Import data from text file % Script for importing data from the following text file: % % filename: C:\УЧЁБА\4курс1сем\СИИ\1lr\Исходные.txt % % Auto-generated by MATLAB on 09-Oct-2023 00:22:58 %% Setup the Import Options and import the data opts = delimitedTextImportOptions("NumVariables", 5); % Specify range and delimiter opts.DataLines = [2, Inf]; opts.Delimiter = "\t"; % Specify column names and types opts.VariableNames = ["Time", "V1", "V2", "V3", "Temp"]; opts.VariableTypes = ["datetime", "double", "double", "double", "double"]; % Specify file level properties opts.ExtraColumnsRule = "ignore"; opts.EmptyLineRule = "read"; % Specify variable properties opts = setvaropts(opts, "Time", "InputFormat", "HH:mm:ss"); opts = setvaropts(opts, ["V1", "V2", "V3", "Temp"], "DecimalSeparator", ","); % Import the data tbl = readtable("C:\УЧЁБА\4курс1сем\СИИ\1lr\Исходные.txt", opts); %% Convert to output type Time = tbl.Time; V1 = tbl.V1; V2 = tbl.V2; V3 = tbl.V3; Temp = tbl.Temp; %% Clear temporary variables clear opts tbl %% Усредненные значения скорости V = [V1, V2, V3]; mV = mean(V,2); %% Выборка неподходящих значений iT = Temp < 2; iV = mV < 1; i = iT | iV; %% График КПД воздушной турбины plot(Time, Temp); hold on; plot(Time(i), Temp(i), 'r*'); %% Удаление лишних значений Temp(i) = []; mV(i) = []; %% Гистограмма изменения температуры dv = 0.5; vb = 0:dv:max(mV); figure(2); histogram(mV,vb); %% Расчёт кривой мощности prated = 1e6; %%Номинальная мощность ветровой турбины vin = 2; %%Скорость включения vr = 14; %%Номинальная выходная скорость vout = 25; %%Скорость выключения powervb = prated *(vb.^2 - vin^2)/(vr^2 - vin^2); powervb(vb <= vin) = 0; powervb(vb > vout) = 0; powervb(vb >= vout) = 0; powervb(vb >= vr & vb <= vout) = prated; %% Построение кривой мощности figure(3); plot(vb, powervb, '*');

Ниже приведены графики, иллюстрирующие результаты работы программы:

Рисунок 2 – График зависимости температуры от времени (с учетом критического диапазона)

Рисунок 3 – Гистограмма средних значений скорости ветра

Рисунок 4 – Кривая мощности турбины

Выводы

На КПД турбины влияют такие факторы, как скорость ветра и температура – чем выше скорость ветра и ниже температура, тем выше КПД. Для оптимальной работы турбины следует усреднить полученные с датчиков значения и отсеять значения из критического диапазона.

Контрольные вопросы

1. Для каких целей используется усреднение данных и каким образом оно осуществляется?

Усреднение данных используется для исключения из расчетов каких-либо отклонений в полученных экспериментальных данных. Для этого рассчитываются средние значения.

2. Вследствие чего возникает информация, искажающая результаты анализа? Как ее устранить?

Информация, искажающая результаты анализа, может появится в результате сильных отклонений от нормы (например, в какой-то момент подул очень сильный ветер), что может привести к неправильному анализу полученных данных. Чтобы устранить данную проблему, применяют усреднение результатов, а также вводят критический диапазон.

3. Что такое критический диапазон?

Критический диапазон – диапазон значений, которые негативно сказываются на анализе экспериментальных данных.

4. Какой командой отображаются значения, удовлетворяющие условию?

В качестве примера рассмотрим удаление в среде MATLAB переменных, неудовлетворяющих определенным условиям. Для этого необходимо использовать логические индексы:

x = [1 2 3 4 5 0]; y = x > 2;

В результате получим числа 3, 4, 5.

Возможна одновременная работа с двумя логическими условиями:

y= x>2 & x<5;

или в более простом виде:

x(x>2 & x<5);

5. Сформулируйте определение КПД.

КПД – коэффициент, определяющий отношение полезной энергии, выделяемой системой, к затраченной энергии на эту систему.