सोलर एरे में दर्पणों का लक्ष्य बनाने के लिए मशीन लर्निंग का उपयोग करना?


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मैं सौर कलेक्टरों के बारे में सोच रहा हूं, जहां कई स्वतंत्र दर्पण सोलर कलेक्टर पर प्रकाश को फोकस करने के लिए, एनर्जी इनोवेशंस से निम्न डिजाइन के समान हैं।

सौर सरणी

क्योंकि इस सौर सरणी की विधानसभा में खामियां होंगी, मैं निम्नलिखित मान्यताओं (या इसके अभाव) के साथ आगे बढ़ रहा हूं:

  • सॉफ्टवेयर प्रत्येक दर्पण की "स्थिति" जानता है, लेकिन यह नहीं जानता कि यह स्थिति वास्तविक दुनिया या अन्य दर्पण से कैसे संबंधित है। यह खराब दर्पण अंशांकन या अन्य पर्यावरणीय कारकों के लिए जिम्मेदार होगा जो एक दर्पण को प्रभावित कर सकते हैं लेकिन दूसरों को नहीं।

  • यदि एक दर्पण एक दिशा में 10 इकाइयों को स्थानांतरित करता है, और फिर 10 इकाइयों को विपरीत दिशा में ले जाता है, तो यह समाप्त हो जाएगा जहां यह मूल रूप से शुरू हुआ था।

मैं दर्पण को सही ढंग से स्थिति देने और कलेक्टर पर प्रकाश को केंद्रित करने के लिए मशीन लर्निंग का उपयोग करना चाहूंगा। मुझे उम्मीद है कि मैं इसे अनुकूलन समस्या के रूप में देखूंगा, कलेक्टर और बिजली उत्पादन के अंदर दर्पण को अधिकतम करने के लिए दर्पण की स्थिति का अनुकूलन।

समस्या एक शोर-रहित उच्च-आयामी स्थान में एक छोटा लक्ष्य पा रही है (प्रत्येक दर्पण में रोटेशन के 2 अक्ष हैं)। मेरे द्वारा अनुमानित कुछ समस्याएं हैं:

  • बादल दिन, भले ही आप सही दर्पण संरेखण पर ठोकर खाते हैं, यह समय पर बादल छा सकता है

  • शोर सेंसर डेटा

  • सूरज एक गतिशील लक्ष्य है, यह एक रास्ते पर चलता है, और हर दिन एक अलग रास्ते का अनुसरण करता है - हालाँकि आप किसी भी समय सूरज की सटीक स्थिति की गणना कर सकते हैं, आपको नहीं पता होगा कि यह स्थिति आपके दर्पणों से कैसे संबंधित है

मेरा सवाल सौर सरणी के बारे में नहीं है, लेकिन संभव मशीन सीखने की तकनीक है जो इस "शोर उच्च आयामी-अंतरिक्ष में छोटे लक्ष्य" समस्या में मदद करेगी। मैंने सौर सरणी का उल्लेख किया क्योंकि यह इस प्रश्न के लिए उत्प्रेरक और एक अच्छा उदाहरण था।

क्या मशीन सीखने की तकनीक एक शोर उच्च आयामी अंतरिक्ष में इस तरह के एक छोटे लक्ष्य को पा सकते हैं?

संपादित करें:

कुछ अतिरिक्त विचार:

  • हां, आप वास्तविक दुनिया में सूर्य की स्थिति की गणना कर सकते हैं, लेकिन आपको नहीं पता कि दर्पण की स्थिति वास्तविक दुनिया से कैसे संबंधित है (जब तक कि आपने इसे किसी तरह नहीं सीखा है)। आप जान सकते हैं कि सूरज अज़ीमुथ 220 डिग्री है, और सूरज की ऊंचाई 60 डिग्री है, और आप जान सकते हैं कि एक दर्पण स्थिति में है (-20, 42); अब मुझे बताओ, क्या वह दर्पण सूर्य के साथ ठीक से मेल खाता है? तुम्हें पता नहीं है।

  • मान लें कि आपके पास कुछ बहुत परिष्कृत गर्मी माप है, और आप जानते हैं "इस गर्मी के स्तर के साथ, 2 दर्पण सही ढंग से संरेखित होने चाहिए"। अब सवाल यह है कि कौन से दो दर्पण (25 या अधिक में से) सही ढंग से संरेखित हैं?

  • मुझे लगा कि एक समाधान एक तंत्रिका नेटवर्क का उपयोग करके सही "संरेखण फ़ंक्शन" को अनुमानित करना था जो कि इनपुट के रूप में सूरज अज़ीमुथ और ऊंचाई को ले जाएगा और प्रत्येक दर्पण के लिए 2 मूल्यों के साथ एक बड़े सरणी का उत्पादन करेगा जो प्रत्येक दर्पण के 2 अक्ष के अनुरूप है। मुझे यकीन नहीं है कि सबसे अच्छा प्रशिक्षण तरीका क्या है।

अधिक विचार:

  • दर्पणों में एक समन्वय प्रणाली होती है जिसकी सॉफ्टवेयर तक पहुंच होती है, लेकिन सॉफ्टवेयर को यह नहीं पता होता है कि यह समन्वय प्रणाली वास्तविक दुनिया से कैसे संबंधित है। मान लीजिए कि एक दर्पण स्थिति पर है (4, 42); इसका क्या मतलब है? मुझे पता नहीं है और न ही सॉफ्टवेयर। लेकिन मुझे पता है कि अगर मैं दर्पण को इधर-उधर घुमाता हूं और फिर वापस (4, 42) ले जाता हूं तो दर्पण उसी स्थिति में होगा, जैसा वह पहले था। इसके अतिरिक्त, दो दर्पण स्थिति (4, 42) पर हो सकते हैं लेकिन वास्तविक दुनिया में विपरीत दिशाओं में इंगित हो सकते हैं।

  • हां, बहुत सारे गुणवत्ता सेंसर के साथ समस्या को हल करना आसान है। ऊर्जा नवाचार व्यवसाय से बाहर है जितना मैं बता सकता हूं, शायद इसलिए कि उन्होंने वास्तव में भयानक सेंसर का एक गुच्छा इस्तेमाल किया और लोगों ने कहा "मैं सिर्फ सौर पैनल खरीदूंगा, वे सस्ते हैं।"

  • सिस्टम में एकमात्र सेंसर कलेक्टर के सिर में हैं।


आपके प्रश्न का उत्तर न देने के लिए क्षमा करें, लेकिन मुझे अचानक आपके पोस्ट के माध्यम से एक विचार पढ़ने को मिला। क्या यह निर्धारित करने के लिए दूसरे के माप का उपयोग करना उचित नहीं होगा कि किसने सबसे अच्छा संरेखण किया है, और समग्र लक्ष्य मानक विचलन को जितना संभव हो उतना छोटा बनाने के लिए और सभी को आबादी से अधिकतम के बराबर या उससे अधिक का उत्पादन करना चाहिए?
अलेक्जेंडरब्रेविग


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ऐसी दुनिया में जहां कोई भी मोबाइल फोन जानता है कि वह कहां है और कैसे तैनात है, यह धारणा कि एक हेलियोस्टैट का दर्पण अवास्तविक नहीं है।
मौविसील

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जब तक आप जानते हैं कि आपका सरणी कहां है, जहां प्रत्येक दर्पण उस बिंदु के सापेक्ष है, जहां कलेक्टर प्रत्येक दर्पण के सापेक्ष है और सरणी कैसे उन्मुख (अज़ीमथ-वार) है, तो आप जो भी करना चाहते हैं वह गणना योग्य है। यह मशीन सीखने की समस्या नहीं है, यह सभी ज्यामिति है।
Blrfl

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मैं आपका नया संपादन देख रहा हूं। यह मुझे ऐसा लगता है जैसे आपकी समस्या दर्पण के अनुवाद के लिए उबलती है, अज़ीमथ और ऊंचाई में समन्वय करती है। इसके लिए एक सरणी की आवश्यकता नहीं होनी चाहिए, न ही इसे मशीन सीखने की आवश्यकता होती है; यह शायद कुछ स्थिरांक के साथ सरल गणितीय समीकरणों का एक जोड़ा है।
रॉबर्ट हार्वे

जवाबों:


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सूर्य के रास्तों की भविष्यवाणी की जा सकती है , इसलिए मुझे लगता है कि यदि आप दिन का समय, वर्ष का दिन और अक्षांश और देशांतर जानते हैं तो आप दर्पण को बहुत पहले से ही जोड़ सकते हैं।

इसके लिए आपको मशीन लर्निंग की जरूरत नहीं है।

यदि आपके पास ऐसे दर्पण हैं जो नहीं जानते हैं कि वे किस तरह से इंगित किए गए हैं (यानी आप ऊंचाई और दिगंश माप के साथ उनकी स्थिति को सहसंबद्ध नहीं कर सकते हैं), तो आप एक व्यापक क्षेत्र के साथ एक कैमरे का उपयोग करने की कोशिश कर सकते हैं, आकाश को एक उज्ज्वल तक सफेद दृश्य कैमरे के दृश्य में दिखाई देता है। तब आप उस स्थान की ओर दर्पण को स्थानांतरित कर सकते हैं (कुछ सरल x / y गणनाओं का उपयोग करके), जब तक कि उज्ज्वल स्थान कैमरे के दृश्य में केंद्रित न हो। कैमरे पर एक डार्क फिल्टर लगाएं ताकि यह सब देख सके कि यह सूरज है।

हालांकि, अपने प्रश्न राज्यों आपको लगता है कि है पता जहां दर्पण उठाई है। यदि आपके पास दर्पणों पर सेंसर हैं जो आपको बताते हैं कि वे कैसे तैनात हैं, तो आपके पास उन स्थिति मापों को वास्तविक अज़ीमथ और उन्नयन संख्याओं को सहसंबंधित करने की क्षमता है।

मुझे लगता है कि यह एकल सौर सेल, या दर्पण पर किसी भी गर्मी की अनुपस्थिति के साथ बादल के दिनों का पता लगाने के लिए बहुत सरल होगा।


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आपको अभी भी असेंबली खामियों को ध्यान में रखना होगा, लेकिन यह एक अंशांकन समस्या है जिसमें मशीन सीखने शामिल नहीं है। नियंत्रण इंजीनियरिंग एक अधिक प्रासंगिक राजनीतिक ढांचा होगा।
मौविसील

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@FrustratedWithFormsDesigner: यदि आपके दर्पण रेल कारों पर लगाए गए थे, तो मुझे लगता है। एक रन-ऑफ-द-मिल जीपीएस और लेवलिंग सेंसर उस समस्या को हल करेंगे।
रॉबर्ट हार्वे

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@ रोबर्टहवे: लेकिन क्या यह उतना ही मजेदार होगा? ;)
FrustratedWithFormsDesigner

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यह तथ्य कि आपके पास सैकड़ों दर्पण हैं, यह कोई बड़ी बात नहीं है, प्रत्येक व्यक्तिगत दर्पण के लिए व्यवहार उसके पड़ोसियों पर निर्भर नहीं करता है। आप जानबूझकर इस समस्या को वास्तव में होने की तुलना में कठिन बना रहे हैं।
whatsisname

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@ Buttons840: यदि आपके पास दर्पण की वास्तविक स्थिति के सापेक्ष आपके पोजीशन सेंसर का क्या अर्थ है, यह सहसंबंधित करने का कोई तरीका नहीं है, तो मशीन लर्निंग आपको उनकी मदद करने में मदद नहीं करेगा। जो कुछ भी आप उस डेटा के बिना करते हैं वह अनिवार्य रूप से शराबी की सैर होगी। मोटे अंशांकन डिजाइन का एक कारक होना चाहिए। ठीक अंशांकन सूरज के खिलाफ प्रत्येक दर्पण rastering और अपने कलेक्टर के उत्पादन को देखकर पूरा किया जा सकता है। व्हाट्सएप बिल्कुल सही है: आप इसे और अधिक कठिन बना रहे हैं जितना कि यह होना चाहिए।
ब्लरफ्लू

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इस तरह के अनुप्रयोग के लिए, सौर कलेक्टर पर इंगित करने के लिए दर्पण का एक क्षेत्र, आप बहुत गणना कर सकते हैं कि आपको लगता है कि सूरज कहां होना चाहिए, दर्पण कहां होना चाहिए, वे किस कोण पर होना चाहिए और उन्हें कैसे स्थिति में लाना चाहिए वे आपके कलेक्टर की ओर इशारा करते हैं। आप जानते हैं, एक गणितीय मॉडल। यह करीब हो जाएगा। शायद काफी करीब।

अपने मॉडल से खामियों और विचलन से निपटने के लिए दर्पण को कैलिब्रेट करने के लिए:
एक समय में एक दर्पण को हटा दें । यदि आपका आउटपुट बढ़ता है, तो परिवर्तन रखें। के रूप में परिवर्तन की दुकान calOffset। पुकार कर किया।

मैं हार्वे से सहमत हूं, मशीन लर्निंग इसके लिए ओवरकिल है।

लेकिन हे, हम कहते हैं कि आप एक मोबाइल स्वायत्त प्रणाली चाहते हैं जो एक लंबी झपकी के बाद उठ सकता है और सूर्य को पा सकता है । और हम समय रखने के लिए $ 0.05 की बैटरी नहीं खरीद सकते। और जब से यह मोबाइल है, सूरज भगवान में हो सकता है-क्या दिशा जानता है। और सभी मनुष्य मर चुके हैं। और हमारे रोबोट सौर-सेल अधिपति के पास एक गंभीर घंटी थी और वे नहीं जानते कि वे दुनिया के किस हिस्से में जागते थे। और उनके जीपीएस एक संकेत नहीं उठा सकते हैं। और उनका कोई भी दोस्त नहीं जानता कि क्या हुआ था।

1) एक दर्पण के साथ क्षेत्र को स्वीप करें और बिजली उत्पादन में किसी भी स्पाइक पर ध्यान दें। यह सुनिश्चित करने के लिए कि बादल या कुछ और नहीं था, उसे दोहराएं।
2) अब आप सूर्य की स्थिति जानते हैं। इसे जाइए।
3) एक घंटा प्रतीक्षा करें।
4) एक दर्पण के साथ पूरे क्षेत्र को फिर से स्वीप करें। स्पाइक। बादल। यदा यदा।
5) अब आप सूर्य का मार्ग जानते हैं। इसे तब तक फॉलो करें जब तक आप अपने सर्वोस की सीमा तक नहीं पहुंचते या जब तक कि पावर
6 से कम न हो जाए) 180 डिग्री घुमाएं और 12 घंटे प्रतीक्षा करें।
) स्वीप की बात करें।
8) सूरज की सेटिंग स्थिति और बढ़ते स्थिति के अंतर से, अब आप मोटे तौर पर अपने अक्षांश / मौसम को जानते हैं। (कम से कम, भूमध्य रेखा से आपके ऑफसेट। फिर भी दक्षिण से उत्तर नहीं जानते हैं)। तदनुसार समायोजित करें।
9) एक दिन रुको। सूर्योदय स्थान में अंतर पर ध्यान दें। अब आप जानते हैं कि आप किस संक्रांति पर हैं।
10) 6 महीने तक ऊपर की ओर रुकें। ध्यान दें कि सूर्योदय की दिशा कहाँ है। अब आप जानते हैं कि आप सर्दी या गर्मी में हैं, और अगले ईओएन के लिए सुरक्षित रूप से सूर्य के मार्ग का पता लगा सकते हैं।

यदि "अब आप जानते हैं" के साथ कोई भी कदम स्पष्ट नहीं हैं, तो उत्तर MATH (और पृथ्वी ** का कक्षीय यांत्रिकी) है। मिस्टर मैथ आपके दोस्त हैं। वह आपको चीजें बता सकता है। और जब तक समानता का स्वयंसिद्ध या इस तरह का कुछ गलत नहीं होगा, तब तक आप उस पर भरोसा भी कर सकते हैं।

* आर्कटिक या अंटार्कटिक हलकों में मान्य नहीं है।
** प्रस्ताव भी मंगल, शुक्र, टाइटन, Io, और अन्य चुनिंदा स्थानों पर मान्य नहीं है।


जैसा कि कहा गया है कि मैं इस धारणा के तहत आगे बढ़ रहा हूं कि मैं वास्तविक दुनिया में दर्पण स्थिति को नहीं जानता हूं, और दावा है कि कुछ गणित के साथ मैं "करीब पर्याप्त" प्राप्त कर सकता हूं जिसका कोई आधार नहीं है।
बटंस840

जब आप कहते हैं कि आप वास्तविक दुनिया में दर्पण की स्थिति को नहीं जानते हैं, तो इसका क्या मतलब है? मुझे अपने फोन पर एक जीपीएस मिला है जो आपको कुछ मीटर के भीतर अक्षांश और देशांतर निर्देशांक दे सकता है।
रॉबर्ट हार्वे

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मान लें कि जीपीएस को सौर फ्लेयर्स या केसलर बम द्वारा निष्क्रिय कर दिया गया है।
वर्ल्ड इंजीनियर

@WorldEngineer - मान लें कि मशीन लर्निंग सब कुछ निष्क्रिय हो गया है, क्या मशीन लर्निंग समाधान होगा?
मौविसील

@ मैउविसील नो, बिना कुछ सर्वोस या सेंसर के, मशीन लर्निंग से कुछ भी नहीं सीखना है और उस सोच के बाद कुछ भी नहीं करना है।
फिलिप

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आपका प्रश्न मशीन सीखने से संबंधित नहीं लगता है क्योंकि यह उपकरणों के एक समूह के स्वचालित अंशांकन के लिए है। आपको स्थिति सेंसर के साथ एक डिवाइस (एक दर्पण) मिला है, और आप जानते हैं कि आप डिवाइस को कहां इंगित करना चाहते हैं, लेकिन आप नहीं जानते कि सेंसर आउटपुट वास्तविक दुनिया से कैसे संबंधित है। तो आपको वास्तव में डिवाइस को कैलिब्रेट करने की आवश्यकता है - सही स्थिति ढूंढें ताकि आप यह निर्धारित कर सकें कि सेंसर रीडिंग वास्तविक स्थिति से कैसे संबंधित है। एक बार कैलिब्रेट करने के बाद, ऐसा लगता है कि आप डिवाइस को स्थिति देने के लिए सेंसर पर भरोसा कर सकते हैं।

यह सब देखते हुए, आपको संभवतः प्रत्येक डिवाइस को व्यक्तिगत रूप से जांचना चाहिए । किसी खोज एल्गोरिथ्म का उपयोग करके आप इसे स्वचालित रूप से कर सकते हैं। गिल्बर्ट ले ब्लैंक का वर्णन है कि काम करना चाहिए। एक और तरीका यह होगा कि सेंसर डेटा सही है और इसे सही स्थिति में दर्पण को इंगित करने के लिए उपयोग करें; फिर दर्पण को एक ऐसे पैटर्न में घुमाएं, जो तब तक बाहर की ओर सर्पिल हो जब तक कि आप लक्ष्य को न मार दें।

यदि आप वास्तव में एक बार में सभी दर्पणों को समायोजित करना चाहते हैं , तो एक आनुवंशिक एल्गोरिथ्म के लिए कॉल किया जा सकता है:

  • प्रत्येक दर्पण के लिए एक यादृच्छिक सेटिंग चुनें और उन्हें एक सरणी में संग्रहीत करें। दोहराएं, ताकि आपके पास कुछ संख्या में दर्पण फ़ील्ड कॉन्फ़िगरेशन हो।
  • अगला, दर्पण क्षेत्र कॉन्फ़िगरेशन के माध्यम से चलाएं, प्रत्येक के लिए सभी दर्पण सेट करें और फिर उत्पन्न गर्मी को मापें।
  • दर्पण फ़ील्ड कॉन्फ़िगरेशन निकालें जो सूची से कम से कम गर्मी उत्पन्न करता है।
  • सूची में बने कॉन्फ़िगरेशन के कुछ हिस्सों को पुनर्संयोजित करके कुछ नए कॉन्फ़िगरेशन बनाएं।
  • जब तक कॉन्फ़िगरेशन एकल समाधान में परिवर्तित हो जाता है या प्रत्येक पुनरावृत्ति में सुधार कुछ सीमा से नीचे चला जाता है (यानी आप "काफी अच्छे" तक पहुंच गए हैं)।

इसके अलावा, मुझे यह इंगित करना चाहिए कि यदि आप ऊपर की विधि का प्रयास करते हैं, तो आप जिस चीज को अनुकूलित करने का प्रयास कर रहे हैं वह दर्पण संवेदक अंशांकन है, स्थिति नहीं। प्रत्येक चरण में कुछ समय लगेगा, इसलिए जैसे ही प्रक्रिया आगे बढ़ेगी, आपको सूर्य की गति का हिसाब करना होगा। प्रत्येक दर्पण के लिए "सेटिंग" स्थिति नहीं है, लेकिन सेंसर की त्रुटि, अर्थात सेंसर रीडिंग और आदर्श रीडिंग के बीच अंतर।


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मुझे यह लिखने से लगभग नफरत है।

  • सौर सेल से निर्धारित करें कि सूरज चमक रहा है या नहीं।
  • यदि सूरज चमक रहा है, तो दर्पण के साथ शुरू करें (0, 0)।
  • दर्पण को एक्स अक्ष पर 0 घुमाएँ।
  • पूरे वाई अक्ष के साथ दर्पण घुमाएं। प्रत्येक चरण में, यह देखने के लिए मापें कि क्या आपके सौर कलेक्टर का ताप उत्पादन बढ़ता है। यदि ऐसा है, और सरणी में अगले दर्पण पर जाएं।
  • एक्स एक्सिस एक कदम के साथ दर्पण को घुमाएं। पिछले चरण को दोहराएं।
  • यदि गर्मी आउटपुट को बढ़ाए बिना पूरे एक्स और वाई अक्ष के साथ दर्पण को घुमाया गया है, तो दर्पण को जरूरत के अनुसार रखरखाव करें, और x = 0 और y = 0 पर ले जाएं।
  • दर्पण सरणी में प्रत्येक दर्पण के साथ सभी चरणों को दोहराएं।
  • एक घंटे प्रतीक्षा करें, और सभी चरणों को दोहराएं।

सरल, हालांकि यह दृष्टिकोण इष्टतम से बहुत दूर है, यह मानते हुए कि दर्पण के रोटेशन से ऊर्जा खर्च होती है .....
मिकेरा

हालांकि यह प्रकाशन योग्य नहीं है।
नौकरी

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@ जो ओह, मुझे क्षमा करें, क्या आप चाहते थे कि SE.Programmers आपको अपनी थीसिस में मदद करें? मुझे पता था कि होमवर्क का मसला एक तरह की समस्या थी, लेकिन अब हमारे पास स्नातक छात्र हैं जो चाहते हैं कि हम उनका काम करें?
फिलिप

@ मिकेरा: सच है, यह एक क्रूर बल समाधान है। हालाँकि, एक स्पष्टीकरण संपादन के बाद से था "इसके अलावा, दो दर्पण स्थिति (4, 42) पर हो सकते हैं, लेकिन वास्तविक दुनिया में विपरीत दिशाओं में इंगित हो सकते हैं।", मुझे कोई शॉर्टकट नहीं दिखता है।
गिल्बर्ट ले ब्लैंक

@ गिल्बर्ट - आपको पिछले मापों से जानकारी का उपयोग करने की आवश्यकता है। दो माप, उदाहरण के लिए, एक आंशिक ढाल अनुमान प्राप्त करने के लिए पर्याप्त है। फिर आप इष्टतम स्थिति खोजने के लिए ढाल वंश जैसे तरीकों का उपयोग करना शुरू कर सकते हैं। जानवर बल से बहुत बेहतर है, खासकर जब से इस मामले में अनुकूलन समस्या उत्तल होने की संभावना है!
मीका
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