APPENDICE
A. 1 Struttura del programma.
Il programma utilizzato per effettuare le previsioni è stato sviluppato per manipolare i dati provenienti dal software di acquisizione salvati dentro file dal nome “mMMgGGaA.dat”, dove “MM” rappresenta il mese, “GG” il giorno e “A” l’anno in cui è stata effettuata l’acquisizione delle potenza attiva e reattiva istantanee assorbite dal carico sotto esame.
All’interno dei suddetti file i dati sono memorizzati dentro una matrice di 5760 righe (pari ad una acquisizione ogni 15 secondi) per 3 colonne. Nella prima sono presenti i valori della potenza attiva, nella seconda i valori della potenza reattiva e nella terza l’ora, i minuti e i secondi in cui è stata effettuata l’acquisizione.
Nel caso mancassero delle acquisizioni, il programma automaticamente riempie i buchi presenti inserendo i valori ottenuti facendo una interpolazione lineare tra i due campioni di potenza che delimitano il buco di dati.
Prima di descrivere la struttura del programma è bene precisare quanto segue.
Del programma sono presenti due versioni. La prima dedicata all’utilizzo fatto per il presente lavoro. La seconda più “generale”, utilizzabile per effettuare delle previsioni su qualunque tipo di carico, sempre che i dati siano forniti come scritto precedentemente, per permettere un confronto tra i vari metodi di previsione anche in situazioni di carico differenti da quelle analizzate in questo lavoro.
Di seguito è presente la descrizione della struttura necessaria per l’utilizzo corretto del programma dedicato al presente lavoro. (Alla fine dell’appendice si trovano ulteriori informazioni sull’utilizzo del programma più generale, anche se i due programmi si differenziano in pochi particolari).
Tutte le functions matlab e tutte le cartelle dove bisogna inserire i dati da analizzare, necessarie per il funzionamento del programma, si trovano all’interno della cartella “Software previsione” che a sua volta si deve collocare nella directory principale “C:”.
All’interno di “Software previsione” la struttura delle cartelle è la seguente e così deve rimanere per un corretto funzionamento:
Come si può vedere esistono due sottocartelle principali: “Dati” e “Functions Matlab”. Nella prima ci sono le cartelle dove sono presenti, o dove si devono inserire nel caso si vogliano cambiare, i dati da analizzare per Ingegneria e l’Hotel. Per ogni metodo di previsione sviluppato è presente una cartella (N.B. per il metodo pattern recognition servono almeno 2 mesi di dati precedenti il giorno su cui si vuole effettuare la previsione).
Nella seconda sono presenti le seguenti cartelle:
“Function grafiche”:
contiene gli script Matlab necessari per l’analisi statistica dei dati e gli script che permettono il funzionamento dell’interfaccia grafica per l’utente; nello specifico sono:
“completamatrice.m”: completa i dati di acquisizione se mancanti.
“ErroreAttivo.m”: permette di disegnare la curva dell’errore medio, dell’errore massimo, la curva di distribuzione degli errori, e una tabella contenente l’errore medio e la deviazione standard per ogni minuto di previsione per la potenza attiva.
“ErroreReattivo.m” come ErroreAttivo.m ma per la potenza reattiva.
“grafico.m” apre la finestra “Menu Grafico” (vedere in seguito).
“GraficoAttivo.m” a secondo delle scelte fatte dall’utente consente di disegnare le curve della potenza reale attiva, prevista e dell’errore.
“GraficoReattivo.m” come GraficoAttivo.m ma per la potenza reattiva.
“lanciostatistica.m” apre la finestra per la creazione dei dati statistici.
“media.m” calcola la media sul quarto d’ora della potenza.
“ParagonaCurveDistribuzione.m” permette di disegnare insieme le curve di distribuzione degli errori dei metodi di previsione.
“Sforamenti.m” permette di disegnare le curve delle previsioni giuste degli sforamenti e dei falsi allarmi dei metodi di previsione.
“Statistica.m” crea tutti i dati di tipo statistico (medie e errori) necessari per la creazione delle curve e diagrammi.
“Function proiezione media campioni noti”:
contiene gli script che permettono di effettuare la previsione proiettando la media dei campioni noti.
“completadatiMCN.m”: completa i dati di acquisizione se mancanti.
“mcn.m” apre la finestra dove inserire le informazioni sui giorni su cui fare la previsione con la proiezione della media campioni noti
“previsioneMCN.m” lanciato da mcn.m carica i file dei dati secondo le scelte fatte dall’utente e li dà in ingresso a proiezionemediacampioninoti.m.
“proiezionemediacampioninoti.m.” effettua le previsioni e le salva nel file mMMgGGaA.prv.
“Function proiezione media mobile”:
contiene gli script che permettono di effettuare la previsione proiettando la media mobile calcolata su 60 campioni.
“completadatiMM.m”: completa i dati di acquisizione se mancanti.
“mm.m” apre la finestra dove inserire le informazioni sui giorni su cui fare la previsione con la proiezione della media mobile.
dall’utente e li dà in ingresso a proiezionemediamobile.m.
“proiezionemediamobile.m.” effettua le previsioni e le salva nel file mMMgGGaA.prv.
“Function Rete Neurale – estrapolazione”:
contiene gli script che permettono di effettuare la previsione utilizzando la rete neurale come estrapolatore di funzione.
“completadatiNEX.m”: completa i dati di acquisizione se mancanti.
“nex.m” apre la finestra dove inserire le informazioni sui giorni su cui fare la previsione con la rete neurale usata come estrapolatore.
“proiezioneNEX.m.” lanciato da nex.m carica i file dei dati secondo le scelte fatte dall’utente e li dà in ingresso a proiezioneestrapola.m.
“previsioneestrapola.m” effettua le previsioni e le salva nel file mMMgGGaA.prv.
“Function Rete Neurale – pattern recognition”:
contiene gli script che permettono di effettuare la previsione utilizzando la rete neurale con la logica del pattern recognition (riconoscitore modelli).
“npr.m” apre la finestra dove inserire le informazioni sui giorni su cui fare la previsione con la rete neurale che usa la logica pattern recognition.
“previsioneNPR.m” lanciato da npr.m carica i file dati dei giorni da analizzare scelti dall’utente.
“previsionemodello.m” lanciato all’interno di previsioneNPR.m, carica i file dati
dei giorni da cui estrarre i modelli che servono nell’allenamento della rete.
“previsionemodello1.m” lanciato all’interno di previsioneNPR.m effettua le previsioni e le salva nel file mMMgGGaA.prv.
“Reti Neurali”
contiene gli script che traducono in linguaggio Matlab l’allenamento e la fase di previsione della rete neurale.
All’avvio di Matlab è necessario andare in “File/Set Path”. Si aprirà una finestra dal nome “Set Path”. All’interno premete su “Add with Subfolders”, cercate la cartella “Software previsione”, date l’ok e infine nella finestra “Set Path”, precedentemente aperta, premete “Save”. Quindi chiudete la cartella “Set Path”.
In questo modo Matlab saprà dove cercare gli script che verranno richiamati dall’utente in fase di utilizzo del programma.
A. 2 Interfaccia utente.
Di seguito è mostrato un esempio di utilizzo del programma di previsione.
Una volta inseriti i dati da analizzare nelle cartelle preposte, si possono lanciare uno dei seguenti file a secondo di quale metodo di previsione si vuole utilizzare:
mcn.m se si vuole utilizzare la proiezione media campioni conti (digitare solo mcn). mm.m se si vuole utilizzare la proiezione media mobile (digitare solo mm)..
nex.m se si vuole utilizzare la rete neurale usata come estrapolatore (digitare solo nex). npr.m se si vuole utilizzare la rete neurale che sfrutta la logica del pattern recognition
(digitare solo npr).
Ad esempio digitando su “command window” di Matlab mm si apre la seguente finestra:
In seguito si devono riempire i campi con i dati richiesti; ad esempio se si vuole fare la previsione per il giorno 5 Giugno 2000 del carico di Ingegneria allora si otterrà la seguente finestra:
La directory non viene visualizzata tutta ma è “C:\Software previsione\Dati\Dati Ingegneria – proiezione media mobile”.
Premendo su “start” si dà il via alla previsione voluta. Sulla “command window” si può seguire l’evoluzione del processo di previsione. Al termine si otterrà la seguente finestra:
A questo punto è stato creato nella cartella specificata il file m06g05a0.prv. Si può notare che ora la “current directory” di Matlab è proprio “C:\Software previsione\Dati\Dati Ingegneria – proiezione media mobile”:
Ora si deve lanciare lo script per l’analisi statistica dei dati. Ovvero per calcolare valori medi, errori commessi, ecc..
Digitando lanciostatistica si ottiene la seguente finestra (nella figura è raffigurata la finestra già riempita negli spazi con le informazioni necessarie):
Premendo su start si avvia la procedura di calcolo dei valori statistici, come medie e errori. Al termine sulla “command window” apparirà:
La finestra “Analisi statistica dei dati” si può chiudere.
A questo punto per vedere l’andamento della curva della potenza media reale, prevista, degli errori e tutti i diagrammi a disposizione per l’analisi delle previsioni fatte digitare grafico nella “command window”. Si aprirà la seguente finestra:
Nei campi “Mese Iniziale”, “Mese Finale”, “Giorno Iniziale”, “Giorno Finale” e “Anno” si devono inserire i valori del periodo di cui si vogliono visualizzare i risultati ottenuti con la previsione fatta. Il periodo può essere un giorno, una settimana, un mese, più di un mese o una
qualunque serie consecutiva di giorni. Nel presente caso si ha a disposizione solo un giorno e quindi riempiremo i campi come nella seguente figura:
Il primo menù a tendina permette di scegliere quale metodo di previsione i cui risultati si vogliono visualizzare. Se fossero disponibili le previsioni e dati statistici di ognuno dei metodi si potrebbe fare qualunque scelta. Nel nostro caso abbiamo a disposizione le previsioni della proiezione della media mobile per il carico di ingegneria. Quindi sceglieremo il metodo indicato in blu nella seguente figura:
Il secondo menù a tendina permette di scegliere le seguente opzioni:
dove:
Media reale:
fa apparire una finestra con l’andamento della potenza media realmente assorbita nell’arco di tempo specificato.
Media prevista:
Media Reale + Media Prevista:
fa apparire una finestra con l’andamento della potenza media reale e di quella prevista.
Errore %:
fa apparire una finestra con l’andamento dell’errore percentuale commesso nella previsione.
Media reale + Errore %:
fa apparire una finestra con due grafici distinti: nel primo c’è l’andamento della potenza media reale; nel secondo quello dell’errore percentuale.
Media prevista + Errore %:
come l’opzione precedente ma con la potenza media prevista.
Media Reale + Media Prevista + Errore %:
fa apparire una finestra con due grafici distinti: nel primo ci sono la potenza media reale e quella prevista; nel secondo l’errore percentuale.
L’ultima opzione è la scelta del minuto di previsione; cioè è possibile scegliere di disegnare la media prevista al minuto di previsione inserito.
Disegna Potenza Attiva:
permette di disegnare, con le opzioni scelte, i grafici relativi alle previsioni della potenza attiva.
Disegna Potenza Reattiva:
permette di disegnare, con le opzioni scelte, i grafici relativi alle previsioni della potenza reattiva.
Curve errori Max e Medio pot. Attiva:
permette di disegnare le curva dell’errore massimo e dell’errore medio in funzione del minuto di previsione, la curva di distribuzione dell’errore e di visualizzare una tabella contenente per ogni minuto di previsione il valore medio dell’errore e la deviazione standard, tutto per le previsioni della potenza attiva.
Curve errori Max e Medio pot. Reattiva:
permette di disegnare le curva dell’errore massimo e dell’errore medio in funzione del minuto di previsione, la curva di distribuzione dell’errore, e di visualizzare una tabella contenente per ogni minuto di previsione il valore medio dell’errore e la deviazione standard, tutto per le previsioni della potenza reattiva.
Quindi, ad esempio, se vogliamo disegnare l’andamento della potenza media attiva realmente assorbita assieme a quello della potenza media attiva prevista al minuto 3 dal metodo che proietta la media mobile, dopo aver riempito tutti i campi e dopo aver premuto “Disegna Potenza Attiva”, si ottiene
Gli ultimi due bottoni, come è scritto nel menù grafico, servono per mettere a confronto tutti e quattro i programmi di previsione per le previsioni della potenza attiva.
Curve di distribuzione dell’errore:
se premuto crea una finestra con i diagrammi di distribuzione dell’errore dei 4 programmi
Sforamenti previsti + falsi allarmi:
se premuto crea due finestre: nella prima sono presenti le percentuali di previsioni corrette di sforamenti, in funzione del minuto di previsione; nella secondo le percentuali di falsi allarmi sempre un funzione del minuto di previsione.
Nel caso dell’Hotel non sono disponibili le previsioni del metodo che utilizza la rete neurale con la pattern recognition. Quindi non esistono neanche i diagrammi ottenibili premendo i precedenti bottoni.
Per quanto riguarda il software di carattere più generale, che permette di effettuare le previsioni per qualunque tipo di carico e di confrontare le prestazioni dei quattro metodi, non c’è molto da aggiungere. Il software è posto nella cartella “Software prev” che deve essere posta in C: La struttura all’interno della cartella è la seguente:
I dati da analizzare devono essere inseriti nelle 4 sottocartelle di “Dati”. (da ricordare che per il metodo “pattern recognition” servono almeno 2 mesi di dati precedenti il giorno sul quale si desidera eseguire la previsione).
Per il resto l’utilizzo del programma è esattamente uguale a quello descritto preceentemente per il software dedicato al presente lavoro.
Al momento di scegliere per quale metodo disegnare le curve disponibili la scelta potrà essere effettuata tra i seguenti metodi, come descritto in figura:
