International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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제16권4호
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pp.238-245
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2016
Inverters are considered the basic building blocks of industrial electrical drive systems that are widely used for various applications; however, the failure of electronic switches mainly affects the constancy of these inverters. For safe and reliable operation of an electrical drive system, faults in power electronic switches must be detected by an efficient system that is capable of identifying the type of faults. In this paper, an open switch fault identification technique for a three-phase inverter is presented. Single, double, and triple switching faults can be diagnosed using this method. The detection mechanism is based on stator current analysis. Discrete wavelet transform (DWT) using Daubechies is performed on the Clarke transformed (-) stator current and features are extracted from the wavelets. An artificial neural network is then used for the detection and identification of faults. To prove the feasibility of this method, a Simulink model of the DWT-based feature extraction scheme using a neural network for the proposed fault detection system in a three-phase inverter with an induction motor is briefly discussed with simulation results. The simulation results show that the designed system can detect faults quite efficiently, with the ability to differentiate between single and multiple switching faults.
This paper presents an approach based on knowledge models to detect and isolate faults in a voltage source inverter. These faults do not affect the existing system protections. A diagnosis system which uses only the input variables of the drive is presented. It is based on the analysis of the current-vector trajectory and of the instantaneous frequency in faulty mode. These two methods have been verified in simulation results.
A motor is the workhorse of our industry. The issues of preventive and condition-based maintenance, online monitoring, system fault detection, diagnosis, and prognosis are of increasing importance. Different internal motor faults (e.g., inter-turn short circuits, broken bearings, broken rotor bars) along with external motor faults (e.g., phase failure, mechanical overload, blocked rotor) are expected to happen sooner or later. This paper introduces the fault detection technique of induction motors based upon the stator current. The fault motors have rotor bar broken or rotor unbalance defect, respectively. The stator currents are measured by the current meters and stored by the time domain. The time domain is not suitable to represent the current signals, so the frequency domain is applied to display the signals. The Fourier Transformer is used for the conversion of the signal. After the conversion of the signals, the features of the signals have to be extracted by the signal processing methods like a wavelet analysis, a spectrum analysis, etc. The discovered features are entered to the pattern classification model such as a neural network model, a polynomial neural network, a fuzzy inference model, etc. This paper describes the fault detection results that use wavelet decomposition. The wavelet analysis is very useful method for the time and frequency domain each. Also it is powerful method to detect the features in the signals.
Kim, B.S.;Y, J. Lee;Kim, K.Y.;Lee, I.S.;Lee, D.Y.;Lee, J.W.
제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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제어로봇시스템학회 2001년도 ICCAS
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pp.157.4-157
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2001
An effective approach to detect and diagnose multiple failures in a dynamic system is proposed for the case where the measurement noise is correlated sequentially in time. It is based on the modified interacting multiple-model (MIMM) estimation algorithm in which a generalized decorrelation process is developed by employing the autoregressive (AR) model for the correlated measurement noise. Numerical example for the nuclear steam generator is provided to illustrate the enhanced performance of the proposed algorithm.
대부분의 진단 알고리즘은 PMC 모델을 바탕으로 결함의 개수가 t개를 초과하지 않는다는 t-진단가능 시스템의 특성을 이용한다. 그러나 병렬처리 시스템의 규모가 커짐에 따라 시스템 안에 존재하는 결함의 빈도수가 높아지게 된다. 진단 알고리즘에서 가정하는 결함의 개수 t는 시스텝 안에 있는 노드의 수에 비해 상당히 작은 개수이며, 결함의 개수가 t개를 초과하는 경우에 대하여 진단에 대한 연구가 거의 이루어지지 않았다. 이 논문에서는 결함의 개수가 t개를 초과하는 경우에 대하여 진단의 정확여부를 판단할 수 없는 충분히 작은 개수의 노드가 존재한다는 것을 허락함으로서, 진단 가능한 결함의 최대 수를 증가시키는 알고리즘을 제안한다.
Liu, Yong-kuo;Zhou, Wen;Ayodeji, Abiodun;Zhou, Xin-qiu;Peng, Min-jun;Chao, Nan
Nuclear Engineering and Technology
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제53권1호
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pp.148-163
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2021
Timely fault identification is important for safe and reliable operation of the electric valve system. Many research works have utilized different data-driven approach for fault diagnosis in complex systems. However, they do not consider specific characteristics of critical control components such as electric valves. This work presents an integrated shallow-deep fault diagnostic model, developed based on signals extracted from DN50 electric valve. First, the local optimal issue of particle swarm optimization algorithm is solved by optimizing the weight search capability, the particle speed, and position update strategy. Then, to develop a shallow diagnostic model, the modified particle swarm algorithm is combined with support vector machine to form a hybrid improved particle swarm-support vector machine (IPs-SVM). To decouple the influence of the background noise, the wavelet packet transform method is used to reconstruct the vibration signal. Thereafter, the IPs-SVM is used to classify phase imbalance and damaged valve faults, and the performance was evaluated against other models developed using the conventional SVM and particle swarm optimized SVM. Secondly, three different deep belief network (DBN) models are developed, using different acoustic signal structures: raw signal, wavelet transformed signal and time-series (sequential) signal. The models are developed to estimate internal leakage sizes in the electric valve. The predictive performance of the DBN and the evaluation results of the proposed IPs-SVM are also presented in this paper.
Lu Deng;Min Zhu;Michael C.H. Yam;Ke Ke;Zhongfa Zhou;Zhonghua Liu
Structural Engineering and Mechanics
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제86권5호
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pp.589-605
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2023
This paper investigates the ductility demands of steel frames equipped with self-centring fuses under near-fault earthquake motions considering multiple yielding stages. The study is commenced by verifying a trilinear self-centring hysteretic model accounting for multiple yielding stages of steel frames equipped with self-centring fuses. Then, the seismic response of single-degree-of-freedom (SDOF) systems following the validated trilinear self-centring hysteretic law is examined by a parametric study using a near-fault earthquake ground motion database composed of 200 earthquake records as input excitations. Based on a statistical investigation of more than fifty-two (52) million inelastic spectral analyses, the effect of the post-yield stiffness ratios, energy dissipation coefficient and yielding displacement ratio on the mean ductility demand of the system is examined in detail. The analysis results indicate that the increase of post-yield stiffness ratios, energy dissipation coefficient and yielding displacement ratio reduces the ductility demands of the self-centring oscillators responding in multiple yielding stages. A set of empirical expressions for quantifying the ductility demands of trilinear self-centring hysteretic oscillators are developed using nonlinear regression analysis of the analysis result database. The proposed regression model may offer a practical tool for designers to estimate the ductility demand of a low-to-medium rise self-centring steel frame equipped with self-centring fuses progressing in the ultimate stage under near-fault earthquake motions in design and evaluation.
Transactions on Control, Automation and Systems Engineering
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제2권1호
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pp.24-30
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2000
The aim of this paper is to describe an advanced method of the fault diagnosis using Control Theory with reference to a crack detection, a new way to localize the crack position under influence of the plant disturbance and white measurement noise on a rotating shaft. As the first step, the shaft is physically modelled with a finite element method as usual and the dynamic mathematical model is derived from it using the Hamilton-principle and in this way the system is modelled by various subsystems. The equations of motions with a crack are established by the adaption of the local stiffness change through breathing and gaping[1] from the crack to the equation of motion with an undamaged shaft. This is supposed to be regarded as a reference system for the given system. Based on the fictitious model of the time behaviour induced from vibration phenomena measured at the bearings, a nonlinear state observer is designed in order to detect the crack on the shaft. This is the elementary NL-observer(EOB). Using the elementary observer, an Estimator(Observer Bank) is established and arranged at the certain position on the shaft. In case, a crack is found and its position is known, the procedure, fro the estimation of the depth is going to begin.
A Fault Detection. Isolation scheme based on ANN(Artifical Neural Network) is proposed for the supervision of a DC shunt motor. The Proposed FDI scheme can promptly detect the occurence of fault and classify all the faults that may occur during the operation. Also. it covers the full operating range in spite that the mathematical model of the motor contain strong nonlinearities. The simulation results show that the FDIU has good diagnostic ability even in the noisy environment.
Early detection and diagnosis of incipient induction machine faults increases machinery availability, reduces consequential damage, and improves operational efficiency. However, fault detection using analytical methods is not always possible because it requires perfect knowledge of a process model. This paper proposes a neural network based expert system for diagnosing problems with induction motors using vibration analysis. The short-time Fourier transform (STFT) is used to process the quasi-steady vibration signals, and the neural network is trained and tested using the vibration spectra. The efficiency of the developed neural network expert system is evaluated. The results show that a neural network expert system can be developed based on vibration measurements acquired on-line from the machine.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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