본 논문에서는 미지입력 외란에 대해서 강인한 새로운 형태의 고장 진단법을 제안한다. 시스템에 구동기만의 고장이 있는 경우는 한 개의 Luenberger 형태의 미지입력 PI 관측기의 설계에 의해 관측 적분 오차를 이용함으로서 구동기의 고장진단이 가능하고, 완벽한 분리가 이루어짐을 보이며, 복합적인 구동기 및 센서의 고장의 경우에는 다중 미지입력 PI 관측기를 출력의 개수만큼 설계함으로서 완벽한 고장진단 및 분리가 이루어짐을 제안한다.
A passive approach for enhancing fault detection and isolation performance of multiple observer based fault detection isolation schemes(FDIS) is proposed. The FDIS has a hierarchical framework to perform detection and isolation of faults of interest, and diagnosis of process faults. The decision unit comprises of a rule base and fuzzy inference engine and removes some difficulties of conventional decision unit which includes crisp logic and threshold values. Emphasis is placed on the design and evaluation methods of the diagnostic rule base. The suggested scheme is applied for the FDIS design for a DC motor driven centrifugal pump system.
LCD 생산라인의 공정 로봇에서 방사되는 비정상 작동 소음은 로봇의 결함 탐지에 사용된다. 이 신호의 장점은 상대적으로 낮은 민감도에 비해 단지 마이크로폰을 이용하여 다수의 결함을 확인할 수 있는 것이다. 결함요소 추출을 위한 웨이브렛 변환(WPT)과 불량의 분류를 위한 인공신경망 회로(ANN)이 본 논문에서 사용되었다. 결과적으로, 비정상 작동 소음이 기계요소의 결함 진단에 효율적으로 사용될 수 있다.
The Built-In-Test (BIT) system is an integrated subsystem for the determination of the health status of any primary system. The BIT consists of hardware and software installations directed at performance of the functions of fault detection, diagnosis and isolation, as well as primary system record failure information. Evaluation of the difinitions appropriate to the BIT system, including system characteristics and parameters, is important to an understanding of system functions. The object of this paper is to present general definitions of the BIT diagnosis parameters and a semiquantiative evaluation method for BIT systems. Finally, two case studies for actual problem solutions are included.
Comprehensive condition monitoring of large industry systems such as nuclear power plants (NPPs) is essential for safety and maintenance. In this study, we developed novel system-scale diagnostic technology based on deep-learning and IR thermography that can efficiently and cost-effectively classify system conditions using compact Raspberry Pi and IR sensors. This diagnostic technology can identify the presence of an abnormality or accident in whole system, and when an accident occurs, the type of accident and the location of the abnormality can be identified in real-time. For technology development, the experiment for the thermal image measurement and performance validation of major components at each accident condition of NPPs was conducted using a thermal-hydraulic integral effect test facility with compact infrared sensor modules. These thermal images were used for training of deep-learning model, convolutional neural networks (CNN), which is effective for image processing. As a result, a proposed novel diagnostic was developed that can perform diagnosis of components, whole system and accident classification using thermal images. The optimal model was derived based on the modern CNN model and performed prompt and accurate condition monitoring of component and whole system diagnosis, and accident classification. This diagnostic technology is expected to be applied to comprehensive condition monitoring of nuclear power plants for safety.
Induction motors play an increasing importance in industrial manufacturing. Therefore, the state monitoring systems also have been considering as the key in dealing with their negative effect by absorbing faulty symptoms in motors. There are numerous proposed systems in literature, in which, several kinds of signals are utilized as the input. To solve the multiple faults problem of induction motors, like the proposed system, the vibration signals is good candidate. In this study, a new signal processing scheme was utilized, which transforms the time domain vibration signal into the spatial domain as an image. Then the spatial features of converted image then have been extracted by applying the dominant neighbourhood structure (DNS) algorithm. In addition, these feature vectors were evaluated to obtain the fruitful dimensions, which support to discriminate between states of motors. Because of reliability, the conventional one-against-all (OAA) multi-class support vector machines (MCSVM) have been utilized in the proposed system as classifier module. Even though examined in severity levels of signal-to-noise ratio (SNR), up to 15dB, the proposed system still reliable in term of two criteria: true positive (TF) and false positive (FP). Furthermore, it also offers better performance than five state-of-the-art systems.
측정잡음이 시간에 순차적으로 상관된 경우의 동적 시스템에서의 다중 고장들을 검출하고 진단하는 효과적인 방법을 제시하였다. 제안된 고장검출 및 진단기법은 수정된 상호간섭다중모델 추정 알고리즘을 기반으로 하며 이것은 유색잡음에 대해 자기회귀 모델을 사용하고 측정 차분법을 적용함으로써 일반 비상관 프로세스를 설계하여 상호간섭다중모델 추정 알고리즘에 적용한 것이다.
최근 산업현장에서 기계의 자동화가 크게 가속화됨에 따라 자동화 기계의 관리 및 유지보수에 대한 중요성이 갈수록 커지고 있다. 자동화 기계에 부착된 센서의 고장이 발생할 경우 기계가 오동작함으로써 공정라인 운용에 막대한 피해가 발생할 수 있다. 이를 막기 위해 센서의 상태를 모니터링하고 고장의 진단 및 분류를 하는 것이 필요하다. 본 논문에서는 센서에서 발생하는 대표적인 고장 유형인 erratic fault, drift fault, hard-over fault, spike fault, stuck fault를 기계학습 알고리즘인 SVM과 CNN을 적용하여 검출하고 분류하였다. SVM의 학습 및 테스트를 위해 데이터 샘플들로부터 시간영역 통계 특징들을 추출하고 최적의 특징을 찾기 위해 유전 알고리즘(genetic algorithm)을 적용하였다. Multi-class를 분류하기 위해 multi-layer SVM을 구성하여 센서 고장을 분류하였다. CNN에 대해서는 데이터 샘플들을 사용하여 학습시키고 성능을 높이기 위해 앙상블 기법을 적용하였다. 시뮬레이션 결과를 통해 유전 알고리즘에 의해 선별된 특징들을 사용한 SVM의 분류 결과는 모든 특징이 사용된 SVM 분류기 보다는 성능이 향상되었으나 전반적으로 CNN의 성능이 SVM보다 우수한 것을 확인할 수 있었다.
This paper reports an investigation conducted on two diagnostic methods based on the switching voltage pattern of IGBT open-circuit faults in voltage-source inverters (VSIs). One method was based on the bridge arm pole voltage, and the other was based on bridge arm line voltage. With an additional simple circuit, these two diagnostic methods detected and effectively identified single and multiple open-circuit faults of inverter IGBTs. A comparison of the times for the diagnosis and anti-interference features between these two methods is presented. The diagnostic time of both methods was less than 280ns in the best case. The diagnostic time for the method based on the bridge arm pole voltage was less than that of the method based on the bridge arm line voltage and was 1/2 of the fundamental period in the worst case. An experimental study was carried out to show the effectiveness of and the differences between these two methods.
3상 컨버터에서 스위치의 개방고장이 발생한 경우 고장 전류에 직류 및 고조파 성분이 발생할 수 있으며, 보호회로에 의한 고장 감지가 어려우므로 주변 기기에 2차 고장이 발생할 수 있다. 단일 및 이중 스위치 개방고장의 경우 21가지 고장 모드가 존재한다. 본 논문에서는 이러한 고장 모드를 진단하기 위해 정지 좌표계 d-q축 전류의 직류 및 고조파 성분을 활용하는 two-step 구조의 ANN(Artificial Neural Network)을 제안한다. 고장 시에 발생된 직류 및 고조파 성분 전류는 ADALINE(Adaptive-Linear Neuron)을 통해 얻는다. 고장 진단의 첫 번째 단계에서는 직류 성분을 기반으로 ANN을 이용하여 고장모드를 6개 영역으로 분류한다. 두 번째 단계에서는 6개의 각 영역에서 직류 성분과 전류의 THD(Total Harmonics Distortion)를 기반으로 ANN을 이용하여 개방고장이 발생한 스위치를 진단한다. 제안된 Two-step 방법으로 고장을 진단하므로써 간단한 구조로 ANN의 설계가 가능하다. 3.7kW급 3상 PWM 컨버터로 실험을 통해 제안된 방법의 효용성을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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