Computer based diagnostic methods for a selected control arrangement of the complex electromechanical system

• Autorzy: Juszczyk W. , Kich Z.R. , Zając M.

Warianty tytułu

PL

Metody diagnostyki komputerowej dla wybranych systemów sterowania złożonych układów elektromechanicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A new concept of signal diagnostics in transistor converters was investigated. The method is based on the application of the fast orthogonal transforms. Base generation and fast Haar transforms were presented. The obtained results are discussed and a simple example is included. For the results of the theoretical research to be employed in practice the parallel processing was also considered. A transputer-based multiprocessor system for diagnostics of numerical signals was applied. Theoretical studies and digital computation verified the effectiveness of the proposed architecture by producing execution speeds fast enough for real time diagnostic application. A simplified block-diagram of the investigated computational algorithm was described. The presented results make further advance on the way to achieve multiprocessor-based fast orthogonal algorithms for the diagnostics of complex digital equipment.

PL

Nowoczesne algorytmy diagnostyki sygnałów występujących w układach sterowania napędu elektrycznego powinny charakteryzować się bardzo dużą szybkością przetwarzania danych. Paralelizm w organizacji procesu obliczeniowego pozwala w wielu przypadkach na spełnienie takich wymagań, gdyż w przeważającej liczbie przypadków szeregowy system przetwarzania danych nie jest zorientowany na efektywne wykonywanie dużego zbioru operacji podobnego typu na ogromnej masie danych, jaka charakteryzuje dynamikę urządzeń energoelektronicznych. W praktyce stosuje się do tych prac algorytmy wykorzystujące różnego rodzaju specjalizowane procesory, których struktura i własności w założeniu odpowiadają realizowanym algorytmom. Innym, gorszym z ekonomicznego punktu widzenia, ale bardziej uniwersalnym rozwiązaniem, jest zastosowanie systemów wieloprocesorowych. Autorzy zastosowali system wieloprocesorowy, uzyskując poprzez opracowanie m. in. równoległych algorytmów kombinatorycznych bardzo wysoką efektywność obliczeniową. Równoległe generowanie wybranych funkcji bazowych i równoległe realizacje szybkich przekształceń ortogonalnych pozwoliły na uzyskanie użytecznych procedur programowych, które mogą być wykorzystywane w czasie rzeczywistym. Opracowane procedury mają struktury modułowe. Oprócz stosowanych przez autorów szybkich przekształceń Haara i Walsha w literaturze proponuje się np. krótkookresowe transformaty Fouriera, czy Wignera, zastosowanie korelatora adaptacyjnego, algorytmu aproksymującego, czy też algorytmów wykorzystujących liniowe i nieliniowe filtry Kalmana. Wymienione metody różnią się m.in. stopniem wymaganej wiedzy o badanym obiekcie. Przeprowadzone przez autorów eksperymenty obliczeniowe wykazały, że wybór odpowiedniej metody lokalizacji uszkodzeń musi być dokonywany w oparciu o analizę struktury pełnego systemu energoelektronicznego. Należy wykorzystywać przy tym różnego rodzaju modele diagnozowanych procesów, głównie modele analityczne, ale także i jakościowe, oraz ich różnorodne kombinacje. Badania wykazały, że przedstawiona koncepcja badania sygnałów celem sformułowania wstępnej diagnozy co do rodzaju i miejsca uszkodzenia układu energoelektronicznego jest sensowna i rokuje nadzieje na praktyczne wykorzystanie. Jednakże autorzy uważają, że stosowalność metod opartych wyłącznie na modelach analitycznych jest dla złożonych układów elektromechanicznych z natury rzeczy ograniczona z uwagi na występujące w tych układach nieliniowości. Analiza metod projektowania omawianych algorytmów i analiza strukturalna stosowanych architektur urządzeń cyfrowej obróbki sygnałów to dziś problemy bardzo aktualne. Obecnie prowadzi się wiele prac nad klasyfikacją stosowanych architektur systemów diagnostycznych.

Słowa kluczowe

EN

electrical drives; control; diagnostics

PL

sterowanie; diagnostyka; napęd elektryczny

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Elektrotechniki
• Czasopismo: Prace Instytutu Elektrotechniki
• Rocznik: 2000
• Tom: Z. 206
• Strony: 5--37
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Juszczyk W.

• Department of Fundamental Research in Electrotechnics Electrotechnical Institute

autor

Kich Z.R.

• Department of Fundamental Research in Electrotechnics Electrotechnical Institute

autor

Zając M.

• Department of Fundamental Research in Electrotechnics Electrotechnical Institute

Bibliografia

• 1.Elliot D.F., Rao K.R.: Fast Transforms. Algorithms, Analyses, Applications. Academic Press, Inc. (1995).
• 2.Fan Ch.-P., Yang J.-F.: Fast Center Weighted Hadamard Transform Algorithms. IEEE Trans. On Circuits and Systems. II Analog and Digital Signal Processing. Vol.45, No 3, March (1998), pp. 429-438.
• 3.Grigoryan A.M., Agaian S.S: Split Manageable Efficient Algorithm for Fourier and Hadamard Transforms. IEEE Trans, on Signal Processing, Vol. 48, No 1, January 2000, pp. 172-183.
• 4.Isermann R.: Supervision, fault detection and fault-diagnosis methods - an introduction. Control Eng. Practice, Vol.5, No 5, (1997), pp. 639-652.
• 5.Moody E.B.: An Efficient Frequency-Domain Algorithm for Discrete Orthogonal Basis Restoration. IEEE Trans. On Circuits and Systems. Vol.45, No 4, April 1998, pp. 449-461.
• 6.Patton R., Frank P., Clark R.: Advances in Fault Diagnosis for Dynamic Systems. Springer Verlag. Berlin, 1997.
• 7.Zając M., Juszczyk W.: Równoległe algorytmy diagnozowania sygnałów w układach sterowania napędów elektrycznych. SENE'95, Łódź-Arturówek, vol. II, (1995), pp. 665-670.
• 8.Zając M.: The lnvestigation of Signals in Selected Thyristor Systems. Modelling, Simulation & Control, A, AMSE Press, vol. 36, No 4, (1991).
• 9.Juszczyk W., Kich Z., Zając M.: lnvestigation of Selected Control Architectures for Electric Drives Employing Parallel Processing. Prace Instytutu Elektrotechniki z. 200 1999 r. str. 75-97.