Interactive Education of Engineers in the Field of Fault Diagnosis and Fault-Tolerant Control

• Autorzy: Moczulski W. , Przystałka P. , Wachla D. , Panfil W.

Warianty tytułu

PL

Interaktywne kształcenie inżynierów w zakresie diagnostyki procesów i sterowania odpornego na błędy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The main purpose of this paper is to present how the new information technologies can be used to aid engineering education in the area of fault diagnosis and fault-tolerant control. A 3D virtual reality model of the second stage of a water filtration system together with its simulation model are pointed out as a useful learning mean for stimulating education in the domain of advanced control theory at the university level. Some applications of the elaborated tool for presenting either fault diagnosis or fault-tolerant control issues are given and the most important merits and limits of the proposed approach in the education process discussed.

PL

Głównym celem artykułu jest zaprezentowanie nowych technologii informacyjnych do wspomagania nauczania w zakresie diagnostyki procesów i sterowania odpornego na błędy i uszkodzenia. Zaproponowano trójwymiarowy wirtualny model układu filtracji wody stanowiący jeden ze stopni systemu przygotowania wody w elektrowni. Model ten połączono z jego modelem symulacyjnym, otrzymując narzędzie przydatne do stymulacji procesu nauczania akademickiego w zakresie zaawansowanych systemów sterowania. W artykule pokazano przykłady zastosowania opracowanego systemu informatycznego do prezentacji zagadnień z diagnostyki uszkodzeń oraz sterowania odpornego. Artykuł kończy dyskusja na temat zalet i ograniczeń proponowanego podejścia w zakresie procesu kształcenia.

Słowa kluczowe

EN

fault diagnosis; fault-tolerant control; information technologies; virtual reality; interactive education tools

PL

diagnostyka uszkodzeń; sterowanie odporne na błędy; technologie informacyjne; rzeczywistość wirtualna; narzędzia interaktywne w kształceniu

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Robotyka
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 17, nr 11
• Strony: 84--91
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Moczulski W.

• Institute of Fundamentals of Machinery Design, Silesian University of Technology, Gliwice

autor

Przystałka P.

• Institute of Fundamentals of Machinery Design, Silesian University of Technology, Gliwice

autor

Wachla D.

• Institute of Fundamentals of Machinery Design, Silesian University of Technology, Gliwice

autor

Panfil W.

• Institute of Fundamentals of Machinery Design, Silesian University of Technology, Gliwice

Bibliografia

• 1. Bartys M., Patton R., Syfert M., de las Heras S., Quevedo J., Introduction to the DAMADICS actuator FDI benchmark study, “Control Engineering Practice”, Vol. 14, No. 6, 2006, 577-596, DOI: 10.1016/j.conengprac.2005.06.015.
• 2. Blanke M., Kinnaert M., Lunze J., Staroswiecki M., Diagnosis and Fault-Tolerant Control. Springer, 2nd ed., 2006. DOI: 10.1007/978-3-540-35653-0.
• 3. Cempel C., Podstawy wibroakustycznej diagnostyki maszyn, WNT, Warszawa 1982.
• 4. Cholewa W., Korbicz J., Koscielny J.M., Patan K., Rogala T., Syfert M., Witczak., Diagnostic methods, [In:] Modeling, Diagnosis and Process Control. Implementation in the DiaSter System, Korbicz J., Koscielny J.M. (eds.), Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg, 2011, 153-231.
• 5. Downs J., Vogel E., A plant-wide industrial process control problem, “Computers and Chemical Engineering”, Vol. 17, No. 3, 1993, 245-255.
• 6. Henderson S., Feiner S., Augmented and Mixed Reality for Training, [In:] The PSI Handbook of Virtual Environments for Training and Education, Nicholson D., Schmorrow D., Cohn J. (eds.), Vol. 3, Praeger Security International, Westport, 2008.
• 7. Henderson S., Feiner S., Evaluating the Benefits of Augmented Reality for Task Localization in Maintenance of an Armored Personnel Carrier Turret, [In:] Proc. International Symposium on Mixed and Augmented Reality (ISMAR 09), 2009. DOI: 10.1109/ISMAR.2009.5336486.
• 8. Hughes C.E., Stapleton C.B., Hughes D.E., Smith E.M. Mixed reality in education, entertainment, and training, “Computer Graphics and Applications”, IEEE, Vol. 25, No. 6, 2005, 24-30, DOI: 10.1109/MCG.2005.139.
• 9. HYDAC AutoFiltr RF3 Automatic Self-Cleaning Filter, 2008, [www.hydacusa.com].
• 10. Isermann R., Fault-Diagnosis Systems: An Introduction from Fault Detection to Fault Tolerance, Springer, 2005.
• 11. Januszka M., Moczulski W., Acquisition and Knowledge Representation in the Product Development Process with the Use of Augmented Reality, [In:] Concurrent Engineering Approaches for Sustainable Product Development in a Multi-Disciplinary Environment, J. Stjepandic et al. (eds.), Springer-Verlag, London 2013, 315-326. DOI: 10.1007/978-1-4471-4426-7_27.
• 12. Korbicz J., Koscielny J.M., Kowalczuk Z., Cholewa W. (eds.): Fault Diagnosis, Models, ArtiJcial Intelligence, Applications, Springer, 2004.
• 13. Moczulski W., Panfil W., Januszka M., Mikulski G., Applications of augmented reality in machinery design, maintenance and diagnostics, [In:] Recent Advances in Mechatronics, Springer-Verlag, Berlin-Heidelberg 2007, 52-56, DOI: 10.1007/978-3-540-73956-2_11.
• 14. Moczulski W., Januszka M., Psiuk K., Wylezoł M., Cholewa A., Zagadnienia diagnostyki maszyn i procesów w interaktywnym systemie 3D InterEdu, XL Jubileuszowe Ogólnopolskie Sympozjum ’Diagnostyka Maszyn’, Wisła, 4-8 marca 2013.
• 15. Navab N., Blum T., Wang L., Okur A., Wendler T., First Deployments of Augmented Reality in Operating Rooms, “Computer”, Vol. 45, No. 7, July 2012, 48-55, DOI: 10.1109/MC.2012.75.
• 16. Odgaard P.F., Stoustrup J., Kinnaert M., Fault tolerant control of wind turbines - a benchmark model, Proceedings of the 7th IFAC Symposium SAFEPROCESS, Barcelona, Spain, June 2009, DOI: 10.1002/rnc.2993.
• 17. Panfil W., Moczulski W., Wyczółkowski R., Reasoning in machinery diagnostics aided by Augmented Reality system, “Diagnostyka” 2(35)/2005, 89-94.
• 18. Russell E.L., Chiang L.H., Braatz R.D., Datadriven Methods for Fault Detection and Diagnosis in Chemical Processes, Advances in Industrial Control, Springer-Verlag, London 2000, DOI: 10.1007/978-1-4471-0409-4.
• 19. Standa J., Woda do kotłów parowych i obiegów chłodzących siłowni cieplnych, Wyd. 3, WNT, Warszawa 1999.
• 20. Thornhill N., Patwardhan S., Shah S., A continuous stirred tank heater simulation model with applications, “Journal of Process Control”, Vol. 18, 2008, 347-360, DOI: 10.1016/j.jprocont.2007.07.006.
• 21. Vibration Analysis and Reliability Training - Mobius Institute Web Page (visited 26.09.2013): [www.mobiusinstitute.com].

Uwagi

EN

The research has been partially financed by the Institute of Fundamentals of Machinery Design and also carried out within the framework of the project 'Interactive Education of Engineer' co-financed by the European Union under the European Social Fund.