Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Real-time simulation and experimental implementation of luenberger observer-based speed sensor fault detection of bldc motors

Al-Mutayeb Yousef, Almobaied Moayed, Ouda Mohamed

Acta Mechanica et Automatica

|

2024

|

Vol. 18, no. 1

144--157

EN

Modern control systems’ dependability, safety and efficiency have all been improved by studying fault-tolerant control systems (FTCS). FTCS techniques can typically be active or passive controls. The fault detection and diagnosis (FDD) method is used in this study’s active control branch to identify probable faults that could develop in the speed Hall sensors of brushless DC motors (BLDC). FDD methodologies can be categorised into two types, depending on the available data and the process involved: model-based methods and data-based methods. The proposed approach in this study explores the implementation of the Luenberger observer methodology as part of the model-based approach. The chosen methodology was practically implemented and subjected to experimental evaluation. The proposed observer relies on the residual signal, which displays the difference between the plant’s observed and estimated speed signals and serves as a failure alert for the entire system. Given the increasing demand for BLDC motors in various industrial control applications, including medical fields, automation and robotics, this particular motor was selected as a benchmark to thoroughly evaluate and validate the proposed method. The primary contribution of this paper lies in the real-time application of model-based sensor fault detection methods to BLDC motors. The efficiency of the suggested method is showcased through extensive MATLAB simulations, where the obtained results confirm the successful detection of faults with a high level of responsiveness. As a result, the project was successfully implemented in real-time, and the experimental results exhibited a close correlation with the simulated outcomes. This consistency between simulation and practical implementation validates the accuracy and reliability of the proposed methodology for detecting faults in the BLDC motor speed sensor. The results underscore the heightened reliability and safety attained by promptly and accurately detecting sensor faults during the operation of the motor.

2

Faults detection based on fuzzy concepts for vibrations monitoring in gas turbine

Alili Bachir, Hafaifa Ahmed, Iratni Abdelhamid

Diagnostyka

|

2020

|

Vol. 21, No. 4

67--77

EN

The use of new technologies in modern industry improves productivity but induces complexity in the industrial system. This complexity makes it vulnerable to faults, which requires significant expense in terms of safety, reliability and availability. Indeed, a diagnostic operation is essential for the operational safety and availability of these industrial systems. This diagnostic operation is based on two important functions which are the detection and localization of anomalies, which consists to verifying the consistency of the data taken in real time from the installation with a reliable model, to ensure the good performance of the monitoring system. Hence, the diagnosis of gas turbines is a main component for making maintenance decisions for this type of machine. In this paper, the faults detection approach based on fuzzy logic is applied for the vibrations monitoring of a gas turbine, in order to monitor their operating state by including the detection and occurrence of vibration faults, thus using determined fault indicators based on the input/output variables of the examined gas turbine. In this work, the investigation results of fuzzy fault detection approach applied on gas turbine vibration are presented, based on the actual data recorded in the different gas turbine operating modes. However, analysis of the defect detection results was performed in order to determine the influence of these vibration defects on the deferent operating modes of the examined machine. This makes it possible to find the causes of failures and then to deduce the actions to follow the operational safety of the examined turbine.

3

Induction motor windings faults detection using flux-error based mras estimators

Bednarz Szymon Antoni, Dybkowski Mateusz

Diagnostyka

|

2019

|

Vol. 20, No. 2

87--96

EN

The paper is concerned with detection of a stator and rotor winding faults in a squirrel-cage induction motor. The idea of the fault detection is based on a hypothesis that each of windings faults results in a sharp increase or decrease of internal parameters’ values of the machine, therefore it can be treated as a suitable fault symptom. Resistances of the stator and rotor windings seem to be adequate quantities due to their direct relationship with the machine windings. An observation and analysis of the parameters’ changes in a realtime domain enables to an incipient detection of the fault. It is evident that internal parameters of the machine can’t be measured directly during operation on the drive system thus the only way is an estimation by specialized algorithms. In the paper two estimators based on Model Reference Adaptive System (MRAS) were utilized to achieve this goal. Two simple algorithms for faults detection are proposed as well. Detailed description of fault detection systems is included in the paper. Proposed systems were tested on computer simulations performed by MATLAB/Simulink software. Then, experimental tests were carried out on the laboratory setup to confirm usefulness of proposed approaches.

PL

Artykuł skupia się na wykrywaniu wybranych uszkodzeń uzwojeń stojana i wirnika silnika indukcyjnego klatkowego. Idea detekcji opiera się na założeniu, że każde uszkodzenie uzwojeń powoduje gwałtowną zmianę wartości wewnętrznych parametrów maszyny, co może być uznane jako miarodajny symptom uszkodzenia. Najbardziej odpowiednimi parametrami wydają się być rezystancje stojana i wirnika ze względu na bezpośrednie powiązanie z uzwojeniami silnika. Obserwacja i analiza zmian wartości tych parametrów w czasie rzeczywistym umożliwia wykrycie uszkodzenia w jego wczesnym stadium. W trakcie pracy napędu nie ma możliwości pomiaru rezystancji uzwojeń, dlatego też jedynym sposobem na uzyskanie informacji o ich aktualnych wartościach jest estymacja z zastosowaniem wyspecjalizowanych algorytmów. W pracy do realizacji tego celu zastosowano układy adaptacyjne z modelem odniesienia (MRAS). Ponadto zaproponowano również dwa proste algorytmy detekcji uszkodzeń uzwojeń stojana i wirnika. W artykule przedstawiono przegląd literatury dotyczący wykrywania uszkodzeń silnika indukcyjnego z zastosowaniem estymatorów parametrów. Proponowane rozwiązanie zostało sprawdzone poprzez analizę symulacyjną przeprowadzoną w środowisku MATLAB/Simulink a także zweryfikowane na stanowisku eksperymentalnym.

4

Problemy pracy zabezpieczeń odległościowych linii 400 kV w Polsce północno-wschodniej

Dobrzyński K., Klucznik J., Lubośny Z.

Wiadomości Elektrotechniczne

|

2017

|

R. 85, nr 6

14--19

PL

Przedstawiono analizę wpływu połączenia polskiego systemu elektroenergetycznego z systemem Litwy na detekcję zakłóceń przez zabezpieczenia odległościowe linii 400 kV znajdujących się w najbliższym otoczeniu stacji Ełk Bis.

EN

Analysis of influence of Polish and Lithuania power systems integration on faults detection by distance protection of 400 kV transmission lines in the surroundings of Ełk Bis substation is presented.

5

Faults detection in gas turbine rotor using vibration analysis under varying conditions

Djaidir B., Hafaifa A., Kouzou A.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2017

|

Vol. 55 nr 2

393--406

EN

Monitoring of rotating machines is a very important task in most industrial sectors, which requires a chosen number of performance indicators during the exploitation of such kind of equipments. Indeed, for understanding the undesirable phenomena complexity of the industrial systems under operation, a reliable and an accurate mathematical modeling is required to ensure the diagnosis and the control of these phenomena. This work proposes development of a fault monitoring system of a gas turbine type GE MS 3002 based on vibration analysis technique using spectral analysis tools. The obtained results prove the effectiveness of the presented monitoring tool approach which is applied on the gas turbine, for avoiding the operation under vibration mode and for generating optimal performance during the exploitation of the gas turbine.

6

Recognition of combustion process irregularities in small volume displacement diesel engines with the use of non-dimensional characteristics of the vibration signal

Merkisz J., Waligórski M.

Combustion Engines

|

2017

|

R. 56, nr 2

18--23

EN

The subject of the considerations described in the paper is the problem of early detection of abnormalities and damages during operation process of the turbo diesel engine with small volume displacement and direct fuel injection, which is used in modern LDV vehicles dedicated especially for urban areas, in the context of present and future requirements for a technical object diagnostics, taking into account the criteria of optimizing overall efficiency, toxic compound emission and safety of the object in real conditions of its operation. The paper presents the results of empirical research of vibroacoustic signal application to the diagnostic evaluation of correctness of short-time engine main processes. The evaluation of the combustion process variability from structural and operational abnormalities by using dimensionless estimates of a vibration process was conducted, and functional characteristics necessary to built the diagnostic algorithm in accordance with the requirements of on-board diagnostics were obtained.

7

Faults detection in gas turbine using hybrid adaptive network based fuzzy inference systems

Hadroug N., Hafaifa A., Kouzou A., Chaibet A.

Diagnostyka

|

2016

|

Vol. 17, No. 4

3--17

EN

The main aim of the present paper is the implementation of a fault detection strategy to ensure the fault detection in a gas turbine which is presenting a complex system. This strategy is based on an adaptive hybrid neuro fuzzy inference technique which combines the advantages of both techniques of neuron networks and fuzzy logic, where, the objective is to maintain the desired performance of the studied gas turbine system in the presence of faults. On the other side, the representation of fuzzy knowledge in the learning neural networks has to be accurate to provide significant improvements for modeling of the studied system dynamic behavior. The results presented in this paper proves clearly that the proposed detection technique allows the perfect detection of the studied gas turbine malfunctions, furthermore it shows that the use of the proposed technique based on the Adaptive Neuro-Fuzzy Interference System (ANFIS) approach which uses the adaptive learning mechanism of neuron networks and fuzzy inference techniques, can be a promising technique to be applied in several industrial application for faults detection.

8

Porównanie cząstkowych modeli parametrycznych w zadaniu detekcji uszkodzeń sieci gazowej

Syfert M., Jankowska A., Łabęda-Grudziak Z., Tabor Ł.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2012

|

R. 58, nr 1

3-8

PL

Zreferowano badania detekcji uszkodzeń gazociągu z użyciem cząstkowych modeli parametrycznych. Stosując trzy metody modelowania: addytywne modele regresyjne (najnowszą z badanych technik), sztuczne sieci neuronowe oraz układy rozmyte typu TSK opracowano aproksymacje ciśnień w węzłach sieci. Modele testowano w zadaniu detekcji wycieku oraz uszkodzenia czujnika pomiarowego. Wszystkie modele zapewniały dużą dokładność aproksymacji ciśnienia w poprawnych stanach pracy, wykazując także bardzo skuteczną detekcję uszkodzeń czujników pomiarowych ciśnień, natomiast w sytuacji symulowanych wycieków ich przydatność w detekcji była znacznie mniejsza.

EN

The results of faults detection [1, 2, 3, 4, 5] in a gas system network (Fig. 1) with use of parametric partial models [6, 7, 8] are presented in the paper. This is a new approach to the task with use of exploratory data analysis [10, 11, 17] and partial models. Three techniques were used to build models of pressure in network nodes: additive regression (ADD - new method of modelling [10, 11, 12, 13, 14, 15]), artificial neural networks (ANN) [16, 17, 18] and TSK fuzzy logic modelling [8, 16, 17]. The measured pressures in adjacent nodes as well cumulative flows in the main line (from global analytical model [9]) of gasoline were the inputs of the models. For the analysed stations (in parts A and B marked in Fig. 1) a set of test failures in the form of leaks and damage of pressure sensors is given in Tab. 1.Using trial and error method, by evaluating the effectiveness of fault detection, there were obtained structures of models of different complexity for individual modelling techniques: ADD - presented by equations (1) and (2), ANN- (3) and (4), TSK- (5) and (6). The model order is not greater than 2. The exemplary results of leak detection with use of particular models are shown in Figs. 3, 5, 7 and of sensor fault detection in Figs. 4, 6, 8. In the conclusions there is summarised the relative accuracy of models (in Table 2), the relative normalized values of the studied residues of leaks - Tab.3 and the pressure sensor failures - Tab. 4. All models provided highly precise pressure approximation in non-fault states, but TSK and ADD models turned out to be the more accurate. Additionally, all of them were effective in case of pressure sensor fault detection, however, in case of simulated leakages their usefulness was much lower.

9

Detekcja błędów w implementacji funkcji skrótu

Bucholc K., Janicka-Lipska I.

Studia z Automatyki i Informatyki

|

2011

|

T. 36

7-13

PL

W pracy przedstawiono metodę testowania funkcjonalnego części kombinacyjnej układu cyfrowego wykorzystywanego w implementacji funkcji skrótu. Proponowane rozwiązanie wykorzystuje fakt, że dowolny ciąg wejściowy ulega w procesie przetwarzania przekształceniu w ciąg pseudolosowy, co umożliwia wykorzystanie techniki testowania losowego do testowania układu. W pracy zaproponowano modele uszkodzeń i pokazano metodę określania rozmiaru danych wejściowych niezbędnych do wykrycia uszkodzeń z założonym prawdopodobieństwem. Metodę zilustrowano na przykładzie funkcji skrótu BLAKE.

EN

The paper presents a method of functional testing of the combinational part of a digital circuit used for hash function implementation. The proposed solution is based on the fact, that during the processing every input sequence is converted into random sequence. There for ewe can use random testing methods for the circuit testing. In the paper we describe considered fault models and present a method of evaluation of the input sequence size required for testing the circuit with given probability. The method is illustrated using the BLAKE hash function.

10

The construction of high-order b-spline wavelets and their decomposition relations for fault detection and localisation in composite beams

Katunin A.

Scientific Problems of Machines Operation and Maintenance

|

2011

|

Vol. 46, nr 3

43-59

EN

B-spline scaling functions and wavelets have found wide applicability in many scientific and practical problems thanks to their unique properties. They show considerably better results in comparison to other wavelets, and they are used as well in mathematical approximations, signal processing, image compression, etc. But only the first four wavelets from this family were mathematically formulated. In this work, the author formulates the quartic, quintic and sextic B-spline wavelets and their decomposition relations in explicit form. This allows for the improvement of the sensitivity of fault detection and localisation in composite beams using discrete wavelet transform with decomposition.

PL

B-splajnowe funkcje skalujące i falki znajdują szerokie zastosowanie w wielu zagadnieniach naukowych i praktycznych dzięki ich wyjątkowym właściwościom. Pokazują one znacznie lepsze wyniki w porównaniu z innymi falkami i są z powodzeniem stosowane w matematycznych aproksymacjach, przetwarzaniu sygnałów, kompresji obrazów itd. Ale tylko pierwsze cztery falki z tej rodziny zostały sformułowane matematycznie. W niniejszej pracy autor sformułował falki B-splajnowe wyższych rzędów i ich zależności dekompozycji w postaci jawnej. Pozwalają one na zwiększenie dokładności przy detekcji i lokalizacji uszkodzeń w belkach kompozytowych z zastosowaniem dyskretnej transformacji falkowej z dekompozycją.

11

Faults Detection In Layered Composite Structures Using Wavelet Transform

Katunin A., Moczulski W.

Diagnostyka

|

2010

|

nr 1(53)

27-32

EN

In the paper the authors present their results concerning measurements of frequency responses of cantilever rectangular GFRP plates with intentionally inserted faults of three different types (fiber discontinuities, delaminations and notches for simulating cracks). The preliminary research shows that classical methods of signal conditioning (e.g. FFT or STFT) often do not project changes between damaged and undamaged structures, when faults are inconsiderable. In the experiment the frequency responses of the investigated samples with and without faults were obtained by means of the impact test carried out using LMS SCADAS and TestXPress software. For the approximation in wavelet transform (WT) Morlet and Db8 wavelet functions were applied. The shapes of these functions give the best imitation of the measured signal shape obtained from the impact test. The obtained results allow to assert that the proposed methodology of faults detection in layered structures based on WT can be useful for fault diagnosis even in early damage phase, when other methods are insensitive. In the further work the authors will develop the proposed method for faults identification and localization in layered structures and investigate laminate behavior with faults and self-heating in fatigue processes.

PL

W pracy autorzy przedstawiają wyniki pomiarów odpowiedzi częstotliwościowych jednostronnie utwierdzonych prostokątnych płyt z kompozytu polimerowego zbrojonego włóknem szklanym z celowo wprowadzonymi uszkodzeniami trzech typów (nieciągłości włókien, delaminacje i karby symulujące pęknięcia). Badania wstępne pokazują, że klasyczne metody obróbki sygnałów (jak FFT czy STFT) często nie obrazują zmian pomiędzy strukturą uszkodzoną i nieuszkodzoną, gdy uszkodzenia są nieznaczne. W eksperymencie z zastosowaniem testu impulsowego były otrzymane odpowiedzi częstotliwościowe badanych próbek przy pomocy LMS SCADAS i oprogramowania TestXPress. Do aproksymacji w transformacji falkowej użyto funkcji bazowych Morleta i Db8. Kształt tych funkcji daje najlepsze przybliżenie przebiegu wartości chwilowych zmierzonego sygnału otrzymanego z testu impulsowego. Otrzymane wyniki pozwalają stwierdzić, że zaproponowana metodologia detekcji uszkodzeń w strukturach warstwowych oparta na transformacji falkowej może być użyteczne przy diagnostyce uszkodzeń nawet we wczesnych stadiach degradacji, gdy inne metody są nieczułe. W przyszłych pracach autorzy będą rozwijać zaproponowaną metodę pod kątem identyfikacji i lokalizacji uszkodzeń w strukturach warstwowych oraz badać zachowanie laminatów z uszkodzeniami i temperaturą samowzbudną w procesach zmęczeniowych.