Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Data-driven virtual sensor for powertrains based on transfer learning

Karhinen Aku, Hämäläinen Aleksanteri, Manngård Mikael, Miettinen Jesse, Viitala Raine

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2023

|

Vol. 71, nr 6

art. no. e147061

EN

Variation in powertrain parameters caused by dimensioning, manufacturing and assembly inaccuracies may prevent model-based virtual sensors from representing physical powertrains accurately. Data-driven virtual sensors employing machine learning models offer a solution for including variations in the powertrain parameters. These variations can be efficiently included in the training of the virtual sensor through simulation. The trained model can then be theoretically applied to real systems via transfer learning, allowing a data-driven virtual sensor to be trained without the notoriously labour-intensive step of gathering data from a real powertrain. This research presents a training procedure for a data-driven virtual sensor. The virtual sensor was made for a powertrain consisting of multiple shafts, couplings and gears. The training procedure generalizes the virtual sensor for a single powertrain with variations corresponding to the aforementioned inaccuracies. The training procedure includes parameter randomization and random excitation. That is, the data-driven virtual sensor was trained using data from multiple different powertrain instances, representing roughly the same powertrain. The virtual sensor trained using multiple instances of a simulated powertrain was accurate at estimating rotating speeds and torque of the loaded shaft of multiple simulated test powertrains. The estimates were computed from the rotating speeds and torque at the motor shaft of the powertrain. This research gives excellent grounds for further studies towards simulation-to-reality transfer learning, in which a virtual sensor is trained with simulated data and then applied to a real system.

2

Artificial Neural Network as a Virtual Sensor of Nitrate Nitrogen (V) Concentration in an Activated Sludge Reactor

Płonka Lesław

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2020

|

Vol. 30, no. 4

188--200

EN

The paper discusses the use of an artificial neural network to control the operation of wastewater treatment plants with activated sludge. The task of the neural network in this case is to calculate (predict) the readings of the probe measuring the concentration of nitrate nitrogen (V) in one of the biological reactor tanks. Neural networks are known for their ability to universal approximation of virtually any relationship, including the function of many variables, but the process of "training" the network requires the presentation of many sets of input data and corresponding expected results. This is a difficulty in the case of wastewater treatment plants, because some key process parameters are usually not measured online (samples are taken and measurements are taken in the laboratory), and even if they are, the time intervals are large. Bearing in mind the aforementioned difficulty, this work uses a set of input data consisting only of information that can be measured with measuring probes. As a result of the conducted experiments a high compliance of the probe's prediction with the expected values was obtained. The paper also presents data preparation and the network "training" process.

3

Model-based techniques for virtual sensing of longitudinal flight parameters

Hardier G., Seren C., Ezerzere P.

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2015

|

Vol. 25, no. 1

23--38

EN

Introduction of fly-by-wire and increasing levels of automation significantly improve the safety of civil aircraft, and result in advanced capabilities for detecting, protecting and optimizing A/C guidance and control. However, this higher complexity requires the availability of some key flight parameters to be extended. Hence, the monitoring and consolidation of those signals is a significant issue, usually achieved via many functionally redundant sensors to extend the way those parameters are measured. This solution penalizes the overall system performance in terms of weight, maintenance, and so on. Other alternatives rely on signal processing or model-based techniques that make a global use of all or part of the sensor data available, supplemented by a model-based simulation of the flight mechanics. That processing achieves real-time estimates of the critical parameters and yields dissimilar signals. Filtered and consolidated information is delivered in unfaulty conditions by estimating an extended state vector, including wind components, and can replace failed signals in degraded conditions. Accordingly, this paper describes two model-based approaches allowing the longitudinal flight parameters of a civil A/C to be estimated on-line. Results are displayed to evaluate the performances in different simulated and real flight conditions, including realistic external disturbances and modeling errors.

4

Robust fault-tolerant control for a multi-tank system

Buciakowski M., Witczak M., Luzar M.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2014

|

R. 60, nr 1

39--44

EN

The paper deals with the problem of robust fault-tolerant control for non-linear discrete-time systems. The main part of this paper describes sensor a fault diagnosis scheme using virtual sensors, which recover the measurement of the fault sensor based on the fault-free ones. The virtual sensor is designed in such a way that a prescribed attenuation level is achieved with respect to the fault estimation error while guaranteeing the convergence of the robust observer underlying the virtual sensor. The subsequent part of the paper deals with the design of robust controller as well as the proposed fault-tolerant control scheme. The final part of the paper shows the experimental results regarding the multi-tank system, which confirm the effectiveness of proposed approach.

PL

Artykuł przedstawia problem odpornego sterowania tolerującego uszkodzenia układem nieliniowym w czasie dyskretnym. Głowna część artykułu opisuję diagnostykę czujników pomiarowych z wykorzystaniem wirtualnych czujników. Wirtualny czujnik został zaprojektowany w taki sposób, aby dla określonego poziomu tłumienia zakłóceń uzyskać możliwie mały błąd estymacji stanu oraz zapewnić dobra zbieżność obserwatora, na którym bazuje wirtualny czujnik. Kolejna część artykułu opisuję metodę projektowania odpornego regulatora oraz proponowaną metodę detekcji uszkodzeń. W końcowej części artykułu przedstawiono wyniki eksperymentalne dotyczące układu wielu zbiorników. Zastosowany układ wielu zbiorników charakteryzuję się nieliniowością, przez co może zostać wykorzystany do weryfikacji przedstawionych w artykule techniki sterowania tolerującego uszkodzenia. Przedstawione wyniki potwierdzają skuteczność proponowanego podejścia bazującego na detekcji uszkodzeń czujników pomiarowych z wykorzystaniem wirtualnych czujników pomiarowych. Wyniki obrazują działanie układu w przypadku wystąpienia uszkodzenia przy braku sterowania tolerującego uszkodzenia oraz działanie układu w przypadku zastosowania sterowania tolerującego uszkodzenia.

5

Sterowanie tolerujące uszkodzenia (FTC) na bazie sterowników PLC

Wasiewicz P.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2010

|

R. 14, nr 11

106-109

PL

W artykule przedstawiono koncepcję projektowania układów automatyki, bazujących na sterownikach PLC, tolerujących uszkodzenia (FTC). Tolerowanie uszkodzeń osiągane jest dzięki stosowaniu sensorów wirtualnych oraz mechanizmów rekonfiguracji struktury programowej układu. Omówiono uniwersalny, programowy przełącznik rekonfiguracyjny, działający na zasadzie średniej ważonej, który przez odpowiedni dobór wag umożliwia realizację szeregu mechanizmów FTC. Sensory wirtualne projektowane są z użyciem opracowanego w Instytucie Automatyki i Robotyki Politechniki Warszawskiej programu MITforRD oraz programów konwertujących modele do postaci bloków funkcyjnych FB danego sterownika PLC.

EN

Development concept of FTC (fault tolerant control) systems based on PLC controllers has been presented in the paper. Fault toleration is achieved thanks to application of virtual sensors and system software structure reconfiguration mechanisms. The universal software switch acting on the weight average principle, has been presented. It enables creation of different FTC mechanisms by means of adjusting of appropriate weight values. Virtual sensors are created with use of MITforRD program developed in IAiR PW. They are next converted by specialised programs into the shape individual for each PLC controller.

6

Research and manufacturing of virtual sensors in terms of mechatronical concepts

Bacescu D., Panaitopol H., Bacescu D. M., Bogatu L.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2004

|

Vol. 45, nr 8-9

70-72

EN

In the case of minirobots, the sensorial equipment has often a large size almost equal with that of the minirobot itself, which increases both its dimension and its cost. Besides, the energetic and the informational links between the sensors and the control unit of the minirobot load the mechanical structure with consequences on its manoeuvrability. In order to minimize these disadvantages the paper introduces the concept of virtual sensors illustrated on a pneumatic walking minirobot controlled by an adaptive command program, which is based on a virtual sensor of proximity and direction.

PL

W przypadku minirobotów, osprzęt sensoryczny zajmuje często dużą objętość, prawie równą wielkości samego minirobota, co zwiększa zarówno jego wymiary jak i koszt. Poza tym energetyczne oraz informacyjne łącza pomiędzy sensorami a jednostką sterującą minirobota obciążają strukturę mechaniczną, co wpływa na jego zwrotność. Aby zminimalizować te niedogodności w artykule przedstawiono koncepcję wirtualnych sensorów zilustrowaną na przykładzie pneumatycznego minirobota kroczącego sterowanego za pomocą adaptacyjnego programu, który bazuje na wirtualnym sensorze zbliżenia i kierunku.