Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Fault detection and isolation for power electronic systems featuring parameter uncertainty

Juszczyk W., Kich Z.R., Zając M.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2003

|

Z. 218

61-78

EN

An assumption was made in this paper that monitoring both the converter and its control means actually continuous formulation (i.e. repeatedly) of diagnoses of their states automatically via a suitable computer diagnostic system. In other words it is diagnosing on-line carried out in real time. The authors assume that mainly the operating signals are used for diagnostic purposes since it is not recommendable to disturb the process with any additional test signals. This paper presents a fault detection and isolation scheme for systems with modeling uncertainties where not all the state variables are measurable. The proposed fault diagnosis architecture consists of a fault detection estimator and a set of isolation estimators. Each estimator corresponds to a specific fault type. Employing orthogonal transforms made it possible to depict the power electronics state variable in terms of appropriate linear combination of base functions, so far approximated by a time set. There were families of binary orthogonal Walsh and Haar functions used in the investigation. The presented approach may be considered a numeric-analytical method. The investigation of power electronic converter signals was carried out using fast processing algorithms.

PL

W pracy przyjęto, że monitorowanie przekształtnika i jego sterowania jest prowadzone w sposób ciągły (cyklicznie) poprzez automatyczne formułowanie diagnoz jego stanu przez komputerowy system diagnostyczny. Innymi słowy diagnozowanie jest prowadzane w czasie rzeczywistym. Autorzy zakładali, że jako sygnały diagnostyczne użyte będą sygnały procesu, ponieważ wprowadzanie dodatkowych sygnałów testowych mogło by zakłócać jego dynamikę. Praca przedstawia układ wykrywania i lokalizacji uszkodzeń układu energoelektronicznego zawierającego niedokładnie określone parametry przy braku możliwości pomiaru wszystkich zmiennych stanu. Zaproponowana architektura diagnostyki uszkodzeń obejmuje estymator ich wykrywania oraz zbiór estymatorów lokalizacji. Każdy estymator lokalizacji odpowiada konkretnemu typowi uszkodzenia. Zastosowanie przekształceń ortogonalnych umożliwia przedstawienie zmiennej stanu układu energoelektronicznego w postaci odpowiednich kombinacji liniowej funkcji bazowych, dotychczas aproksymowanej szeregiem czasowym. W badaniach zastosowano rodziny binarnych funkcji ortogonalnych Walsha i Haara. Opisane podejście można zaliczyć do metod analityczno - numerycznych. Badanie własności sygnałów przekształtników energoelektronicznych przeprowadzono w oparciu o opracowane przez autorów algorytmy szybkich przekształceń.

2

Fault detection in power electronics systems based on qualitative and quantitative models

Juszczyk W., Kich Z.R., Zając M.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2002

|

Z. 211

167-202

EN

It is assumed in this paper that monitoring both the converter and its control states means continuous formulation (i.e. in a repeatable way) of a diagnosis of the plant's state automatically via a suitable computer diagnostic system. In other words it is on-line diagnosing carried out in real time. The authors assume that mainly the operating signals are used for diagnostic purposes since it is not recommendable to disturb the process with any additional test signals. Implementation of the orthogonal expansion made it possible to depict the system state approximated by a sequence of its values' observations in a form of some linear combination of basic functions. Complete families of binary orthogonal Walsh and Haar functions are emploed. The employed research methods may be considered numeric-analytical ones. The investigation of the signal properties in power electronics inverters was carried out using fast processing algorithms (both in serial and parallel modes). Along with the simulational modeling the presented approach made it possible to execute a complex fault detection and isolation for a typical arrangement of the inverter. The fast transform algorithm used in this paper is based on the Haar matrix factorization.

PL

Przyjęto, że monitorowanie stanu wybranego przekształtnika i jego układu sterowania jest powtarzalnym cyklicznie w sposób automatyczny komputerowym formułowaniem diagnoz o jego stanie. Innymi słowy jest to diagnozowanie prowadzone na bieżąco w czasie rzeczywistym. Autorzy założyli, że do celów diagnostyki układów energoelektronicznych wykorzystywane są głównie sygnały robocze, niewskazanym jest bowiem zakłócanie procesu dodatkowymi sygnałami testowymi. Przedstawione typowe schematy możliwych testów diagnostycznych używanych do oceny własności wybranych sygnałów przekształtnika, oraz sklasyfikowano spotykane w literaturze metody detekcji uszkodzeń, które mogą znaleźć zastosowanie do oceny niezawodności działania podobnych układów energoelektronicznych. Przedstawiono schemat blokowy procesu monitorowania przekształtnika. Szczególną uwagę zwrócono na przyczyny istnienia opóźnień czasowych powstawania symptomów. Sklasyfikowano czynniki od których zależą te opóźnienia. Zaproponowano formalizację opisu stanu pracy przekształtnika i opisu możliwych testów diagnostycznych. Do badań wybrano testy oparte na zastosowaniu analizy spektralnej sygnałów. Obiektem badań był typowy prostownik sterowany. Zastosowanie teorii rozwinięć ortogonalnych umożliwiło przedstawienie stanu układu aproksymowanego ciągiem obserwacji jego wartości w postaci pewnej kombinacji liniowej funkcji bazowych. W badaniach zastosowano pełne rodziny binarnych funkcji ortogonalnych Walsha i Haara. Użyty w tej pracy algorytm szybkiego przekształcenia oparto na faktoryzacji macierzy Haara. Zastosowane metody badawcze można zaliczyć do metod numeryczno-analitycznych. Badania własności sygnałów prostownika przeprowadzono w oparciu o wykorzystanie szybkich algorytmów przetwarzania (w wersjach szeregowej i równoległej). Wykazały one swą przydatność dla formułowania diagnoz o miejscach i zakresach pojawiania się typowych uszkodzeń w zasilaniu, sterowaniu czy też obciążeniu prostownika. W połączeniu z modelowaniem symulacyjnym prezentowane podejście pozwoliło na przeprowadzenie kompleksowego procesu detekcji i lokalizacji uszkodzeń dla typowego układu prostownika sterowanego.

3

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

Juszczyk W., Kich Z.R., Zając M.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2000

|

Z. 206

5-37

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.

4

Investigation of selected control architectures for electric drives employing parallel processing

Juszczyk W., Kich Z.R., Zając M.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

1999

|

Z. 200

75-97

EN

The paper discusses several typical parallel control structures for induction motor drives. The authors present the description of a concept of the parallel simulation method. Presented is also a sample parallel control system for a direct frequency converter fed induction motor employing parallel architecture. As the most characteristic feature of the proposed solutions the authors point out flexible configuration of the proposed transputer hardware and programmable functionality of its modules. The presented method makes it possible to construct effective software tools needed in computer aided design of control networks, when implementing sequential methods does not lead to satisfactory results.

PL

Praca obejmuje problemy typowych struktur sterowania silnikiem indukcyjnym wykorzystujących przetwarzanie równoległe. Autorzy przedstawili opis koncepcji wybranej metody symulacji równoległej. W dalszej części pracy zaprezentowali system sterowania bezpośredniego przemiennika częstotliwości zasilającego silnik indukcyjny, posiadający architekturę równoległą. Jako najbardziej charakterystyczne własności proponowanych rozwiązań autorzy uznali elastyczność konfiguracji prezentowanego systemu obliczeniowego, zbudowanego na transputerach, a także funkcjonalność programową jego modułów. Pokazane rozwiązania pozwalają na konstruowanie efektownych narzędzi programowych wykorzystywanych przy komputerowym wspomaganiu projektowania systemów sterowania napędów w przypadkach, gdy zastosowanie metod sekwencyjnych nie daje zadowalających rezultatów.