Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Nonlinearity Correction in Dynamic Measuring Devices Using Neural Network Models

Al Rawashdeh Laith Ahmed Mustafa, Zakharov Igor Petrovitch, Zaporozhets Oleg Vasyliovych

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2020

|

R. 24, nr 4

57--60

EN

A neural network compensator for the nonlinearity of a dynamic measuring instrument is proposed, which allows restoring the value of the measured input signal. The inverse model of a nonlinear dynamic measuring device is implemented based on a three-layer perceptron supplemented by delay lines of input signals. The properties of the proposed neural network compensator are studied through simulation computer modelling using various types of calibration input signals for the training of an artificial neural network.

PL

Zaproponowano kompensator sieci neuronowej dla nieliniowości dynamicznego przyrządu pomiarowego, który umożliwia odtworzenie wartości mierzonego sygnału wejściowego. Odwrotny model nieliniowego dynamicznego urządzenia pomiarowego realizowany jest w oparciu o trójwarstwowy perceptron uzupełniony o linie opóźniające sygnałów wejściowych. Właściwości proponowanego kompensatora sieci neuronowej są badane poprzez symulacyjne modelowanie komputerowe z wykorzystaniem różnego rodzaju sygnałów wejściowych kalibracji do uczenia sztucznej sieci neuronowej.

2

Decoupling control for permanent magnet in-wheel motor using internal model control based on back-propagation neural network inverse system

Li Y., Zhang B., Xu X.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2018

|

Vol. 66, nr 6

961--972

EN

The permanent magnet in-wheel motor (PMIWM) is a nonlinear, multivariable, strongly coupled and highly complex system. The key to the development and application of the PMIWM consists in the improvement of its control accuracy and dynamic performance. In order to effectively decouple the PMIWM, this paper presents a novel internal model control (IMC) approach based on the back-propagation neural network inverse (BPNNI) control method. First, theoretical analysis is conducted to show the existence of the PMIWM inverse system, to be modeled mathematically. The inverse system approximated and identified by the back-propagation neural network (BPNN) constitutes the back-propagation neural network inverse (BPNNI) system. Then, by cascading the BPNNI system on the left side of the original PMIWM system, a new decoupling, pseudo-linear system is established. Moreover, the 2-DOF internal model control (IMC) method is employed to design the extra closed-loop controller that further improves disturbance rejection and robustness of the whole system. Consequently, the proposed decoupling control approach incorporates the advantages of both the BPNNI and the IMC. Effectiveness of thus proposed control approach is verified by means of simulation and real-time hardware-in-the-loop (HIL) experiments.

3

Korekcja wpływu wielkości dodatkowych dla czujników nieselektywnych w oparciu o model o zmiennych współczynnikach

Urzędniczok H.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2012

|

R. 88, nr 10b

110-113

PL

Wykorzystanie najnowszych technologii w konstrukcji nowoczesnych czujników mikroelektronicznych, chemicznych i biologicznych pozwala rozszerzyć obszar ich pomiarowych zastosowań. Silna nieliniowość charakterystyk oraz znaczna wrażliwość na wpływ wielkości dodatkowych, nie podlegających pomiarowi, a jedynie określających warunki w których pomiar jest wykonywany pozostaje jednak ciągle istotną wadą tych czujników. W artykule opisano sposób korekcji tego rodzaju wpływu w oparciu o aproksymację charakterystyk przetwarzania modelem o zmiennych współczynnikach. Skuteczność korekcji sprawdzono w zastosowaniu do czujnika stężenia gazu w mieszaninie gazowej.

EN

Contemporarily worked out sensors have very wide possibilities of application in various fields of measurements of physical quantities or chemical and biological parameters. However, in spite constructors' efforts, the transfer curve of such sensors usually is considerably nonlinear and sensitivity for additional quantities is significant. To apply such sensors in gas concentration measurement transducers some effective correction methods are required. A simple method based on model with variable coefficients is described in this paper. An example its application to correct influence of temperature and humidity for a gas measuring transducer based on Figaro TGS2442 carbon monoxide sensor is given.

4

Wyznaczanie stężeń gazów dla matrycowych nieselektywnych czujników gazów

Urzędniczok H.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2010

|

R. 86, nr 10

118-121

PL

Opisano i porównano cztery metody wyznaczania końcowego wyniku pomiaru przy wykorzystaniu w torze pomiarowym czujników nieliniowych i jednocześnie nieselektywnych, (wrażliwych na wielkości dodatkowe). Jako modele charakterystyk odtwarzania oraz modele wpływu wielkości dodatkowych przyjęto wielomiany maksymalnie 2 stopnia. Skuteczność proponowanych metod sprawdzono przy wykorzystaniu danych eksperymentalnych uzyskanych dla matrycowego przetwornika stężeń gazów w mieszaninach, w którym wykorzystano czujniki metanu TGS2611 i dwutlenku węgla TGS5042 oraz czujniki wilgotności i temperatury.

EN

In spite of progress in theory and technology of sensors, especially gas sensors, there is still difficult to obtain good metrological properties of them. The most important disadvantages are nonlinearity of transfer curve and quite big sensitivity for additional quantities, mainly temperature, humidity but also other gases in case of gas sensors (i.e. non-selectivity). To apply such sensors in gas concentration measurement transducers some effective methods of measurand reconstruction are required. There are described and compared four numerical methods in this article. The general assumption was that as well the main inverse transfer characteristic as the influence characteristics are described by the polynomials of order not higher than two. The first method does not include correction of additional quantities influence and was included only to compare with other methods result. Efficiency of proposed methods was tested using set of data obtain experimentally for two kind of multi-component (matrix) gas sensors based on Taguchi sensors and integrated temperature and humidity sensor. In conclusion was stated that it is possible to reach quite good efficiency of correction when a multiplicative inverse model of sensor is used, described by 18 coefficient (the 3-rd method). In this case the calibration procedure is rather laborious, but a procedure of coefficient determination and correction procedure are quite simple. Efficiency of the 4-th method is very high, but determination of inverse model coefficients is very complicated.

5

A model-based approach to the forward and inverse problems in spirometry

Polak A. G.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2008

|

Vol. 28, no. 1

41-57

EN

The respiratory system is one of the most essential systems sustaining human life. Its complexity raises, however, serious difficulties when one is trying to analyse the lung structure or function experimentally. An alternative approach consists in conducting research via mathematical modelling. This paper reviews the most essential model-based approaches to the so-called forward and inverse problems in spirometry, focusing on research the author has been involved in. A few selected results achieved with the aid of the mathematical models of the forced expiration illustrate the state of the art, and current challenging issues in modelling the respiratory system are depicted.

6

Identification of beam boundary conditions in ill-posed problem

Majkut L.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2006

|

Vol. 44 nr 1

91-105

EN

The purpose of the study is demonstration of the possibility of identification of boundary conditions in an ill-posed problem. The problem is understood as determination of four constants necessary for a description of functions of forced vibration amplitudes from three equations. To this end, the Singular Value Decomposition (SVD) algorithm is used. After determining the amplitudes of forced vibration, elasticity coefficients of supports can be calculated from the equations describing the boundary conditions. Verification of the obtained mathematical model (elastically supported Bernoulli-Euler's beam) was done by comparing natural frequencies obtained from analytical and numerical models, and analysing the correlation of forced vibration amplitude vectors for different excitation frequencies.

PL

Praca dotyczy identyfikacji warunków brzegowych belki w przypadkach, w których nie ma możliwości uzyskania pełnej informacji o układzie. Niepełna informacja wynika, w rozważanym w pracy przypadku, z problemu wyznaczenia czterech stałych całkowania, niezbędnych do opisania funkcji amplitud drgań wymuszonych belki, z trzech równań. Do tego celu \\rykorzystano algorytm rozkładu macierzy względem wartości szczególnych (Bingular Value Decomposition). Po wyznaczeniu stałych całkowania i funkcji amplitud drgań wymuszonych, uogólnione współczynniki sprężystości podparcia wyznaczono z równań opisujących warunki brzegowe. Weryfikacji tak uzyskanego modelu matematycznego dokonano poprzez porównanie częstości drgań własnych i wyznaczenie współczynników korelacji wektorów drgań wymuszonych.

7

Computer-aided evaluation of a new interrupter algorithm in respiratory mechanics measurement

Jabłoński I., Mroczka J.

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2006

|

Vol. 26, no. 3

33-47

EN

The fIow interrupter technique is an attractive method of respiratory mechanics measurement. Lack of reliable algorithms for processing of the data measured as well as a low level of the routine informativity schemes disqualify the method as a useful tool in clinical and diagnostic practice. The theoretical basis of the enhanced interrupter technique (EIT) prepared by the authors is a chance to change the role of the technique in the set of available measurement methods. In the report, computer investigations showing an advantage of EIT over the most popular methods of the postocclusional data analysis, characterised in literature, are presented. Beside the evidence of an improvement of the basic algorithm informativity, also an increased accuracy of the results in the simulation experiment organised by the authors has been shown.

8

Wybrane zastosowania sztucznej inteligencji w diagnostyce technicznej

Moczulski W.

Problemy Eksploatacji

|

2005

|

nr 3

93--105

PL

Przedmiotem referatu są zastosowania sztucznej inteligencji w określonej dziedzinie, jaką jest diagnostyka techniczna. W praktycznych zadaniach diagnostyki technicznej celowe jest wyodrębnienie podmiotu, przez który rozumiany będzie bądź człowiek-diagnosta, bądź sztuczny układ diagnozujący. Głównym celem postępowania ("diagnostycznego") jest ocena stanu (technicznego) obiektu diagnozowania. Działanie to wymaga zgromadzenia odpowiedniej wiedzy i/lub doświadczenia. Może ono być bądź to wspomagane, bądź wręcz realizowane, przez odpowiedni system bazujący na wiedzy (ang. Knowledge-based system). Budowa takich systemów, a zwłaszcza budowa ich baz wiedzy, jest ważną gałęzią sztucznej inteligencji.

EN

The paper deals with several issues concerning applications of Artificial Intelligence (AI) in technical diagnostics. The applications were selected with respect to research work carried out in the Department of Fundamentals of Machinery Design, Silesian University of Technology at Gliwice, Poland. Main tasks of technical diagnostics of objects (machinery and equipment) and processes are briefly discussed. Further on, some arbitrary selected applications are described. Apart from the first application that focuses on acquisition of procedural and declarative knowledge from domain experts, all remaining ones are connected with knowledge acquisition from databases containing either examples obtained during simulations, or collected from real machinery and processes. Diagnostic inverse models are means of diagnostic concluding. The models are usually trained on simulation data. Belief network is other means of efficient modeling diagnostic relations that allows representing and dealing with uncertainty. An important contribution to classification yield diagnostic multimodels and multilevel models, both of them making possible application of local models, and then combining responses of component models. Recently, approximate models of processes become important, with special attention paid to different soft modeling methods. It is shown that classical machine learning methods may be efficiently employed for knowledge acquisition from examples. However, since many databases accessible from monitoring systems contain unclassified though quite valuable data, applications of new methodology of knowledge discovery in databases are very promising. Finally, a comprehensive application - a diagnostic expert system - is discussed. The paper concludes with short discussion about the role that AI should play in technical diagnostics in the future, and some issues that become potential subjects of prospective research.

9

Kształtowanie charakterystyk dynamicznych belek. Drgania wymuszone

Majkut L., Marczuk R.

Mechanika / Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica

|

2004

|

T. 23, z. 4

513-519

PL

Jak powszechnie wiadomo, drgania wywoływane przez pracujące urządzenia mają niekorzystny wpływ na warunki ich eksploatacji. Jedną z metod obniżenia częstotliwości i amplitudy drgań jest modyfikacja struktury układu. W pracy [6] przedstawiono wpływ modyfikacji strukturalnej belki, w postaci dodatkowej masy skupionej, na jej drgania własne. Dodatkowa masa skupiona powoduje obniżenie pierwszej częstości drgań własnych oraz obniżenie drugiej częstości i przesunięcie węzła drgań dla tej częstości. Wartościami tymi można w pewien sposób sterować, uzyskując zakładane parametry układu (odpowiednią wartość pierwszej częstości położenia węzła drugiej postaci drgań). W tym celu zaproponowano model odwrotny układu, szczegółowo opisany w publikami [6J.

EN

Vibrations propagation is disadvantageous for the sake of machines reliability and, first of all, human organism. In order to vibration isolation is obtained such a technical specification, which decrease a freąuency and amplitude of vibration. Previous paper [6] presented how to obtain descreasing of frequency and amplitude of vibration by beam's structural modification in free vibration case. Structural modification by additional mass, changes the dynamie characteristic, besides this decreasing of first and second eigenfrequences, and shift vibration node of second eigenfunction. In order to analysis of additional mass and it location influence on eigenfrequency an inverse model of beam was worked out, in detail described in [6]. Also in this work the inverse model of beam is used. This time in forced vibration case.

10

Real-time diagnostic expert systems

Cholewa W.

Computer Assisted Mechanics and Engineering Sciences

|

2002

|

Vol. 9, No. 1

21-40

EN

The aim of the paper is to point out the most important factors that should be taken into account during the designing of expert systems for technical diagnostics and advanced condition monitoring. The first such factor is the proper design of unified databases. It was assumed that discussed system consists of a network of coexisting and related nodes containing active statements looking for an equilibrium state. Such network represents a diagnostic model. Diagnostic models describe the relations between observed symptoms and their causes, i.e. the technical states of the object. Direct specification of such models is difficult due to the complex nature of state-symptom relations. An interesting idea is connected with example based inverse diagnostic models. Suggested solutions simplify the development and reduce maintenance costs for the whole system. A very important benefit for industrial application is the opportunity to arrange an incremental development of the final diagnostic expert system.

11

Metody doskonalenia odwrotnych modeli diagnostycznych

Klimek A.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Śląska

|

1999

|

z. 134

1-154

PL

Celem niniejszej pracy było opracowanie i zweryfikowanie metod umożliwiających doskonalenie modeli pozwalających na wnioskowanie o stanie technicznym obiektu na podstawie obserwowanych symptomów. Opisano metodę pozwalającą na wyznaczenie i doskonalenie rozpatrywanych modeli, nazywanych modelami odwrotnymi, w wyniku odwracania znanych i zweryfikowanych doświadczalnie teoretycznych modeli obiektów, które umożliwiają wyznaczanie technikami numerycznymi obserwowanych symptomów jako skutków zadawanych stanów technicznych. W pracy rozpatrywane były trzy kierunki doskonalenia rozpatrywanych modeli: 1.- przez wybór postaci modelu - zwrócono szczególną uwagę na stosowanie lokalnych modeli odwrotnych wyznaczanych za pomocą algorytmów wielowymiarowej interpolacji; 2.- przez wybór liczby i rodzaju cech wejściowych modelu - dokonano przeglądu wybranych metod wyboru cech ze względu na rozpatrywane zadanie wyznaczania modelu odwrotnego; 3.- przez odpowiednią aktualizację zbioru przykładów. Trzeciemu kierunkowi doskonalenia rozpatrywanych modeli poświęcono szczególną uwagę. Podkreślono, że doskonalenie globalnego modelu odwrotnego jest nieracjonalne z powodu konieczności rozpatrywania wielowymiarowych przestrzeni symptomów oraz stanów. Pokazano oryginalny algorytm adaptacyjnego sterowania badaniami symulacyjnymi, zmierzający do doskonalenia lokalnych modeli odwrotnych skutecznie wyznaczanych za pomocą algorytmów wielowymiarowej interpolacji. Dla potrzeb weryfikacji zaproponowanej metody adaptacyjnego sterowania badaniami symulacyjnymi rozpatrywano także mikrostanowisko pomiarowe. Otrzymane wyniki potwierdzają możliwość doskonalenia diagnostycznych modeli przez odpowiednią aktualizację zbioru przykładów. Obliczenia w ramach wykonanych badań prowadzono w rozproszonym środowisku obliczeniowym. Opracowane metody postępowania mogą być stosowane do oceny stanu technicznego dużych turbozespołów, których modele numeryczne mogą być realizowane na komputerach w wybranych ośrodkach badawczych, podczas gdy dane określające aktualne wartości cech sygnałów diagnostycznych mogą być wyznaczane w sąsiedztwie obiektu.

EN

The purpose of dissertation was elaboration and verification of methods enabling improvement of models allowing for diagnostic inference (determination states of machines on the ground of observed symptoms). Also, a method to define and improve such models was described throughout the course of work. The models of interest are the so-called inverse diagnostic models. They can be identified given a set of experimentally verified models of investigated objects. Clearly, the inversion is based on a set of state-to-symptom examples. In this work the author has considered three ways of improvement of the models by: 1.determining an explicit (analytical) form of the models; 2.investigating specific properties of input data sets; 3.updating a set of examples. The latter, in the author's opinion, deserves a particular attention and needs to be treated as such; improving diagnostic models by means of the global approach is very unlikely to succeed. Instead, a local model may serve as a reasonable and elegant alternative. The original algorithm of adaptation control of simulation enabling for improvement of inverse diagnostic models by updating set of examples was also presented. For the purpose of verification method for adaptive control of simulating the behaviour of a rotor system was considered. Obtained results confirm possibility of improvement of inverse diagnostic models by updating set of examples. Investigation were carried out in distributed environment what is very practical. The numerical models could be developed by the research team whereas real-life symptoms could come from the object, e.g. turbine/generator set in a power plant.

12

Identyfikacja relacji diagnostycznych przez odwracanie modeli obiektów

Klimek A.

Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej / Politechnika Śląska

|

1998

|

z. 6

175-180

PL

W referacie opisano sposób identyfikacji relacji diagnostycznych przez odwracanie modeli obiektów. Przeprowadzono dyskusje na temat planowania badań symulacyjnych dla potrzeb generowania oraz doskonalenia diagnostycznych modeli odwrotnych, W celu optymalizacji jakości wyznaczanego modelu odwrotnego zaproponowano metody sterowania badaniami symulacyjnymi oraz zaproponowano miarę pozwalającą na określenie jakości wyznaczanego modelu odwrotnego.

EN

In this paper a method of identification of diagnostic relation by inverting of numerical model of objects was described. Planing of simulation in order to generate of inverse diagnostic models was discussed, Method of optimization quality of inverse diagnostic models was illustrated. Quality factor for determination quality of inverse diagnostic models was defined.