Обзор литературы и постановка задачи
Описание метода диагностики отказов
Основные принципы диагностики отказов, основанной на использовании моделей
Моделирование систем с отказами
Общая структура формирования рассогласования в диагностике отказов, основанной на моделях
Выявляемость отказов
Фиксирование направления вектора рассогласования
Техники формирования рассогласования
Формирование рассогласований, не чувствительных к возмущениям и ошибкам линеаризации
Проектирование наблюдателей при неизвестном входе
Проверяем условие равенства рангов для Е и СЕ: если ранг(СЕ)≠ранг(Е) наблюдатель не существует, переходим к пункту 10
Схемы надежной изоляции отказов датчиков
Диагностика отказов системы регулирования уровня жидкости в баке
Моделирование датчиков
Проектирование системы диагностики отказов
Моделирование отказов в Vissime
Изоляция отказов
Диагностика отказов с помощью наблюдателей при неизвестном входе
Основные выводы и результаты
Требования к ПЭВМ
Требования к помещениям для работы с ПЭВМ
Пожарная безопасность
Расчет параметров событий сетевого графика
Расчет параметров работ сетевого графика
Расчет стоимостных параметров сетевого графика
Навигация
Диагностика отказов с помощью наблюдателей при неизвестном входе
Диагностика отказов системы регулирования уровня в баке
135054
знака
16
таблиц
63
изображения
3.4. Диагностика отказов с помощью наблюдателей при неизвестном входе
Использование данных наблюдателей позволяет сформировать сигналы рассогласования устойчивые к неопределенностям системы. В данном случае в качестве таких неопределенностей будем рассматривать ошибки линеаризации и внешнее возмущение Q1(t). Система (3.26) с этими неопределенностями будет иметь вид:
(3.75)
В соответствии с пунктом 4.1.12 все неизвестные входные составляющие представим в виде неизвестного входного вектора:
. (3.76)
Матрицу неизвестного входа Е будем считать известной и равной:
.
Для выполнения диагностики с помощью наблюдателей при неизвестном входе будем использовать следующее описание системы с отказами:
(3.77)
где матрицы А, В, С, R1 и R2 определены при описании системы с отказами (3.26).
3.4.1. Выявление отказов
Для выявления всех рассматриваемых отказов достаточно построить один наблюдатель при неизвестном входе (рисунок 3.26). Проектирование этого наблюдателя выполнено помощью алгоритма, описанного в 2.3.9. На основе этого наблюдателя получим следующий формирователь рассогласования:
(3.78)
Реакции данного вектора на все рассматриваемые отказы представлены на рисунках (3.27)-(3.29). На этих рисунках введены следующие обозначения:
1 – отказ исполнительного механизма;
2 – утечка в баке;
3 – отказ задвижки;
4 – отказ датчика уровня h2;
5 – отказ датчика положения.
Из рисунков видно, что каждый из отказов вызывает
Рис. 3.26. Выявление отказов с помощью наблюдателя при неизвестном входе
Рис. 3.27. Реакция рассогласования r1(t) на отказы
Рис. 3.28. Реакция рассогласования r2(t) на отказы
Рис. 3.29. Реакция рассогласования r3(t) на отказы
3.4.2. Изоляция отказов
Изоляция отказов датчиков
Изоляцию отказов датчиков будем выполнять с помощью формирования группы рассогласований Франка (2.4.2). Для этого в соответствии с процедурой проектирования (2.4.1) построим два наблюдателя:
- наблюдатель нечувствительный к отказу датчика положения задвижки (3.);
- наблюдатель нечувствительный к отказу датчика уровня (3. +1).
(3.79)
(3.80)
Каждый из формирователей рассогласования формирует вектора рассогласования rs1(t)=[ rs11(t); rs12(t)] и rs3(t)=[ rs31(t); rs32(t)]. Для выполнения изоляции отказов достаточно использовать по одному из элементов данных векторов. Выберем в качестве рассогласований:
rs1(t)=rs12(t)=y1(t)- 
. (3.81)
rs3(t)=rs31(t)=y2(t)- 
. (3.82)
Схема изоляции отказов датчиков изображена на рисунке 3.30.
Рис. 3.30. Схема изоляции отказов датчиков
Изоляция отказов объекта управления и исполнительного механизма
Изоляцию отказов объекта управления и исполнительного механизма будем выполнять с помощью нейронной сети.
Выберем двухслойную нейронную сеть с прямыми связями. Сеть будет иметь 3 входа(рассогласования r1, r2, r3, формирователь (3.89)) и 3 выхода, соответствующие трем отказам. Функции активации нейронов сети установим логарифмическими сигмоидальными. Для обучения используем алгоритм с обратным распространением ошибки Левенберга-Маккварта.
Эта нейронная сеть будет классифицировать образцы рассогласований r1, r2, r3 в соответствии с типом отказа (утечка в баке, отказ задвижки или отказ исполнительного механизма).
Для обучения сети проводится ряд экспериментов: на модели имитаторе системы устанавливаются различные значения величин отказов δО1, δО2, и δИМ в диапазоне их изменения, получаемые при этом установившиеся значения рассогласований r1, r2, r3 запоминаются и затем используются в качестве образцов для обучения сети. Кроме того, обучение сети так же проводится на образцах, соответствующих безотказному режиму работы системы.
Построенная сеть имеет три выходных сигнала. Устанавливается, что выходные значения этих сигналов могут изменяться в пределах от 0 до 1. Значение близкое к «0» соответствует отсутствию отказа, значение «1» - отказу. Если на обоих выходах сети устанавливается значение близкое к нулю, то объект управления работает в безотказном режиме. При обучении сети использовалась таблица 3.6.
Таблица 3.6.
Обучение сети
| Отказы | выход 1 | выход 2 | выход 3 |
| утечка в баке 1, fc1 | 1 | 0 | 0 |
| отказ задвижки, fc2 | 0 | 1 | 1 |
| отказ исполнительного механизма | 0 | 0 | 1 |
На рисунках 3.30 – 3.35 представлены выходы нейронной сети при рассматриваемых отказах.
Рис. 3.30. Реакция выходов сети на утечку в баке
Рис.3.31. Реакция выходов сети на отказ задвижки
Рис. 3.32. Реакция выходов сети на отказ исполнительного механизма
Рис. 3.33. Реакция выходов сети на отказ утечку в баке (зарождающийся отказ)
Рис. 3.34. Реакция выходов сети на отказ задвижки (зарождающийся отказ)
Похожие работы
... ). Подпрограмма завершена, управление передается назад вызывавшему модулю. 6. Технико-экономическое обоснование 6.1 Пути снижения затрат за счет внедрения системы Внедрение автоматической системы управления маслонапорной установкой гидроэлектростанции решает следующие задачи - Полностью автоматическая система управления маслонапорной установкой не требует участия человека ...
... К. Сатпаева» для просмотра и ввода информации системы оперативно-диспетчерского контроля и управления, создаваемые на Visual Basic. Специфика используемого в системе оперативно-диспетчерского контроля и управления РГП «Канал им. К. Сатпаева» ПО такая, что разработка ПО, как таковая, может производиться только при создании самой системы. Применяемое ПО является полуфабрикатом. Основная задача ...
... его инфраструктуры, а также выполнения международных обязательств по поставкам газа. 1.3 Роль договора в регулировании отношений по поставкам газа Определяя газоснабжение одной из форм энергоснабжения, законодатель ставит перед юристами-практиками трудноразрешимую задачу об определении правовой природы соответствующего договора, поскольку далее указывает, что газоснабжение представляет ...
... изолировать себя от земли (стоять на сухих досках, деревянной лестнице и т.д.). Билет № 4. ИТР ответственные за безопасную эксплуатацию ТПУ и ТС 1. Требования к персоналу. Обучение и работа с персоналом Лица, принимаемые на работу по обслуживанию теплопотребляющих установок и тепловых сетей, должны пройти предварительный медицинский осмотр и в дальнейшем проходить его периодически в ...
0 комментариев