DIAGNOZOWANIE TORU POMIAROWEGO W ROZPROSZONYCH SYSTEMACH KONTROLI

Transkrypt

1 DIAGNOZOWANIE TORU POMIAROWEGO W ROZPROSZONYCH SYSTEMACH KONTROLI Mirosław WITOŚ Wstęp Charakterystyka problemu Koncepcja rozwiązania problemu Algorytm Przykłady Podsumowanie

2 WSTĘP - IDEA DIAGNOZOWANIA Kompleksowa analiza stanu technicznego obiektu Układu paliwowego silnika Układu łożyskowania Drgań łopatek sprężarki Maksymalne ograniczenie liczby obserwatorów procesu Odwzorowanie chwilowych parametrów pracy obiektu i w przestrzeni stanu, ograniczonej przez zdefiniowany wektor stanu REGUŁA WNIOSKOWANIA dpar dt i d Par 1,,...,m CV Par,, i TS OBIEKT ZDATNY i dt gdzie, CV WEKTOR STANU TS WARUNKI TECHNICZNE

3 SYSTEM DIAGNOSTYCZNY SNDŁ-1b/SPŁ-b NOŚNIK SYMPTOMÓW n j n j j const CODE j ANALIZA DRGAŃ ŁOPATEK SPRĘŻARKI j Bj Sj SYSTEM EKSPERTOWY UKŁADU PALIWOWEGO ANALIZA RUCHU WIRNIKA

4 DOŚWIADCZENIA EKSPLOATACYJNE Eksploatacja systemu SNDŁ-1b/SPŁ-b wykazała możliwość CZYNNEGO ingerowania w poziom ryzyka uszkodzenia silnika SO-3, wynikający z: zdarzeń losowymi (ptaki, oblodzenie), jakości systemu eksploatacji silnika. Zmniejszono m.in. liczebność: - usterek wykrywanych w locie ( > 90%), - błędów regulacji układu paliwowego ( > 85%). ADAPTACJA METODY DIAGNOZOWANIA DO OCENY STANU TECHNICZNEGO INNYCH TYPÓW SILNIKÓW LOTNICZYCH

5 ROZSZERZONY OBIEKT BADAŃ DSS TSO n = f(dss) SO-3 (TS-11 Iskra ) K-15 (I- Iryda ) AŁ-1F3 (Su-) DSS TSO DTSO n 1 = f(dss) n = f(dss, f d ) R-11, R-13, R-5 (MiG-1) DSS DSM TSŚ TSŚm n 1 =f(dss) n =f(dss, DSM) M-601T (PZL-130 ORLIK ) PZL-10W (W-3 SOKÓŁ ) TW3-117 (Mi-14, Mi-4)

6 MODEL MATEMATYCZNY DSS DSM SILNIK n 1 =f(dss) n =f(dss, DSM) Y 1(s) Y (s) G G 11 1 (s) (s) G G 1 (s) (s) X X 1 (s) (s) Diagnozowanie wszystkich typów silników lotniczych wymaga posiadania przez operatora: uniwersalnej, dwukanałowej aparatury pomiarowej (o zmiennej konfiguracji toru pomiarowego) podstawowych danych skalujących model obiektu

7 STRUKTURA TORU POMIAROWEGO z PME w w t Bi t Trunc t 60NF f MZI Zmienne ustawiane przez operatorów RSK: I w przełożenie pomiędzy wirnikiem silnika i nadajnikiem prędkości obrotowej (typ silnika i PME) Z liczba znaczników fazy na jeden obrót nadajnika N dzielnik impulsów bramkujących M dzielnik impulsów zegarowych F g częstotliwość generatora wzorcowego (F g = 10 MHz) :N :M licznik F g G t z g ω B Z 1 n

8 ROZPROSZONY SYSTEM KONTROLI OPERATOR_1 OPERATOR_ Obiekt_1 Konfiguracja toru pomiar. Internet Dane o obiekcie_nr Program Obiekt_ Rejestrator Nośnik danych Odtwarzacz up Obiekt_N Teletransmisja km Diagnoza Błędne działanie operatora_1 i/lub operatora_ wpływa na koszt pozyskania wiarygodnej diagnozy

9 ANALIZA PROBLEMU Pomiar (szyfrowanie) n 1 C T1 60NF MZI g ω OPERATOR_1 Analiza (deszyfracja) 60NF g n CT MZI ω OPERATOR_ n C Ti dn dt C Ti 10 j j j1 j1 Diagnoza nie jest obarczona błędami operatorów (n 1 = n ), gdy zmienne C T1 i C T mają jednakową i żądaną wartość

10 ETAP 1 - NORMOWANIE SYGNAŁU Normowanie sygnału pomiarowego względem maksymalnej prędkości obrotowej silnika ( min ) n i min i dn dt min i i i1 i1 W wyniku normowania sygnału pomiarowego wyeliminowano z równań stałe skalujące C Ti Możliwe jest analizowanie odwzorowania fazowego silnika bez znajomości jego typu i konfiguracji toru pomiarowego

11 ETAP IDENTYFIKACJA OBIEKTU BADAŃ Na tym etapie wyznacza się: minimalną wartość kodu licznika min wartości ekstremalne B Tmin, B Tmax zmiennej pomocniczej B T j j j1 j1 ekstremalne wartości pochodnej prędkości obrotowej maksymalne wartości kodu licznika maxa, maxd dla dodatnich i ujemnych wartości B T Wyznaczone wielkości odwzorowują właściwości dynamiczne silnika oraz program jego zasilania

12 ETAP 3 ZOBRAZOWANIE UNORMOWANEGO PORTETU FAZOWEGO SILNIKA W celu zwiększenia rozdzielczości zobrazowania graficznego portretu fazowego silnika wprowadzono normowanie zmiennej B T względem wartości ekstremalnych B TmaxA (B T > 0) i B TmaxD (B T < 0) x < 0, 1> y <-1, 1> Podczas generowania obrazu wyznaczane są cechy charakterystyczne konturu

13 UWAGI DO ETAPU 3 Nie jest możliwe korzystanie z danych ilościowych opisujących dany typ silnika, co wynika m.in. z: możliwości przetwarzania danych niezgodnych z WT kontroli: n max wykonano tylko rejestrację rozruchu/wyłączenia silnika lub niepełną próbę silnika B TmaxA i/lub B TmaxD nie wykonano rejestracji akceleracji i/lub deceleracji wpływu warunków otoczenia na kształt konturu i położenie punktów charakterystycznych Brak fazy rozruchu i wyłączenia A dn/dt B A B C C Silnik SO-3 E D D E Wpływ T h F F G J H I n

14 UWAGI DO ETAPU 3 - c.d. Dla samolotów wielosilnikowych należy uwzględnić dodatkowo wpływ istniejących różnic wartości momentu rozruchowego i oporów wnoszonych przez agregaty silnikowe i płatowcowe (różnica przełożenia). d n dn a a1 a0n M N (t) MS (t) M dt dt F (t) RD-33L RD-33P

15 ETAP 4 - IDENTYFIKACJA OBIEKTU KONTROLI K-15 RD-33 AŁ-1F3 M-601T Portret fazowy silnika/śmigła jest linią papilarną, która umożliwia automatyczne identyfikowanie źródła danych

16 ETAP 5 - ANALIZA PROGRAMU PRÓBY d n dn a a1 a0n M N (t) MS (t) M dt dt F (t) Wpływ różnicy stałych czasowych wirnika i procesu spalania DSS DSS

17 ETAP 6 WERYFIKACJA USTAWIENIA TORU POMIAROWEGO w :N z PME w t Bi :M licznik F g G t z C T 60NF MZI g ω Czy zmienna C T jest równa C TS (WT silnika)? Jeżeli nie - identyfikuj źródło błędu uwzględniając że: Z, N, M C I w, F g R

18 ETAP 7 EKSPERTOWE DIAGNOZOWANIE OBIEKTU KONTROLI ZOBRAZOWANIE DYNAMIKI SILNIKA SO-3 OBIEKTYWNA EKSPERTYZA

19 PODSTAWOWY ALGORYTM Start Konfiguracja N EOF T Kod EKSPERTYZA Korekta błędów n, Dn Zobrazowanie Dn=f(n) Punkty charakterystyczne Ostrzeżenia Dziennik pracy Koniec

20 ZMODYFIKOWANY ALGORYTM Start ręczna Korekta niemożliwa Aut. Konfiguracja Kod Analiza błędu N Typ_OK Korekta błędów min B Tmin, B Tmax maxa, maxd Podstawowy algorytm N EOF Koniec

21 PODSUMOWANIE OBIEKT Operator_1 STEROWANIE UAK POMIAR Operator_3 DIAGNOZA Operator_ Najsłabszym ogniwem systemu antropotechnicznego jest CZŁOWIEK

22 PODSUMOWANIE - c.d. 1. W celu zwiększenia odporności RSK na błędy operatorów, celowym jest uzupełnić istniejące procedury wstępnej weryfikacji danych o zaproponowany algorytm.. Właściwości dynamiczne kontrolowanego obiektu przydatna są również w klasycznych systemach kontrolno - pomiarowych. W tym przypadku można wykorzystać je do: oceny stanu technicznego toru pomiarowego, automatycznego przeskalowania danych pomiarowych do nowej konfiguracji systemu. 3. Do precyzyjnej ekstrakcji i identyfikacji cech obrazu można wykorzystać zdolności skojarzeniowe sieci neuronowej.

23 DIAGNOZOWANIE TORU POMIAROWEGO W ROZPROSZONYCH SYSTEMACH KONTROLI DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ Mirosław WITOŚ Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych ul. Księcia Bolesława 6, Warszawa mirekwit@afit.polbox.pl