DIAGNOSTYKA NAPĘDÓW ELEKTRYCZNYCH W OPARCIU O STRUKTURY OBSERWATORÓW ODSPRZĘGAJĄCYCH

Podobne dokumenty
SYNTEZA PRZEKSZTAŁTNIKOWEGO UKŁADU STEROWANIA AUTONOMICZNYM GENERATOREM INDUKCYJNYM. CZĘŚĆ II BADANIA SYMULACYJNE

LABORATORIUM PODSTAW AUTOMATYKI

Programowanie nieliniowe optymalizacja funkcji wielu zmiennych

19. Wybrane układy regulacji Korekcja nieliniowa układów. Przykład K s 2. Rys Schemat blokowy układu oryginalnego

x 1 x 2 x 3 x n w 1 w 2 Σ w 3 w n x 1 x 2 x 1 XOR x (x A, y A ) y A x A

OCENA JAKOŚCI PROCESU LOGISTYCZNEGO PRZEDSIĘBIORSTWA PRZEMYSŁOWEGO METODĄ UOGÓLNIONEGO PARAMETRU CZĘŚĆ I. 1. Wprowadzenie

Plan wyk y ł k adu Mózg ludzki a komputer Komputer Mózg Jednostki obliczeniowe Jednostki pami Czas operacji Czas transmisji Liczba aktywacji/s

Tematyka prac doktorskich 1. Bezczujnikowe sterowanie oraz estymacja parametrów maszyn wielofazowych zasilanych przekształtnikowo

KONCEPCJA NEURONOWEGO DETEKTORA USZKODZEŃ CZUJNIKA PRĘDKOŚCI DLA UKŁADÓW NAPĘDOWYCH Z SILNIKIEM INDUKCYJNYM STEROWANYCH METODĄ POLOWO ZORIENTOWANĄ

ANALIZA WPŁYWU USZKODZEŃ CZUJNIKÓW PRĄDU STOJANA NA PRACĘ WEKTOROWEGO UKŁADU NAPĘDOWEGO KONCEPCJA UKŁADU ODPORNEGO

ANALIZA MOŻLIWOŚCI NORMALIZACJI WARTOŚCI SKŁADOWYCH TRÓJCHROMATYCZNYCH Z WYKORZYSTANIEM PRZEKSZTAŁCENIA NIELINIOWEGO

Badanie zależności cech

Stanisław Cichocki. Natalia Nehrebecka. Zajęcia 1-2

UKŁADY JEDNOWYMIAROWE. Część III UKŁADY NIELINIOWE

Cykl III ćwiczenie 3. Temat: Badanie układów logicznych

Realizacja funkcji przełączających

KATEDRA AUTOMATYKI, BIOMECHANIKI I MECHATRONIKI. Komputerowe Laboratorium Mechaniki 2M135 / 2M31. L a bora t o rium n r 6 TEMAT:

UKŁADY NAPĘDOWE Z SILNIKAMI INDUKCYJNYMI STEROWANE METODAMI WEKTOROWYMI DFOC ORAZ DTC-SVM ODPORNE NA USZKODZENIA PRZEMIENNIKA CZĘSTOTLIWOŚCI

Wektory. P. F. Góra. rok akademicki

Optyka Fourierowska. Wykład 7 Filtracja przestrzenna

Elementy cyfrowe i układy logiczne

ZWARCIE POMIAROWE JAKO METODA WYKRYWANIA USZKODZEŃ KLATKI WIRNIKA SILNIKA INDUKCYJNEGO

WPŁYW USZKODZENIA TRANZYSTORA IGBT PRZEKSZTAŁTNIKA CZĘSTOTLIWOŚCI NA PRACĘ NAPĘDU INDUKCYJNEGO

Sztuczne sieci neuronowe

PRZETWARZANIE I UŻYTKOWANIE ENERGII ELEKTRYCZNEJ

Pomiar bezpośredni przyrządem wskazówkowym elektromechanicznym

Równania różniczkowe cząstkowe

25. RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE PIERWSZEGO RZĘDU. y +y tgx=sinx

Zasady budowania prognoz ekonometrycznych

Systemy przetwarzania sygnałów

ELEMENTY TEORII ZBIORÓW ROZMYTYCH

ANALIZA SYMPTOMÓW USZKODZEŃ ŁĄCZNIKÓW TRANZYSTOROWYCH FALOWNIKA NAPIĘCIA W NAPĘDZIE INDUKCYJNYM

Politechnika Warszawska Instytut Automatyki i Robotyki. Prof. dr hab. inż. Jan Maciej Kościelny PODSTAWY AUTOMATYKI

Macierze normalne. D : Dowolną macierz kwadratową można zapisać w postaci A = B + ic gdzie ( ) B = A + A B = A + A = ( A + A)

KRYTERIA DOBORU PARAMETRU DIAGNOSTYCZNEGO NA POTRZEBY DIAGNOSTYKI OKRĘTOWEGO SILNIKA SPALINOWEGO

Motto. Czy to nie zabawne, że ci sami ludzie, którzy śmieją się z science fiction, słuchają prognoz pogody oraz ekonomistów? (K.

Elementy algebry i analizy matematycznej II

(rachunek różniczkowy dot. funkcji ciągłych)

MATEMATYKA POZIOM ROZSZERZONY PRZYKŁADOWY ZESTAW ZADAŃ NR 1. Czas pracy 150 minut

METODA DIAGNOSTYKI USZKODZEŃ ELEKTRYCZNYCH SILNIKA RELUKTANCYJNEGO PRZEŁĄCZALNEGO

ZASTOSOWANIE RUCHOMEJ WARTOŚCI SKUTECZNEJ PRĄDU DO DIAGNOSTYKI SILNIKÓW INDUKCYJNYCH KLATKOWYCH

SENSORYKA. 1. Wstęp, wprowadzenie do czujników do czujników. systemów pomiarowych

PODSTAWOWE POJĘCIA OPTYMALIZACJI [M. Ostwald: Podstawy optymalizacji konstrukcji, Wyd. Politechniki Poznańskiej, 2005]

STABILNOŚĆ OBSERWATORÓW O NIEPROPORCJONALNYCH SPRZĘŻENIACH ZWROTNYCH NA PRZYKŁADZIE OBSERWATORÓW STRUMIENI MAGNETYCZNYCH SILNIKA INDUKCYJNEGO

11. CZWÓRNIKI KLASYFIKACJA, RÓWNANIA

Metody Eulera i Eulera-Cauchy'ego rozwiązywania równań różniczkowych zwyczajnych. y 3 := x 2 (1) ( ) Rozwiązanie dokładne równania (1) (2)

ANALIZA MOŻLIWOŚCI ZASTOSOWANIA ŁOŻYSKA MAGNETYCZNEGO W APLIKACJACH LOTNICZYCH

Metody prognozowania: Jakość prognoz Wprowadzenie (1) 6. Oszacowanie przypuszczalnej trafności prognozy

RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE WYKŁAD 3

Równania różniczkowe cząstkowe

12. FUNKCJE WIELU ZMIENNYCH. z = x + y jest R 2, natomiast jej

WIELOETAPOWY PROCES DIAGNOSTYKI UKŁADÓW NAPĘDOWYCH

Automatyka. Treść wykładów: Układ kombinacyjny AND. Układ sekwencyjny synchroniczny. Układ sekwencyjny asynchroniczny. Układ sekwencyjny synchroniczny

Wydział Elektryczny. Katedra Automatyki i Elektroniki. Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych z przedmiotu: TECHNIKA CYFROWA 2 TS1C

EGZAMIN GIMNAZJALNY W ROKU SZKOLNYM 2011/2012

Bezczujnikowa diagnostyka uszkodzeń mechanicznych w przekształtnikowym napędzie elektrycznym

ANALIZA WRAŻLIWOŚCI WYBRANYCH ESTYMATORÓW ZMIENNYCH STANU NA BŁĘDNĄ IDENTYFIKACJĘ PARAMETRÓW SCHEMATU ZASTĘPCZEGO SILNIKA INDUKCYJNEGO

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Zastosowanie algorytmu identyfikacji rezystancji wirnika do diagnostyki silnika indukcyjnego w czasie rzeczywistym

Rysunek 1-1. Przykładowy zbiór klasyczny (nierozmyty) oraz jego funkcja przynale żności.

ANALIZA WYBRANYCH DETEKTORÓW USZKODZEŃ CZUJNIKA PRĘDKOŚCI KĄTOWEJ W NAPĘDACH Z SILNIKAMI INDUKCYJNYMI

Ć w i c z e n i e K 2 b

WYKORZYSTANIE SZTUCZNYCH SIECI NEUROOWYCH DO DIAGNOSTYKI WIRNIKA SILNIKA INDUKCYJNEGO W UKŁADZIE STEROWANIA POLOWO-ZORIENTOWANEGO

Y AUT AU OMA OM T A YKI

VIII. ZBIÓR PRZYKŁADOWYCH ZADAŃ MATURALNYCH

Nowe technologie poprawy jakości obrazu w OTVC LCD BRAVIA firmy Sony

ZASTOSOWANIE ROZSZERZONEGO OBSERWATORA STANU I PARAMETRÓW DO WYKRYWANIA USZKODZEŃ UZWOJENIA WIRNIKA ORAZ STOJANA SILNIKA INDUKCYJNEGO

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY

Podstawy Automatyki. Człowiek- najlepsza inwestycja. Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

f x f y f, jest 4, mianowicie f = f xx f xy f yx

ORGANIZACJA TRANSPORTU PUBLICZNEGO W METROPOLII ZATOKI GDAŃSKIEJ STAN ISTNIEJĄCY I KIERUNKI ROZWOJU

Przedziały ufności i testy parametrów. Przedziały ufności dla średniej odpowiedzi. Interwały prognoz (dla przyszłych obserwacji)

Tematy prac dyplomowych w Katedrze Awioniki i Sterowania Studia I stopnia (inżynierskie)

WPŁYW EKSCENTRYCZNOŚCI STATYCZNEJ WIRNIKA I NIEJEDNAKOWEGO NAMAGNESOWANIA MAGNESÓW NA POSTAĆ DEFORMACJI STOJANA W SILNIKU BLDC

PL B1. Sposób regulacji prędkości obrotowej silnika asynchronicznego zasilanego z falownika napięcia z filtrem silnikowym

Analiza układu wektorowego sterowania silnikiem indukcyjnym z uszkodzonymi prętami klatki wirnika

BADANIA SYMULACYJNE SILNIKÓW RELUKTANCYJNYCH PRZEŁĄCZALNYCH PRZEZNACZONYCH DO NAPĘDU WYSOKOOBROTOWEGO

Diagnostyka silnika indukcyjnego z wykorzystaniem dostępnych napięć stojana

Detekcja asymetrii szczeliny powietrznej w generatorze ze wzbudzeniem od magnesów trwałych, bazująca na analizie częstotliwościowej prądu

5.3. Analiza maskowania przez kompaktory IED-MISR oraz IET-MISR wybranych uszkodzeń sieci połączeń Podsumowanie rozdziału

ZJAWISKA W OBWODACH TŁUMIĄCYCH PODCZAS ZAKŁÓCEŃ PRACY TURBOGENERATORA

ZASTOSOWANIE WIELOKROKOWEJ PROCEDURY NUMERYCZNEGO CAŁKOWANIA W OBSERWATORZE PRĘDKOŚCI KĄTOWEJ SILNIKA INDUKCYJNEGO

Tematy prac dyplomowych w Katedrze Awioniki i Sterowania. Studia: I stopnia (inżynierskie)

MODULACJA WEKTOROWA 3-POZIOMOWEGO FALOWNIKA NAPIĘCIA ZREALIZOWANA PRZY UŻYCIU UKŁADU TMS320F2812

Diagnostyka ukladów napedowych

Diagnostyka procesów i jej zadania

Równania różniczkowe

Obserwatory stanu, zasada separowalności i regulator LQG

Automatyka. Treść wykładów: Układ sekwencyjny synchroniczny. Układ kombinacyjny AND. Układ sekwencyjny asynchroniczny. Układ sekwencyjny synchroniczny

Funkcje wielu zmiennych

4. EKSPLOATACJA UKŁADU NAPĘD ZWROTNICOWY ROZJAZD. DEFINICJA SIŁ W UKŁADZIE Siła nastawcza Siła trzymania

ZASTOSOWANIE SIECI NEURONOWYCH W BEZCZUJNIKOWYM UKŁADZIE NAPĘDOWYM Z POŁĄCZENIEM SPRĘŻYSTYM

Ć w i c z e n i e K 1

PROJEKTOWANIE BAZ REGUŁ

Przenoszenie niepewności

Warsztat pracy matematyka

WPŁYW WARUNKÓW BRZEGOWYCH NA FORMĘ ODKSZTAŁCEŃ DRGAŃ WŁASNYCH I WYMUSZONYCH STOJANA SILNIKA BLDC ANALIZA NUMERYCZNA

Cel zajęć: Program zajęć:

Określenie maksymalnego kosztu naprawy pojazdu

Eliminacja drgań w układach o słabym tłumieniu przy zastosowaniu filtru wejściowego (Input Shaping Filter)

Transkrypt:

Zeszt Problemowe Maszn Elektrczne Nr 72/2005 113 Wojciech Jarzna Politechnika Lubelska, Lublin DIAGNOSTYKA NAPĘDÓW ELEKTRYZNYH W OPARIU O STRUKTURY OSERWATORÓW ODSPRZĘGAJĄYH DIAGNOSIS OF ELETRI DRIVE SYSTEMS ASED ON DEOUPLED OSERVERS Abstract: The paper presents method of diagnosis which make possible fast and precision evaluation of technical state of electrical drive sstems in a real-time mode. Inefficiencies are represented b failure signals, whose sources can be input, structure and output faults. The main accent is focused on possible application of observer procedures which can decouple fault signals during estimation of sstem variables. The calculated products of computed and measured variables determine diagnostic residuals which can precisel indicate a source of failure. Diagnostic observers filter unknown epected signals of selected faults and from the other hand, the taken into account an influence of these faults through implementation of controlled feedback loop. 1. Wprowadzenie Potrzeba zachowania wsokich parametrów jakościowch oraz wmagania uzskania dobrch wskaźników efektwności produkcji, stwarzają konieczność wkonwania diagnoz układu napędowego bez jego zatrzmwania. Do najczęściej stosowanch metod diagnostcznch zalicza się: o układ monitorowania, o układ ekspertowe, o specjalistczne stanowiska badawcze. Układ monitorowania charakterzują się dużą liczbą osprzętu pomiarowego i rejestrującego. Sgnał alarmowe generowane są w przpadkach przekroczenia rejestrowanch wielkości a deczję o kwalifikacji zdarzenia podejmuje człowiek - ekspert. Doposażenie tego tpu układów w bazę reguł i sstem wnioskowania czni go autonomicznm, klasfikując taki układ do sstemów ekspertowch. Szczególne znaczenie w napędzie elektrcznm zskał specjalistczne stanowiska badawcze wkorzstujące metod analiz częstotliwościowej. Metod te mają szerokie zastosowanie do identfikacji niesmetrii elektrcznch, magnetcznch i kinetcznch. azują one na szczegółowch wnikach badań analitcznosmulacjnch złożonch modeli matematcznch bądź modeli fizcznch maszn elektrcznch i maszn roboczch. Na ich podstawie określane są widma częstotliwościowe wbranch wielkości pomiarowch. Metod te znalazł szerokie zastosowanie w diagnostce silników elektrcznch [3, 6, 9, 10], układów masznowch [9] i przekształtników energoelektronicznch [1]. Wmienione metod są skuteczne do identfikacji uszkodzeń, którch rozpoznanie nie wmaga szbkiej odpowiedzi, tj. odpowiedzi w czasie akceptowalnm przez przekształtniki energoelektroniczne oraz układ sterowania i regulacji (z reguł rzędu ~10 0 10 1 ms). Ponadto, takie rozwiązania są drogie i najczęściej realizowane indwidualnie dla potrzeb konkretnego napędu elektrcznego. W związku z tm, poszukiwania nowej metod diagnostcznej skierowano w kierunku wkorzstania struktur znanch z układów automatcznej regulacji. Interesujące własności zaobserwowano stosując estmator i obserwator z wejściami odsprzęgającmi. Ich wbrane własności przedstawiono w niniejszm artkule. 2. Idea układów diagnostcznch z obserwatorami odsprzęgającmi Struktur obliczeniowe obserwatorów zmiennch stanu pozwalają odtworzć niedostępne pomiarowo wielkości lub skontrolować poprawność wbranch przebiegów przejściowch. Zastosowanie ich w układach diagnostcznch ogranicza konieczność stosowania specjalistcznej aparatur pomiarowej, zwiększając tm samm niezawodność funkcjonowania układu. W odróżnieniu od sprzętowch sstemów monitorowania, obliczeniowe układ diagnostczne wkorzstują liczne procedur matematczne i różnorodne narzędzia przetwarza-

114 Zeszt Problemowe Maszn Elektrczne Nr 72/2005 nia. Sposób realizacji tch procedur zależ w dużej mierze od wmagań w zakresie szbkości przetwarzania danch. W wielu przpadkach zmienne obliczeniowe konstruuje się z uwzględnieniem potrzeb układu sterowania. Układ takie muszą wówczas spełniać ostre wmagania prac w czasie rzeczwistm oraz wmagania obsługi algortmów regulacji i procedur wnioskowania. Trudne do spełnienia warunki czasowe, układ takie realizują w oparciu o sstem procesorów sgnałowch oraz poprzez zastosowanie metod równoległego przetwarzania danch w sieciach neuronowch [12]. Wielkości wejściowe {u i Elektrczn układ napędow Obserwator nieznanch wejść r 1 r 2 r r Wielkości wjściowe { k zujniki pomiarowe lok diagnostczn Deczja diagnostczna Rs.1. Ogólna struktura układu diagnostcznego z analitcznm odtwarzaniem wbranch zmiennch za pomocą algortmów obserwatorów odsprzęgającch Szczególną właściwością tch układów jest możliwość odsprzęgania ich względem wbranch cech odtwarzanego sstemu. Ogranicza się w ten sposób wrażliwość układu obliczeniowego na określone tp uszkodzeń zewnętrznch lub wewnętrznch. Uzskanie takich właściwości zależ od wzajemnej struktur macierz transpozcji wejść lub wjść oraz macierz sterowań i macierz stanu. Formuł matematczne zastosowanch obserwatorów oparte są o algortm zmiennch stanu. Niezmiernie istotną sprawą jest reprezentacja uszkodzeń diagnozowanego obiektu. iorąc pod uwagę wpłw badanego uszkodzenia na model matematczn, wróżnia się uszkodzenia proste addtwne i uszkodzenia złożone multiplikatwne. Uszkodzenia addtwne przedstawia się jako dodatkowe sgnał na sumatorach wejść lub wjść. Pod względem fizcznm mogą one obejmować międz innmi uszkodzenia układów zasilania oraz uszkodzenia czujników pomiarowch. Uszkodzenia multiplikatwne mają złożon wpłw na postać matematczną. Jedną z form reprezentacji tch uszkodzeń jest zmiana struktur macierz stanu. Równoznaczne jest to z pojawieniem się dodatkowch nieliniowch oddziałwań względem wbranch zmiennch stanu. Graficzne reprezentacje przedstawianch opisów ilustruje rs.2. f u A A Rs.2. Sgnałowa reprezentacja uszkodzeń układu napędowego modelowanego układem równań stanu. Do modelowania stanów przejściowch, w prezentowanej metodzie, wkorzstuje się modele matematczne układu napędowego bazujące na równaniach różniczkowch zmiennch stanu. Warunkiem ograniczającm złożoność modeli jest czas wkonwania obliczeń smulacjnch. Zapewnienie działania sstemu diagnostcznego układu napędowego w warunkach czasu rzeczwistego jest jednm z podstawowch wmagań badanch struktur diagnostcznch. Powoduje to konieczność stosowania takich procedur modelującch, które nie będą powodować opóźnień w działaniu układu przekształtnikowego oraz układu automatcznej regulacji. Z konieczności operują one ograniczoną liczbą zmiennch. Ich charakterstczną cechą jest wkorzstwanie metod i technik obliczeniowch stosowanch w teorii sterowania. iorąc pod uwagę wmienione względ, opis matematczn nie może bć zbt rozbudowan a zjawiska drugorzędne, dla badanch własności diagnostcznch, są pomijane. Ponadto, dzięki problemowemu ukierunkowaniu badań tlko dla określonch tpów uszkodzeń, modele diagnostczne zachowują dużą selektwność na wróżnione awarie. Ich charakterstczną cechą, wnikającą z doboru układów równań, jest mała wrażliwość na zakłócenia i efekt dodatkowe związane ze złożonm oddziałwaniem elektromagnetcznm stojana i wirnika. f

Zeszt Problemowe Maszn Elektrczne Nr 72/2005 115 Zapis równań stanu dla tego modelu uwzględnia: zmianę wielkości wmuszającch wrażoną przez iloczn f, gdzie f określa uszkodzenia wejścia, które względem układu napędowego mają addtwn charakter. Na uszkodzenia te składają się uszkodzenia torów zewnętrznch f a lub uszkodzenia struktur wejścia (1): f ( t ) = f a ( t ) + u( t ) (1) zmianę struktur układu zapiswaną jako dodatkową macierz stanu A, reprezentującą uszkodzenia struktur diagnozowanch elementów układu napędowego. Równania stanu diagnozowanego obiektu wrazić można zależnościami (2). & ( = ( A + A) ( + u( + f ( = ( + f ( ( Uszkodzenia wjścia (3) określa się podobnie jak wcześniej zdefinowane uszkodzenia wejściowe: f (2) ( t ) = f ( t ) + ( t ) (3) a Przedstawion model uwzględnia zmianę warunków działania układu napędowego. Zmienione warunki odpowiadać mogą awarjnm stanom prac jego podzespołów. elem obliczeń numercznch jest określenie, które z modelowanch źródeł jest aktwne, a które nie zmieniło swoich parametrów początkowch. Problem te można rozwiązać międz innmi stosując obserwator odsprzęgające, którch zasad konstruowania przedstawiono poniżej. 3. Warunki odsprzęgania od wbranch uszkodzeń Istotną własnością takich układów jest możliwość odsprzęgania obliczanch estmat od niedokładności parametrcznej modelu spowodowanej nieliniowością układu, błędną identfikacją obiektu cz nawet powstałą awarią jednego z diagnozowanch elementów. Podstawą do realizacji wżej wmienionch wmagań jest ogóln schemat obliczeń obserwatora Luenbergera [7, 8, 11]. Szczegółowe własności, odpowiadające za odsprzęganie zakłóceń, uzskano dzięki technikom obserwatorów nieznanch wejść i obserwatorów odpornch na fluktuacje parametrów układu [2, 4, 5]. Jedną z metod uzskiwania informacji nadmiarowej (redundancjnej) jest numerczne jej odtwarzanie. Odtwarzanie takie można zrealizować w strukturze obserwatora odsprzężonego. Jego struktura przedstawiona jest na rs.3. Α ( f ( f ( u( Układ napędow ( T K r( H z( F z( ( Obserwator diagnostczn ( Rs.3. Układ napędow z obserwatorem nieznanch wejść

116 Zeszt Problemowe Maszn Elektrczne Nr 72/2005 W przpadku braku zakłóceń i niewstępowania awarii, projektowan obserwator reprezentowan przez wektor z(, a obliczon na podstawie tego wektora uchb diagnostczn (residuum diagnostczne) r( powinien bć zbieżn do zera. Własność taka jest możliwa do uzskania dzięki wprowadzeniu dodatkowch macierz transpozcji dla wielkości wejściowch T i dla wielkości wjściowch H, które umożliwiają odsprzężenie obserwatora od nieznanch zakłóceń. Przjmując, że wektorem stanu obserwatora jest wektor z(, równania przedstawić można za pomocą zapisu (4) [2]. z& ( = F( z( + K ( + Tu( ˆ( = z( + H ( ˆ( = ˆ( r( = ( ˆ( lim e( = lim( ( ˆ( ) = 0 lim r( = lim( ( ˆ( ) = 0 (4) Wielkością wjściową obserwatora jest wektor residuum diagnostcznego r( należące do przestrzeni stanów awarjnch R k, któr określa aktualn stan diagnozowanch cech układu napędowego. 3.1. Zasad rozpoznawania uszkodzeń Wznaczając wektor obserwatora diagnostcznego z( oraz estmatę wektora wjścia ŷ( zakłada się, że dla sprawnego układu napędowego różnica wektorów zmiennch stanu i estmat zmiennch stanu, jak również różnica wektorów wjścia i estmat wjścia, są zbieżne do zera. Definiuje je zależność (5). (5) Analizując uzskane wniki, ze względu na warunki diagnozowania, wróżnia się trz przpadki, dla którch uchb diagnostczn r( jest zbieżn do zera (6). 1) brak uszkodzen { A, f, f =0 2) znane są rzeczwiste wartości { A, f, f lim r( = 0 3)obserwator jest niezależn od nieznanch wartości { A, f, f, ale znan jest wpłw uszkodzen na podstawie wników pomiarów (6) W pierwszm przpadku diagnozowan układ jest woln od uszkodzeń i istotnch zakłóceń, które mogą wpłnąć na wnik obliczeń modelu. W przpadku różnic sgnałów zadającch na wejściu układu napędowego i układu obserwatora oraz dsponowania nieadekwatnm modelem, uchb e( i r( wskażą niezerowe wartości. Wjątkiem jest przpadek drugi, w którm założono istnienie dobrze zidentfikowanch, popartch szczegółowmi informacjami, uszkodzeń. W konsekwencji diagnostka takiego układu jest już zbędna. Trzeci przpadek wkorzstwan jest w modelach z odsprzęganiem uszkodzeń. Nie dsponując informacją o zaistniałch uszkodzeniach, można uzskać zbieżn do zera uchb diagnostczn poprzez selektwną filtrację wejść i sprzężeń zwrotnch. Wznaczając wektor obserwatora diagnostcznego z( oraz estmatę wektora wjścia ŷ( zakłada się, że dla sprawnego układu napędowego różnica wektorów zmiennch stanu i estmat zmiennch stanu, jak również różnica wektorów wjścia i estmat wjścia, są zbieżne do zera. 3.2. Zasad odsprzęgania obserwatora Jedną z metod stosowaną prz poszukiwaniu możliwości selektwnej identfikacji uszkodzeń jest konstrukcja obserwatora odpornego na określone tp zakłóceń i awarii. echą takiego obserwatora jest brak wrażliwości na określone zmian sgnałów addtwnch i błęd modelowania. Realizacja schematu obliczeniowego obserwatora diagnostcznego, zgodnie z wzorami (4.2) oraz rs.4.1, umożliwia uzskanie takich własności. Uszkodzenia toru wejściowego mogą bć odsprzężone, jeżeli odpowiednie wiersze macierz transpozcji T lub ilocznu macierz T będą ortogonalne względem kolumn macierz sterowań (7). T = 0 (7) Macierz transpozcji wejścia T, w takim przpadku. pełni rolę filtru dla określonej pozcji wektora wmuszeń a macierz sprzężeń zwrotnch K dostarcza wmaganch informacji o rzeczwistch cechach układu napędowego. Należ zwrócić uwagę, że poprzez sprzężenie zwrotne przekazwana jest informacja o rzeczwistm układzie wraz ze wszstkimi zakłóceniami i uszkodzeniami. Ponadto, sprzę-

Zeszt Problemowe Maszn Elektrczne Nr 72/2005 117 żenie zwrotne K kierunkowo wzmacnia lub osłabia niektóre z cech układu, znacząco wpłwając na dnamikę i amplitudę uchbu diagnostcznego. Analogicznie, odsprzężenie od określonch uszkodzeń tpu strukturalnego może bć weliminowane, jeżeli spełniona będzie zależność (8). T A = 0 F 1 = TA K (FH K 2 ) = 0 (I H) = 0 (8) Ab weliminować wpłw określonch wjść na odtwarzan wektor wjścia, macierz sprzężeń zwrotnch K wraża się jako sumę K=K 1 +K 2, prz czm warunek macierz stanu obserwatora określa się na podstawie zależności (9), (9) a warunek odsprzężenia od błędów pomiarowch warunek (10). (10) Warunki odsprzężenia układu obliczeniowego od błędów dnamicznch toru pomiarowego określa natomiast formuła (11). (11) Należ zwrócić uwagę, że wmienione cech eliminujące wpłw poszczególnch źródeł zakłóceń projektuje się indwidualnie dla różnch obserwatorów. Tm samm uzskuje się wmaganą selektwność i wrażliwość na uszkodzenia. 5. Podsumowanie adania ekspermentalne przeprowadzono w układzie ze zmiennoprzecinkowm procesorem TMS32031. Ich realizacja wmagała zastosowania modeli matematcznch spełniającch funkcje estmatorów i obserwatorów odsprzęgającch. Uzskane rezultat dał obiecujące perspektw dla dalszch prac badawczch, które mogą bć zastosowane w praktce. 6. Literatura [1]. olopion A., Rognon J.P., Roe D.: The use of microprocessors for control and fault detection of electronic power converters. ontribution to safet and maintainabilit. IFA ontrol in Power Electronics and Electrical Drives. Lausanne, Switzerland 1983. [2]. hen Jie, Patton R.J.: Robust model-based fault diagnosis for dnamic sstems. Kluwer Academic Publishers, 1999. [3]. Dierżanowski A., Hickiewicz J., Szmaniec S., Wach P.: Diagnostka układów napędowch wspomagana komputerowo. Z.N. WSI w Opolu, Seria Elektrka z.32, 1991. [4]. Isermann R., alle P.: Trends in the application of model-based fault detection and diagnosis of technical processes. ontrol Engineering Practice, Vol.5. 1997 Pergamon. [5]. Jarzna W.: Diagnostka w czasie rzeczwistm układu napędowego. Komitet Elektrotechniki PAN. Seria Postęp Napędu Elektrcznego I Energoelektroniki. Z.50. 2003 [6]. Jarzna W.: Diagnostic characteristics of aial flu in an induction machine. IEE Int. onference on Electric Machines and Drives. U.K., September 1995. IEE Publication No. 412. [7]. Luenberger D.G.: An introduction to observers. IEEE Trans. On Autom. ontrol. V.16, No.6,1971. [8]. Orłowska-Kowalska T.: Obserwator zmiennch stanu i parametrów w układach sterowania silników indukcjnch klatkowch. Prace Insttutu Układów Elektromasznowch Politechniki Wrocławskiej. Wrocław 1990. [9]. Penman J., De M.N., Tait A.J., ran W.E.: ondition monitoring of electrical drives. IEE Proceedings, vol.133, Pt., No.3, 1986. [10]. Sobczk T., Weinreb K.: A general approach to on-line current-based diagnostics of induction motors. XXXII Międznarodowe Smpozjum Maszn Elektrcznch, Kraków 1996. [11]. Tarantino Rocco, Szigeti Ferenc, olina_morles Eliezer: Generalized Luenberger Observer-ased Fault-Detection Filter Design: An Industrial Application. ontrol Engineering Practice 8. 2000. Pergamon. [12]. Yasuhiko Dote, Hoft R.G.: ontrol and diagnosis for ac drives and UPS sstems using soft computing. Proceedings of P Nagaoka 97. Prezentowane wniki opracowane został w znacznej mierze podczas realizacji projektu badawczego KN 8T10A 027 19 pt.: Szczegółowe opracowanie metod identfikacji cech diagnostcznch w układzie napędowm z silnikiem indukcjnm.