DE29700028U1 - Selbstdiagnostizierendes Gerät mit Fuzzy-Neuro-Logik-Diagnoseeinrichtung - Google Patents
Selbstdiagnostizierendes Gerät mit Fuzzy-Neuro-Logik-DiagnoseeinrichtungInfo
- Publication number
- DE29700028U1 DE29700028U1 DE29700028U DE29700028U DE29700028U1 DE 29700028 U1 DE29700028 U1 DE 29700028U1 DE 29700028 U DE29700028 U DE 29700028U DE 29700028 U DE29700028 U DE 29700028U DE 29700028 U1 DE29700028 U1 DE 29700028U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- fuzzy
- evaluation device
- implanted
- normal
- rules
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 claims description 14
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- 230000006399 behavior Effects 0.000 claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 2
- 238000001845 vibrational spectrum Methods 0.000 claims 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 24
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 5
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/0265—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric the criterion being a learning criterion
- G05B13/0285—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric the criterion being a learning criterion using neural networks and fuzzy logic
-
- G—PHYSICS
- G07—CHECKING-DEVICES
- G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- G07C3/00—Registering or indicating the condition or the working of machines or other apparatus, other than vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Fuzzy Systems (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Devices For Executing Special Programs (AREA)
- Test And Diagnosis Of Digital Computers (AREA)
Description
GR 96 Q 5163
Beschreibung
Selbstdiagnostizierendes Gerät mit Fuzzy-Neuro-Logik-Diagnoseeinrichtung
5
5
Die Erfindung betrifft ein Gerät (insbesondere ein Gerät mit rotierenden Teilen, die durch eine Welle angetrieben werden),
das über eine eigene Fehlerdiagnoseeinrichtung verfügt. Die Fehlerdiagnose erfolgt durch Bewertung von Betriebsgrößen
mittels Fuzzy-Logik.
Schwingungsprobleme und mechanische Schäden an Geräten mit rotierenden Teilen, wie z.B. Großpumpen, lassen leistungsfähige
Überwachungssysteme zur Früherkennuncj- mechanischer Veränderungen
sinnvoll erscheinen. Zur Ermittlung der für die Diagnosezwecke erforderlichen Meßdaten eignen sich vorzugsweise
- die Drehzahl der die rotierenden Teile antreibenden Welle 20
- die aus dem Schwingungsweg der Welle, in zwei Richtungen jeweils um 90a zueinander versetzt gemessenen, ableitbaren
Kennwerte Betrag und Phase der ersten bis zur fünften harmonischen Schwingung, Betrag und Frequenz des Whirls, sowie
die spektrale Restenergie
- die aus den Schwinggeschwindigkeiten am Gehäuse, gemessen in jeweils zwei um 90a zueinander versetzte Richtungen, ableitbaren
Kennwerte Betrag und Phase der ersten bis fünften harmonischen Schwingung, sowie die spektrale Restenergie.
Zur Diagnose von Fehlfunktionen eines rotierenden Gerätes ist es erforderlich, die ermittelten Meßdaten mit einer Kenngröße
zu vergleichen. In dem DDR-Wirtschaftspatent DD 221 550 Al
wird ein Ermittlungsverfahren zur Bestimmung der Diagnosekenngröße
angegeben. Die Kenngröße wird dabei als nach einer
GR 96 G 5163
bestimmten Formel berechneter Mittelwert aller Signalanteile im breitbandigen Frequenzbereich normiert.
In neuerer Zeit wird es bevorzugt, Maschinenkennwerte mittels Fuzzy-Regeln zu bewerten. Dabei ist bekannt, daß ein Fuzzy-System
in ein neuronales Netzwerk überführt und nach einem Lernvorgang zurück überführt wird. Durch diesen Lernvorgang
werden die Parameter des Fuzzy-Systems an die Maschinenkennwerte angepaßt. Der Nachteil dieser Vorgehensweise besteht
darin, daß der Fuzzy jeweils neu justiert werden muß, wenn sich die Kennwerte des Gerätes gemäß den Betriebsbedingungen
ändern. Auch scheint eine Übertragung des Fuzzy-Systems der Diagnoseeinrichtung auf ändere typgleiche Geräte nicht möglich
zu sein.
Aufgabe der Erfindung ist es, für ein solches Gerät eine auf Fuzzy-Logik basierende Diagnose- und Zustandsüberwachungseinrichtung
bereitzustellen. Diese Aufgabe ist gelöst durch die Merkmale des Anspruchs &Ggr;. Bevorzugte Weiterbildungen sind in
0 den Unteransprüchen angegeben.
Insbesondere verfügt das Gerät erfindungscjemäß über Meßeinrichtungen,
die z.B. an der Welle angebracht sind und deren Drehzahl und deren Schwingungsweg erfassen. Die durch die
5 Meßeinrichtung gewonnen Meßdaten werden zu Maschinendiagnose- und Maschinenüberwachungszwecken in ein online-betriebenes
Diagnose- und Überwachunssystem überführt. Das Diagnose- und Überwachunssystem verfügt über ein Bewertungs- und Normierungssystem,
auf der Basis von Fuzzy-Neuro-Logik. Die dem Fuzzy-System zugrundeliegenden Normalwerte des Gerätes werden
dadurch erstellt, daß die Maschinenmeßwerte und das Fuzzy-System in ein neuronales Netz überführt werden. Dort werden
Normalwerte für die Maschinenkennwerte gebildet und das Fuzzy-System einem Lernvorgang unterzogen. Im Anschluß an den
Lernvorgang wird das Fuzzy-System mit den NormaJwerten zurück übertragen. Durch einen Vergleich zwischen den aktuellen Meßwerten
und den Normalwerten erhält das Diagnosesystem Hin-
GR 96 G 5163
weise auf Abweichungen des Gerätes vom Normalzustand. Wird der Normalzustand des Gerätes etwa durch Geräteumbauten verändert,
so erfolgt ein Lernprozeß durch ein neuronales Netz, durch den das Fuzzy-System an die neuen Normalzustandswerte
angepaßt wird. Diese Anpassung wird dadurch erzielt, daß ein zweites Bewertungssystem von den ursprünglichen Normalwerten
ausgehend untersucht, ob und in welcher Kombination diese vom nunmehrigen Normalzustand abweichen.
Das Fuzzy-Regelsystem kann dadurch optimiert werden, daß ein
neuronales Netz die Fuzzy-Regeln des zweiten Bewertungssystems optimiert, indem es aus vorgegebenen Regeln diejenigen
auswählt, die während des Gerätebetriebes zur Anwendung gelangt sind.
Eine noch größere Kontroll- und Überwachunssicherheit kann dadurch erreicht werden, daß zusätzlich zur Kontrolle der
Welle die Schwingungsgeschwindigkeit des Gehäuses durch Meßaufnehmer ermittelt wird. Diese Meßdaten können dann in der
Diagnoseeinrichtung mit Hilfe der Fuzzy-Regeln verarbeitet werden.
Ein Gerät mit rotierenden Teilen, das mit einem derartigen Fehlerdiagnosesystem ausgerüstet ist verfügt insbesondere
über die folgenden Vorteile:
Es ist eine einfache und direkte Implementierung von Expertenwissen
in unscharfen Regeln auf abstrakter Ebene in das Diagnosesystem möglich.
30
30
Das in das System implementierte Expertenwissen paßt sich durch selbständiges Lernen selbst an das konkrete Gerät
an.
Das zur Diagnose benötigte Wissen wird in einer Regelbasis mittels Fuzzy-Logik bereitgestellt. Dabei werden die Regeln
GR 96 G 5163
in möglichst allgemeiner Form abgefaßt, damit das Wissen auf
gleiche bzw. gleichartige Geräte übertragbar ist.
Damit sich die abstrakt gehaltene Regelbasis an das konkrete Gerät anpassen kann, wird ein selbstlernendes System auf Basis
eines neuronalen Netzes verwendet. Dazu werden die Fuzzy-Logik-Regeln
in eine geeignete Topographie eines neuronalen
Netzes überführt und mittels Trainingsmustern das betreffende Gerät angepaßt. Nach dem Lernvorgang im neuronalen Netr: wird eine Rücktransformation in eine Fuzzy-Logik-Regelbasis vorgenommen .
Netzes überführt und mittels Trainingsmustern das betreffende Gerät angepaßt. Nach dem Lernvorgang im neuronalen Netr: wird eine Rücktransformation in eine Fuzzy-Logik-Regelbasis vorgenommen .
Das neuronale Netz dient ausschließlich der Anpassung der
allgemeinen Fuzzy-Logik-Regelbasen an das konkrete Gerät und ist kein direkter Bestandteil des Fuzzy-Logik-Systems.
allgemeinen Fuzzy-Logik-Regelbasen an das konkrete Gerät und ist kein direkter Bestandteil des Fuzzy-Logik-Systems.
Die Fehlerdiagnose mittels Fuzzy-Logik beinhaltet daher zwei Teilschritte:
- Im ersten Schritt wird das Normverhalten der meßtechnisch überwachten Gerätekomponente festgelegt. Dieses Normverhalten
ist stark abhängig von verschiedenen Betriebsparametern. Eine separate Regelbasis bildet: das Normverhalten ab.
ist stark abhängig von verschiedenen Betriebsparametern. Eine separate Regelbasis bildet: das Normverhalten ab.
Im zweiten Schritt werden in einer oder mehreren weiteren Regelbasen die Zusammenhänge zwischen den Eigenschaften
der Kennwerte und möglichen Fehlern definiert. Weil die
Abhängigkeiten von Betriebsparametern in der Normalzu-
der Kennwerte und möglichen Fehlern definiert. Weil die
Abhängigkeiten von Betriebsparametern in der Normalzu-
0 standsregelbasis enthalten sind, können die Regeln in verallgemeinerter
Form aufgestellt werden. Diese Regelbasen
schließen aus den Abweichungen der Kennwerte von ihrem
Normalverhalten auf mögliche Fehler.
schließen aus den Abweichungen der Kennwerte von ihrem
Normalverhalten auf mögliche Fehler.
Hierzu ist es erforderlich, daß das Diagnosesystem den Ma-
schinenzustand modelliert. Zur Beschreibung des Maschinenzustandes
werden die Eigenschaften Größe, Varianz und Trend der
GR 96 G 5163
betrachteten Kennwerte verwendet. Die Eigenschaften Trend und
Varianz der Kennwerte werden nicht als betriebsparameterabhängig behandelt und sind deshalb für jeden Kennwert nur einmal
als Eingangsgröße vorhanden· Sie werden direkt in der Regelbasis zur Fehlerdiagnose verwendet.
Die Kenngröße Trend wird mittels mehreren Zugehörigkeitsfunktionen
als linguistische Variable beschrieben. Sie wird durch eine Regressionsgerade gekennzeichnet, deren Steigung für das
Bewertungssystem einen Hinweis auf sich anbahnende Veränderungen
des Gerätezustandes darstellt. Hieraus kann eine Fehlermeldung resultieren, die als linguistische Variable ausgegeben
werden kann und durch weitere Zugehörigkeitsfunktionen beschrieben werden kann. Diese Zugehörigkeitsfunktionen können
den fuzzyfizierten Wert in ein possibilistisch.es Maß für
das Auftreten eines Fehlers verwandeln.
Da selbst baugleiche Maschinen bei gleichen Betriebsbedingungen starke Unterschiede im Schwingungsverhalten aufweisen,
ist es erforderlich, daß sich die allgemein aufgestellten Regelbasen an die konkreten Geräte anpassen. Hierzu werden alle
möglichen Regeln zwischen den linguistischen Variablen aufgestellt und mit einem Gewicht versehen. Diese formale Fuzzy-Logik-Regelbasis
wird in eine Netztopologie transformiert.
Durch einen mehrstufigen Lernprozeß mit entsprechenden Lerndaten werden die Regelschlußfolgerungen und die Regelgewichte
angepaßt. Verfügt das neuronale Netz über ein Verfahren zur
Eliminierung von unbenutzten Gewichten zwischen den Neuronen, so können die unbenutzten Regeln.entfernt werden. Damit entsteht
nach der Rücktransformation ein Fuzzy-Logik-Regelsystem
zur Beschreibung des Kennwertes in Abhängigkeit des Betriebsparameters .
Für die Anpassung des allgemeinen Diagnoseregelbasis an die 5 konkreten Verhältnisse einer Maschine ist ebenfalls eine
Fuzzy-Neuro-Transformation einsetzbar. Prinzipiell ist bei
Vorhandensein von gesichertem Datenmaterial für einzelne
GR 96 G 5163
Fehlerzustände eine automatisierte Justierung der Regelbasis möglich.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel für eine Großpumpe angegeben, die mit einem Fehlerdiagnosesystem ausgestattet
ist, dessen Funktion auf Fuzzy-Neuro-Logik basiert.
Dabei zeigen
FIG 1 den schematischen Aufbau der Diagnose mittels Fuzzy-Neuro-System;
FIG 2 die Zugehörigkeitsfunktionen der linguistischen Variable "Drehzahl";
15
15
FIG 3 die Zugehörigkeitsfunktionen der linguistischen Variable
"Größe eines Kennwerts" am Ausgang;
FIG 4 die Zugehörigkeitsfunktionen für die linguistische Variable "Trend eines Kennwerts";
FIG 5 die Zugehörigkeitsfunktionen für die linguistische
Variable "Varianz eines Kennwerts";
FIG 6 die Zugehörigkeitsfunktionen der linguistischen Variable
"Zustand der Maschine";
FIG 7 die Zugehörigkeitsfunktionen der linguistischen Variable "Fehler N";
30
30
FIG 8 Beispiel für eine Fehlerdiagnose mit Fuzzy-Regeln;
FIG 9 Testdaten für Lernvorgang im neuronalen Netz;
FIG 10 mit neuronalem Netz modifizierte Fuzzy-Logik-Regelbasis;
GR 96 G 5163
FIG 11 mittels angepaßtem Fuzzy-System realisierte Modellierung der Parameterabhängigkeit nach Figur 9.
Bei dem Ausführungsbeispiel soll als Kenngröße ausschließlich die Arbeitsdrehzahl der Maschine betrachtet werden. Bei Maschinen
mit veränderlicher Betriebsdrehzahl übt diese meist einen dominierenden Einfluß auf die Schwingungskenngrößen
aus. Die Abhängigkeit der weiteren Kennwerte von Betriebsparametern ist zwar wahrscheinlich, soll aber zum Zweck einer
einfacheren Darstellung weggelassen werden.
Die Welle der Großpumpe ist mit einem Drehzahlaufnehmer ausgerüstet,
der seine Daten an das Diagnosesystem weitergibt. Der Aufbau des Diagnosesystems ist schematisch in Fi.gur 1
dargestellt.
Eine Möglichkeit zur Modellierung der Betriebsparameterabhängigkeit,
hier der Drehzahl, wird im Folgenden dargestellt:
Der Bereich der Arbeitsdrehzahl der Maschine - z.B. 400 bis
2 000 Umdrehungen pro Minute - wird als linguistische Variable (LV) mit 12 Zugehörigkeitsfunktionen (ZF) aufgeteilt
(Figur 2). Dazu wird der Drehzahlbereich in zehn Drehzahlgruppen eingeteilt. Diese sind:
25
25
"zu klein" - untere Grenze
"1" bis "10" - z.B. zehn Drehzahlgruppen "zu groß" - obere Grenze.
Der Eingangsbereich jeder linguistischen Variable "Kenngröße eines Kennwertes" am Eingang wird analog zur Drehzahl in einzelne
und überlappende Zugehörigkeitsfunktionen aufgeteilt (Figur 2). Dabei überstreichen die Zugehörigkeitsfunktionen
den gesamten Wertebereich gleichmäßig. Die Drehzahlgruppen erhalten demnach einen Kennwert bestimmter Größe:
GR 96 G 5163
"zu klein" - Meßwert unterhalb der Aufnehmerauflösung
"B 01" bis "B 10" - z.B. zehn Kennwertgruppen "zu groß" - Meßwert über Meßbereichsende oder außerhalb
physikalischer Sinnfälligkeit.
5
5
Die Eigenschaft "Größe jedes Kennwertes" am Ausgang wird formal mit einer linguistischen Variablen mit fünf Zugehörigkeitsfunktionen
beschrieben (Figur 3). Es werden den Kennwerten also Zugehörigkeitsfunktionen zugeordnet, die diese qualitativ
bewerten. Diese Zugehörigkeitsfunktionen sind bezeichnet mit
"zu klein" - kleiner als untere Grenze "klein" - Meßwert kleiner als der Normalbereich
- "normal" - Meßwert im Normalbereich "groß" - Meßwert größer als der Normalbereich
"zu groß" - größer als obere Grenze.
Mit diesen Voraussetzungen sind formal folgende Regeln zur Beschreibung der Abhängigkeit der Kennwerte von einem Betriebsparameter
aufstellbar, wobei ein Kennwert jeweils einen Drehzahlbereich repräsentiert:
Rulel
5 OPTIONS
WEIGHT=IOO
IF (KennGrlE IS zu_klein) AND {Drehzahl IS eins) THEN
IF (KennGrlE IS zu_klein) AND {Drehzahl IS eins) THEN
KennGrl = zu_klein
END
30
END
30
Rule2
OPTIONS
OPTIONS
WEIGHT=IOO
IF {KennGrlE IS B_01) AND (Drehzahl IS eins) THEN 5 KennGrl = klein
IF {KennGrlE IS B_01) AND (Drehzahl IS eins) THEN 5 KennGrl = klein
END
GR 96 G 5163
Rule3 OPTIONS
WEIGHT=50
IF (KennGrlE IS B_01) AND (Drehzahl IS eins) THEN KennGrl = normal
END
RuI e4 OPTIONS WEIGHT=IOO IF (KennGrlE IS B_02) AND (Drehzahl IS eins) THEN
KennGrl = normal END
Rule5 OPTIONS
WEIGHT=50 IF (KennGrlE IS B_03) AND (Drehzahl IS eins) THEN KennGrl = normal
END
Rule6 OPTIONS WEIGHT=2 IF (KennGrlE IS B_04) AND (Drehzahl IS eins) THEN
KennGrl = gross END
Rule7 0 OPTIONS
WEIGHT=IO IF (KennGrlE IS B_04) AND (Drehzahl IS eins) THEN
KennGrl = groß END 35
GR 96 G 5163
R\ile8 OPTIONS
WEIGHT=20
IF (KennGrlE IS B_05) AND {Drehzahl IS eins) THEN
KennGrl = groß END
Rule 9 OPTIONS WEIGHT=30
IF (KennGrlE IS B_06) AND (Drehzahl IS eins) THEN
KennGrl = groß END
RuIel0 OPTIONS
WEIGHT=40 IF (KennGrlE IS B_07) AND (Drehzahl IS eins) THEN
KennGrl = groß 0 END
Rulell OPTIONS WEIGHT=50
5 IF (KennGrlE IS B_08) AND (Drehzahl IS eins) THEN
KennGrl = groß END
Rulel2 OPTIONS
WEIGHT=GO IF {KennGrlE IS B_09) AND (Drehzahl IS eins) THEN
KennGrl = groß END 35
GR 96 G 516:
• · * &igr;
Rulel3
OPTIONS
OPTIONS
WEIGHT=7 0
IF (KennGrlE IS B_10) AND (Drehzahl IS eins) THEN KennGrl = groß
END
END
Rulel4
OPTIONS
WEIGHT=IOO
OPTIONS
WEIGHT=IOO
IF (KennGrlE IS zu_gross) AND (Drehzahl IS eins) THEN
KennGrl = zu_groß
END
END
Durch diese Regeln wird eine Zuordnung einer konkreten Eingangsgröße
des Kennwertes zu einer linguistischen Variablen mit abstrakter Größenbezeichnung, z.B. "normal", durchgeführt
(vergl. Rule4). Dabei dient das Regelgewicht dem gleitenden Übergang mehrere Eingangsbereiche zu einem Ausgangsbereich
(vergl. Rule7 bis Rulel3). Ebenfalls über die Regelgewichte können Übergänge zwischen verschiedenen Eingangsbereichen auf
verschiedene Ausgangsbereiche durchgeführt werden (vgl. Rule2 bis Rule6).
5 Die Abhängigkeiten von Betriebsparametern werden somit in den Regeln mit ihren Gewichten modelliert. Für jede Zugehörigkeitsfunktion
jeder linguistischen Variable "Größe eines Kennwerts" am Eingang ist die Anzahl der aufzustellenden Regeln
mindestens gleich der Zugehörigkeitsfunktion der linguistischen Variable "Drehzahl". Zur Beschreibung des Maschinenzustandes
werden die Eigenschaften Größe, Varianz und Trend der betrachteten Kennwerte verwendet.
Die Eigenschaften Trend und Varianz der Kennwerte werden
nicht als betriebsparameterabhängig behandelt und sind deshalb für jeden Kennwert nur einmal als Eingangsgröße vorhan-
GR 96 G 5163
den. Sie werden deshalb gemäß Figur 1 direkt in der Regelbasis zur Fehlerdiagnose verwendet.
Die Kenngröße Trend wird mittels fünf Zugehörigkeitsfunktionen als linguistische Variable beschrieben (Figur 4). Anstiege
der Regressionsgeraden um ± 0 werden als Zugehörigkeitsfunktion "gleichbleibend" und damit als unauffällig gewertet.
Anstiege bis ± 1 werden mit den Zugehörigkeitsfunktionen "steigend" bzw. "fallend" bewertet und können als Hinweise
auf sich anbahnende Veränderungen gewertet werden. Anstiege über ± 1 sind als starke Veränderungen des Kennwertes
zu interpretieren und werden mit den Zugehörigkeitsfunktionen
"stark steigend" bzw. "stark fallend" bezeichnet.
Die Varianz eines Kennwertes (Figur 5) kann als normierter Wert zwischen null und eins betrachtet werden, wobei null
keine Varianz und eins große Varianz bedeutet.
Der Zustand des Gerätes wird in fünf Zugehörigkeitsfunktionen aufgeteilt (Figur 6) und bezeichnet mit:
"keine Aussage" - Defaultbereich wenn keine Regel zutrifft
"normal" - Normalbereich in Drehzahlgruppe N "auffällig" - ein oder mehrere Kennwerte haben ihren Normalbereich
verlassen und befinden sich im Bereich "klein" oder "groß"
"außer Bereich" - ein oder mehrere Kennwerte haben ihren Normalbereich verlassen und befinden sich im Bereich "zu
klein1' oder "zu groß"
- "unzulässig oben" - Bereich wird zur Zeit nicht verwendet.
Die Beschreibung der linguistischen Variablen "Fehler N" für die betrachteten M Fehler (Figur 7) wird in einfacher Form
durch zwei Zugehörigkeitsfunktionen "unwahrscheinlich" und "wahrscheinlich" beschrieben. Damit ist der defuzzyfizierte
Wert als possibilistisches Maß für das Auftreten des Fehlers verwendbar.
GR 96 G 5163
13
Somit ist das Aufstellen von formalen Regeln zur Beschreibung des Maschinenzustandes und den betrachteten Einzelfehlern in
folgender Weise möglich:
Rulel
IF {KennGrl IS gross) AND (KennGrl_Trend IS steigend) THEN
Fehlerl = wahrscheinlich END
10
10
Rule2
IF (KennGr2 IS klein) AND (KennGr2_Trend IS konstant) AND (KennGr2_Varianz IS konstant)
THEN
Fehlerl = unwahrscheinlich END
Rule3
IF (KennGrl IS normal) AND {(KennGrl_Trend IS stark_steigend)
OR {KennGrl_Trend IS stark_fallend)) THEN
Fehlerl = wahrscheinlich Fehler3 = wahrscheinlich END
25
25
Die konkrete Formulierung der Regelbasis geschieht im Entwicklungsprojekt
des Systems (z.B. Figur 8). Während der Lern- und Testphase in einem Feldversuch wird die Regelbasis
hinsichtlich der verwendeten Kennwerte und der aufgestellten
Regeln modifiziert.
Die allgemein aufgestellten Regelbasen passen sich an das konkrete Gerät an. Dabei wird die Regelbasis für die Modellierung
der Betriebsparameterabhängigkeit an dem Gerät mittels
neuronalem Netz modifiziert. Hierzu werden formal alle möglichen Regeln zwischen den linguistischen Variablen "Größe
eines Kennwertes" am Eingang der linguistischen Variable
5R 96 G 5163
"Drehzahl" und der linguistischen Variable "Größe eines Kennwertes"
am Ausgang aufgestellt und mit dem Gewicht 100 versehen (vergl. die nachfolgende RuIeXX).
RuIeXX
OPTIONS
OPTIONS
WEIGHT=IOO
IF (KennGRlE IS „ZFE") AND {Drehzahl IS „ZFD") THEN KennGrl = normal.
END
IF (KennGRlE IS „ZFE") AND {Drehzahl IS „ZFD") THEN KennGrl = normal.
END
mit
„ZFE" = „zu_klein", „B_01",.., „B_10", „zu_gross"
„ZFD" = „zu_klein", „eins",.,, „zehn", „zu_gross"
Diese formale Fuzzy-Logik-Regelbasis wird in eine Netztopographie
transformiert. Durch einen mehrstufigen Lernprozeß mit entsprechenden Lerndaten (z.B. Figur 9) werden die Regel-Schlußfolgerungen
und die Regelgewichte angepaßt {Figur 10).
Da das neuronale Netz über ein Verfahren zur Eliminierung von unbenutzten Gewichten zwischen den Neuronen verfügt, können
die unbenutzten Regeln (Gewicht = 0) entfernt werden.
Damit entsteht nach der Rücktransformation ein Fuzzy-Logik-Regelsystem
zur Beschreibung des Kennwertes in Abhängigkeit des BetriebLparameters (Figur 11).
Für die Anpassung der allgemeinen Diagnoseregelbasis an die konkreten Verhältnisse eines Gerätes wird ebenfalls eine
Fuzzy-Neuro-Transformation eingesetzt. Prinzipiell ist bei Vorhandensein von gesichertem Datenmaterial für einzelne
Fehlerzustände, z.B. aus' Simulationsrechnungen oder Versuchen, eine automatisierte Justierung der Regelbasis denkbar
(Figur 8) .
Claims (6)
1. Gerät mit einer elektronischen Auswerteeinrichtung, in die eine Fuzzy-Logik zur Bewertung von Betriebsgrößen des Geräts
implantiert ist,
gekennzeichnet durch am Gerät angeordneten Meßeinrichtungen zur Bildung von Meßwerten, einen Online-Anschluß
der Meßeinrichtungen an die elektronische Auswerteeinrichtung, ein erstes in die elektronische Auswerteeinrichtung
implantiertes System zur Normierung der Meßwerte, ein zweites in die elektronische Auswerteeinrichtung implantiertes
System, das als Betriebsgrößen des Geräts die normierten Meßwerte nach einem das Gerät nachbildenden System von Fuzzy-Regeln
auswertet, und eine vom zweiten implantierten System gespeiste Ausgabeeinheit zur Ausgabe von Diagnose- und Fehler
er kennungs s igna1en.
2. Gerät mit Auswerteeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste
0 implantierte System Fuzzy-Regeln, die das Normalverhalten des
Geräts modellieren, enthält.
3. Gerät mit Auswerteeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fuzzy-Regeln
des zweiten Systems die Abweichung der aktuellen Meßwerte von den Normalwerten bewerten.
4. Gerät mit Auswerteeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch ein in die Auswer-0
teeinrichtung implantiertes neuronales Netz, dessen Topologie den Fuzzy-Regeln entspricht und das erste und/oder zweite System
einem Lernvorgang unterzieht.
GR 9&zgr; G 5163
5. Gerät mit Auswerteeinrichtung nach einem der Ansprüche 1
bis A,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät rotierende Teile enthält und die Meßeinrichtungen mindestens
Kenndaten aus dem Schwingungsspektrum der rotierenden Teile erfassen.
6. Gerät mit Auswerteeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät
eine Großpurupe ist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29700028U DE29700028U1 (de) | 1997-01-02 | 1997-01-02 | Selbstdiagnostizierendes Gerät mit Fuzzy-Neuro-Logik-Diagnoseeinrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29700028U DE29700028U1 (de) | 1997-01-02 | 1997-01-02 | Selbstdiagnostizierendes Gerät mit Fuzzy-Neuro-Logik-Diagnoseeinrichtung |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29700028U1 true DE29700028U1 (de) | 1997-03-20 |
Family
ID=8034177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29700028U Expired - Lifetime DE29700028U1 (de) | 1997-01-02 | 1997-01-02 | Selbstdiagnostizierendes Gerät mit Fuzzy-Neuro-Logik-Diagnoseeinrichtung |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29700028U1 (de) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19732046A1 (de) * | 1997-07-25 | 1999-01-28 | Abb Patent Gmbh | Prozeßdiagnosesystem und Verfahren zur Diagnose von Vorgängen und Zuständen eines technischen Prozesses |
| DE19742902A1 (de) * | 1997-09-29 | 1999-04-15 | Abb Patent Gmbh | Verfahren zur Planung und Durchführung von Versuchen |
| WO1999044106A1 (de) * | 1998-02-27 | 1999-09-02 | MTU MOTOREN- UND TURBINEN-UNION MüNCHEN GMBH | System und verfahren zur diagnose von triebwerkszuständen |
-
1997
- 1997-01-02 DE DE29700028U patent/DE29700028U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19732046A1 (de) * | 1997-07-25 | 1999-01-28 | Abb Patent Gmbh | Prozeßdiagnosesystem und Verfahren zur Diagnose von Vorgängen und Zuständen eines technischen Prozesses |
| DE19742902A1 (de) * | 1997-09-29 | 1999-04-15 | Abb Patent Gmbh | Verfahren zur Planung und Durchführung von Versuchen |
| WO1999044106A1 (de) * | 1998-02-27 | 1999-09-02 | MTU MOTOREN- UND TURBINEN-UNION MüNCHEN GMBH | System und verfahren zur diagnose von triebwerkszuständen |
| US6574613B1 (en) | 1998-02-27 | 2003-06-03 | Jorge Moreno-Barragan | System and method for diagnosing jet engine conditions |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0893746B1 (de) | Prozessdiagnosesystem und -Verfahren | |
| DE4229834C2 (de) | Verfahren und Einrichtung zum elektrischen Verarbeiten von Vakuumdruckinformation für eine Vakuumeinheit | |
| DE10012258B4 (de) | Selbst-Abstimmung in einer verteilten Prozeß-Regelumgebung | |
| DE3923432C2 (de) | Einrichtung zur Erzeugung von Meßsignalen mit einer Mehrzahl von Sensoren | |
| WO2018087316A1 (de) | Verfahren zum betrieb eines zustandsüberwachungssystems einer schwingmaschine und zustandsüberwachungssystem | |
| DE69322010T2 (de) | Verfahren und Steuergerät für Selbstdiagnose | |
| DE69510711T2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen eines Scherbalkens in Relation zum Schneidkopf | |
| DE102018105087B3 (de) | System, Verfahren und Computerprogrammprodukt zur Erfassung physikalischer Größen von mindestens einer Komponente eines Stufentransformators und zum Monitoring der Komponenten eines Stufentransformators | |
| DE68916106T2 (de) | Verfahren und Gerät zur Prüfung von Tri-State-Treibern. | |
| DE3702408C2 (de) | ||
| DE60305303T2 (de) | Zustandsüberwachungssystem für maschinen, die mit einem maschinensteuersystem ausgestattet sind und die rotierende maschinenelemente enthalten | |
| DE102019217740B3 (de) | Verfahren und Anordnung zur Überprüfung eines Zustands eines Koordinatenmessgeräts oder eines Drehtisches | |
| DE2418650C2 (de) | Einrichtung zur Prüfung und Überwachung von Stromversorgungseinrichtungen | |
| DE112008003195T5 (de) | Elektrischer Schaltkreis mit einem physikalischen Übertragungsschicht-Diagnosesystem | |
| DE112021001117T5 (de) | Elektronische Steuereinrichtung, elektrische Servolenkeinrichtung und Steuereinrichtung und Steuereinrichtung für elektrische Servolenkeinrichtung | |
| DE69623804T2 (de) | Überprüfung eines digitalen kontrollsystems | |
| DE2610551A1 (de) | Elektronisches ueberwachungsgeraet | |
| DE102018127457A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Zustandsüberwachung einer elektrischen Maschine | |
| DE29700028U1 (de) | Selbstdiagnostizierendes Gerät mit Fuzzy-Neuro-Logik-Diagnoseeinrichtung | |
| DE10228389A1 (de) | Schwingungssensor und Verfahren zur Zustandsüberwachung von rotierenden Bauteilen und Lagern | |
| EP0247502B1 (de) | Programmierbare Schaltungsanordnung | |
| DE102019134113A1 (de) | Datensortiervorrichtung und datensortierverfahren und überwachungs- und diagnosevorrichtung | |
| WO2024133521A1 (de) | Verfahren, diagnoseeinrichtung und system zum überwachen eines betriebs einer brennkraftmaschine | |
| EP0694451B1 (de) | Fahrzeugsicherungsanordnung | |
| EP1071985B1 (de) | Softwarekomponente für ein diagnosesystem mit assistentenunterstützter projektierung |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19970430 |
|
| R156 | Lapse of ip right after 3 years |
Effective date: 20001101 |