Geçici durum sürecini dikkate alan hata algılama metodu ve uygulamaları

Alkan ALKAYA; İlyas EKER

Makale detayları

Geçici durum sürecini dikkate alan hata algılama metodu ve uygulamaları

Yazarlar:

Alkan ALKAYA | İlyas EKER

Yayıncı:

Dicle University

Dergi:

Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi 2012 Vol.3 Issue 1, pp.41-48

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

5/2012

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2000950868

Sıklık:

Üç Aylık

eISSN:

2146-4391

pISSN:

1309-8640

Anahtar kelimeler:

Özet:

 

The purpose of Fault Detection (FD) is to determine
 the occurrence of an abnormal event in a process.
 The early detection of faults may help to avoid
 system breakdowns and product deterioration.
 Fault detection algorithms and their applications to
 a wide range of industrial processes have been the
 subject of intensive research over the past two
 decades (Isermann, 2006; Karami vd., 2010). The
 methods on Fault Detection and Diagnosis (FDD)
 can be divided into two main groups, the modelbased
 and data driven-based methods
 (Venkatasubramanian vd., 2003a; 2003b; 2003c).
 Model-based FD methods are based on comparing
 the behaviors of the actual plant and a mathematical
 model of the system (Hammouri vd., 2010). The
 method uses signal residuals, which indicate
 changes between the real process and the process
 model. However, obtaining a complete and robust
 mathematical model is difficult due to process
 complexity and dimension.
 The data-based FD methods can be used to solve
 these problems (Venkatasubramanian vd., 2003a).
 The advantage of these methods is that the model of
 the system is not necessary to know in order to make
 a conclusion on a fault appearance. This means that
 the method is appropriate for the systems that
 cannot be easily or ever modeled, or for which the
 model is nonlinear, hybrid, or structurally ill-posed.
 For the data-based methods, only the availability of
 large amount of historical process data is needed
 (Venkatasubramanian vd., 2003a).
 One of the most common multivariate statistical
 process control (MSPC) methods used for this
 purpose is principal component analysis (PCA)
 (Camacho vd., 2009).
 PCA method initially proposed by Pearson (1901)
 and later developed by Hotelling (1947). PCA
 method is used to extract a few independent
 components from highly correlated process data and
 use the components to monitor the process
 operations. Typically, two major monitoring indices
 are calculated, the squared prediction error (SPE)
 and the Hotteling T2
  index. An abnormal situation
 will cause at least one of the two indices to exceed
 the control limit.
 Conventional PCA methods for the fault detection
 have largely focused on the steady-state operations
 and are not directly applicable during the
 transitions (Jia vd., 2010). Applying a PCA method
 to such a transient process can produce excessive
 number of false alarms or missed detection of
 process faults, that is significantly compromise the
 reliability of the monitoring system. Therefore, a
 novel PCA fault detection method is required that
 explicitly caters to the non-steady states and wide
 operating condition changes during transitions.
 In the present article, a new monitoring approach is
 proposed based on PCA method that covers both the
 steady-state and transient operating conditions for
 the stationary signals with the variance sensitive
 adaptive threshold (Tvsa). The method is implemented
 and validated experimentally on a process control
 system using on-line data. Experimental test
 confirms the fact that the proposed method is
 applicable and effective for both the steady-state and
 transient operations and gives early warning to
 operators.

 

Mühendislik alanına giren sistemlerdeki hataların tespiti ve yalıtımı çok büyük bir öneme sahiptir.
 Sistemlerdeki hatanın erken tespit edilmesi, ürün bozulması, performans düşmesi, makinenin kendi kendine
 veya insan sağlığına zarar vermesi ve hatta insanların yaşamını kaybetmesi gibi meydana gelebilecek arzu
 edilmeyen durumlardan kaçınmak için çok kritik bir rol oynamaktadır. Ayrıca hatalı bölümün doğru ve hızlı
 teşhisi, onarım sırasında doğru müdahalelerin yapılmasını ve acil durumlarda en uygun kararların
 verilmesini kolaylaştırır. Böylece işletmelerin güvenliği artarken, aksama süreleri ve üretim maliyetleri
 düşer.
 Kullanılan hata algılama metodları modele dayalı ve veriye dayalı (istatistiksel) olmak üzere genel olarak
 ikiye ayrılmaktadır. Herbir metod kendi içerisinde gruplara ayrılmaktadır. Çok değişkenli İstatistiksel
 Proses Kontrol (ÇİPK) yaklaşımları endüstriyel süreçlerde performans izleme, hata tespiti ve teşhisinde çok
 yaygın olarak kullanılmaktadır. Klasik ÇİPK yaklaşımları, Temel Bileşen Analizi (TBA) gibi gizli değişken
 (latent variable) yansıtma metotlarına dayanmaktadır. Bu metotlar yalnızca sistemlerin kararlı durumlarını
 (steady-state) dikkate alarak çalışmaktadır. Geçici durum (transient-state) süreçlerinin de dikkate alındığı
 uygulamalarda bu geleneksel TBA metotları gözetim sistemlerinin güvenilirliğini riske atacak yanlış alarm
 sinyalleri üretmektedir. Bu çalışmada geçici süreçlerin sebep olduğu bu yanlış alarm sinyallerini giderecek
 varyansa duyarlı uyarlamalı eşik tabanlı TBA algoritması önerilmiş ve proses kontrol sistemine deneysel
 olarak uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlar, önerilen algoritmanın proses kontrol sistemlerinde geçici
 süreçlerin dahil edildiği durumlarda da başarı sağladığını göstermiştir.

Makale detayları

Geçici durum sürecini dikkate alan hata algılama metodu ve uygulamaları

Yazarlar:

Alkan ALKAYA | İlyas EKER

Yayıncı:

Dicle University

Dergi:

Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi 2012 Vol.3 Issue 1, pp.41-48

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

5/2012

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2000950868

Sıklık:

Üç Aylık

eISSN:

2146-4391

pISSN:

1309-8640

Hata algılama

TBA

Uyarlamalı eşik

Deneysel uygulama.

Sayı

Makale detayları

Geçici durum sürecini dikkate alan hata algılama metodu ve uygulamaları

Yazarlar: Alkan ALKAYA | İlyas EKER

Yayıncı: Dicle University

Dergi: Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi 2012 Vol.3 Issue 1, pp.41-48

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 5/2012

Belge Dili: Türkçe

Document ID (Org No.): 2000950868

Sıklık: Üç Aylık

eISSN: 2146-4391

pISSN: 1309-8640

Hata algılama

TBA

Uyarlamalı eşik

Deneysel uygulama.

Sayı

Yazarlar:

Alkan ALKAYA | İlyas EKER

Yayıncı:

Dicle University

Dergi:

Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi 2012 Vol.3 Issue 1, pp.41-48

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

5/2012

Belge Dili:

Türkçe

Document ID (Org No.):

2000950868

Sıklık:

Üç Aylık

eISSN:

2146-4391

pISSN:

1309-8640