Machine diagnostics based on models

Hlavní myšlenka je zaměřena na diagnostiku konkrétního hydraulického systému, tj. snímání fyzikálních veličin hydraulického okruhu s nádrží a odstředivým čerpadlem poháněného asynchronním motorem. Jedná se o soustavu potrubí napojených na čerpadlo, kde vlivem jeho práce vytváří průtok vody a nárůst tlaku. V praxi je tato problematika řešena také v energetickém a atomovém průmyslu. Primární okruhy v některých případech nelze navrhnout nebo upravit tak, aby se dala hodnota tlaku snímat lokálně. Proto je zapotřebí měřit tuto veličinu nepřímo – a to z proudů motoru. Hlavní myšlenkou práce je diagnostikovat systém nepřímou metodou – konkrétně detekovat stav hydraulického okruhu (tlak, průtok) z hodnot, které jsme schopni měřit a odhalit poškození v předstihu. V druhé polovině závěrečné práce je aplikace částí konkrétního hydraulického systému do simulačního prostředí MATLAB Simulink. Model hydraulického obvodu obsahuje matematicko-fyzikální vztahy, které simulují průběh zmíněného experimentu. Výsledky simulace jsou porovnávány s výsledky experimentu. Model také vyšetřuje simulaci poruchového stavu, kdy přivádíme do hydraulického obvodu tlakové pulzace. Právě tyto změny v hydraulické části se projevují na charakteristikách čerpadla a asynchronního motoru, tím pádem jsme schopni diagnostikovat tento systém.The main idea is focused on the diagnostics of a specific hydraulic system, i.e. sensing the physical quantities of the hydraulic circuit with a tank and a centrifugal pump driven by an asynchronous motor. It is a system of pipes connected to the pump, where due to its work it creates a water flow and a pressure increase. In practice, this issue is also addressed in the energy and nuclear industries. Primary circuits in some cases cannot be designed or modified to be able measure locally the pressure value. It is necessary to measure this quantity indirectly - from the motor currents. The main idea of the work is to diagnose the system by an indirect method - specifically to detect the state of the hydraulic circuit (pressure, flow) from the values that we are able to measure and detect damage in advance. In the second part of the thesis is the application of the parts of a specific hydraulic system in the simulation environment MATLAB Simulink. The model of the hydraulic circuit contains mathematical-physical relations that simulate the course of the mentioned experiment. The results of the simulation are compared with the results of the experiment. The model also investigates the simulation of a fault condition, when we supply pressure pulsations to the hydraulic circuit. It is these changes in the hydraulic part that affect the characteristics of the pump and the asynchronous motor, so we are able to diagnose this system.

On FSM-based Fault Diagnosis

Abstract. We study the problem of fault diagnosis, i.e., localization of difference(s) between an implementation and a specification in systems modelled by finite state machines. We show that even considering only a single fault in a finite state machine there are some situations when the exact diagnosis of the fault cannot be assured. We give an algorithm for fault diagnosis. If it is possible the procedure exactly locates a single fault, and in case exact localization is unfeasible it provides the set of all potential differences between the implementation and the specification