Valdymo sistemų klaidų diagnozė Informatikos inžinerijos metodai Šiuolaikinės procesų valdymo sistemos Valdymo sistemų klaidų diagnozė Paruošė dokt. Kęstutis Lukšys

Įvadas. Neeilinių įvykių valdymas Neeilinių įvykių valdymas (angl. Abnormal Event Management) (AEM) – savalaikis neeilinių įvykių pastebėjimas, priežasčių diagnozė ir atitinkamų valdymo sprendimų bei veiksmų ėmimasis tam, kad grąžinti procesą į normalią būseną. Apie 70% avarijų gamyboje įvyksta dėl žmogaus klaidų. Vien naftos perdirbimo pramonė JAV patiria apie 20 milijardų USD nuostolių kasmet dėl prasto AEM. Sutrikimai D. Britanijos ekonomikai kainuoja iki 27 milijardų USD kiekvienais metais.

Valdymo sistemų klaidų diagnozė Dabartinis uždavinys – AEM automatizavimas panaudojant intelektualiąsias valdymo sistemas. Pirmas AEM žingsnis – proceso klaidų aptikimo ir diagnozavimo formų automatizacija. Valdymo sistemų klaidų diagnozės tikslas – greitai aptikti sutrikimus ir/ar galimas jų priežastis ir padėti išvengti rimtesnių sistemos sutrikimų.

Proceso klaida Klaida (angl. fault)– tai stebimo kintamojo ar apskaičiuoto proceso parametro nukrypimas nuo leistinų ribų. Bazinis įvykis (angl. basic event arba root event) – pradinė klaida ar gedimas, kuris nulėmė tolesnį sistemos parametrų neatitikimą (pvz., Vožtuvo gedimas gali nulemti slėgio didėjimą katile).

Bendroji klaidų diagnozės sistema Automatas Dinaminė gamykla Daviklis Grįžtamojo ryšio valdiklis Diagnozės sistema Valdiklio sutrikimai Procesų trikdžiai Daviklių klaidos u y Automato klaidos Struktūrinės klaidos

Pagrindinės klaidų klasės Pagrindinės klaidų ir sutrikimų (angl. malfunctions) klasės: Modelio parametrų pokyčiai. Pvz., reagento koncentracijos pokyčiai ir pan. Struktūriniai pokyčiai. Pvz., valdiklio sutrikimai, užstrigęs vožtuvas ir pan. Daviklių ir automatų sutrikimai. Pvz., parametro reikšmė išeina už apibrėžtų ribų ir pan.

Neįvertinami faktoriai Klaidų diagnozė neapima šių faktorių: Nestruktūrinių neapibrėžtumų Iš anksto nenumatyti neapibrėžtumai Proceso paklaidų Skirtumai tarp proceso ir jo modelio Matavimų paklaidų Aukšto dažnio suminės dedamosios daviklių matavimuose

Klaidų aptikimo ir diagnozės sistemos charakteristikos Greitas aptikimas ir diagnostika. Atskiriamumas. Atsparumas. Naujovių identifikavimas. Klasifikavimo paklaidos įvertis. Pritaikomumas. Paaiškinimo galimybės. Modeliavimo poreikiai. Atminties ir skaičiavimų poreikiai. Kelių klaidų identifikavimas.

Transformacijos diagnozės sistemoje Matavimų erdvė Kriterijų erdvė Sprendimų erdvė Klaidų klasių erdvė

Transformacijų pavyzdys 4 davikliai: x1, x2, x3, x4. Proceso normalios būsenos daviklių reikšmės: x1ss, x2ss, x3ss, x4ss. 2 klaidų klasės: c1, c2. Tarkim, kad 1-ą klaidą lemia 1-as ir 2-as davikliai. Tarkim, kad 2-ą klaidą lemia 2-as ir 3-as davikliai.

Transformacijų pavyzdys (tęsinys) 1 transformacija: atmetamas matavimas x4 ir gauname kriterijų erdvę [y1, y2, y3] = [x1, x2, x3]. 2 transformacija: paprasčiausia slenkstinė funkcija Jei |yi - xiss| > T, tai di = 1, priešingu atveju di = 0. Gauname sprendimų erdvę [d1, d2, d3]. 3 transformacija: Jei (d1 ir d2) tai c1 Jei (d2 ir d3) tai c2

Klaidų diagnozės sudėtinės dalys Žinių apie modelį sudarymo tipas Sutrikimų aibei ir ryšiams tarp stebėjimų (simptomų) ir sutrikimų nustatyti reikia pagrindinių a priori žinių apie modelį. Diagnozės paieškos strategijos tipas Tai paprastai yras stipri žinių atvaizdavimo schemos funkcija.

Diagnozės metodai Klaidų diagnozės metodai Modeliu paremti kiekybiniai metodai Modeliu paremti kokybiniai metodai Proceso istorija paremti metodai

Modeliu paremti kiekybiniai metodai Išplėsti Kalmano filtrai Stebėtojai (Observers) Suderinamumo sritis Išplėsti Kalmano filtrai

Modeliu paremti kokybiniai metodai Išskyrimo hierarchija Priežasties modeliai Digrafai Gedimų medžiai Kokybinė fizika Išskyrimo hierarchija Struktūrinė Funkcinė

Proceso istorija paremti metodai Kokybiniai Ekspertinės sistemos Kokybinė trendo analizė Kiekybiniai Statistiniai PCA/PLS Statistiniai klasi-fikatoriai Neuroniniai tinklai

Klaidų paieškos strategijų metodai Paieškos metodai Topografinė paieška Funkcinė dekompozicija Struktūrinė dekompozicija Simptominė paieška Hipotezės ir testai Atviro ciklo Uždaro ciklo Paieškos lentelė

LĖKTUVO ELEVATORIŲ KONTROLĖS SISTEMA

Elevatoriaus rezervinių sistemų komponentai

Elevatoriaus rezervinių sistemų komponentai (2) Po du nepriklausomus automatus (angl. actuators) kiekviename elevatoriuje. Trys atskiros hidraulinės grandinės (angl. hydraulic circuits) automatų valdymui. Du pirminiai skrydžio kontrolės elementai (angl. Two primary flight control units (PFCU)). Po du valdymo modulius kiekvienam automatui.

Elevatoriaus automatų režimai Izoliuotas režimas – automatas išjungtas neribotam laikui. Išjungtas režimas – automatas laikinai išjungtas dėl gedimo. Neaktyvus režimas – automatas laukia ir nesiunčia jokių kontrolės signalų. Laukimo režimas – automato valdymo sistema yra įjungta, bet jokie veiksmai nėra siunčiami automatui. Aktyvus režimas – automatas yra aktyvus ir valdo elevatorių.

Elevatoriaus klaidų diagnozės sistema

Dėkui už dėmesį.