Method for construction the diagnostic features space of switched reluctance motors based on integral dynamic models

Abstract

The work is devoted to the problem of construction the diagnostic models for the nonlinear dynamic objects. The aim of the work is to improve the reliability and fast operation in diagnosis of the states of electrical motors of under conditions of an a priori uncertainty. The a priori uncertainty results from an insufficient study of the processes, which occur in the objects of diagnosis due to the operation in a wide range of external conditions and the presence of a great amount of disturbing effects along with environmental interferences. This aim is achieved by the development of the technical diagnosis method based on the information models of the nonlinear dynamic objects of diagnosis, which are ob- tained using the nonparametric identification procedure. As the information models of diagnostic objects, the integral nonparametric dynamic models based on multidimensional weight functions are considered. The most significant results consist in obtaining the method with a further development in construction of a space of diagnostic features of the nonlinear dynamic objects based on the correlation analysis as a stage of the features’ filtration. The latter ensures the maximum diagnostic reliability. Significance of the obtained results: the application of the proposed method allows both high reliability of the object diagnosis under the priory uncertainty, and improvement of the diagnostic procedure fast operation owing to the feature filtration. The proposed method was tested using the data of the diagnosis of the switched reluctance motors.

Scopul lucrării este de a spori fiabilitatea și viteza diagnosticării stărilor motoarelor electrice ale diferitelor obiecte energetice în condiții de incertitudine a priori. Incertitudinea a priori este cauzată de cunoașterea insuficientă a proceselor care apar în obiectele de diagnosticare din cauza funcționării într-o gamă largă de condiții externe și prezenței unui număr mare de influențe perturbatoare și perturbări ale mediului. Acest obiectiv este atins prin dezvoltarea unei metode de diagnosticare tehnică bazată pe modele de informații ale obiectelor dinamice neliniare de diagnostic, obținute utilizând procedura de identificare nonparametrică. În calitate de modele informaționale ale obiectelor pentru diagnosticare se propun modelele dinamice integrale nonparametrice bazate pe funcții de pondere multidimensionale, care descriu simultan proprietățile neliniare și inerțiale ale unui obiect, capabile să ia în considerare defecțiunile cauzate de ambele modificări ale parametrilor și structurii unui obiect, precum și de a oferi confort în testare și diagnosticarea funcțională. Cele mai importante rezultate: metoda de construire a spațiului caracteristicilor de diagnostic ale obiectelor dinamice neliniare pe baza modelelor informaționale sub formă de funcții de pondere multidimensionale a fost dezvoltată în continuare prin utilizarea analizei de corelație cu un factor și multivariabil ca etapă de filtrare a caracteristicilor cu enumerarea ulterioară a combinațiilor de caracteristici, care asigură o credibilitatea maxima de diagnosticare. Semnificația rezultatelor obținute: utilizarea metodei propuse permite în același timp asigurarea unei ctredibilității ridicate a diagnosticării obiectelor în condiții de incertitudine a priori datorită utilizării modelelor de informații primare bazate pe funcții de pondere multidimensionale și creșterea vitezei procedurii de diagnostic datorită caracteristicilor de filtrare bazate pe analiza corelației spațiului de diagnostic.

В работе решается задача построения диагностических моделей для нелинейных динамических объектов. Целью работы является повышение достоверности и быстродействия диагностирования состояний электродвигателей различных энергетических объектов в условиях априорной неопределенности. Априорная неопределенность вызвана недостаточной изученностью процессов, протекающих в объектах диагностирования вследствие эксплуатации в широком диапазоне внешних условий и наличия большого количества возмущающих воздействий и помех окружающей среды. Поставленная цель достигается путем развития метода технической диагностики на основе информационных моделей нелинейных динамических объектов диагностирования, полученных при помощи процедуры непараметрической идентификации. В качестве информационных моделей объектов диагностирования рассматриваются интегральные непараметрические динамические модели на основе многомерных весовых функций, одновременно описывающие нелинейные и инерционные свойства объекта, способные учитывать неисправности, вызванные как изменением параметров, так и структуры объекта, а также обеспечивающие удобство при тестовом и функциональном диагностировании. Наиболее существенные результаты: получил дальнейшее развитие метод построения пространства диагностических признаков нелинейных динамических объектов на основе информационных моделей в виде многомерных весовых функций путем применения однофакторного и многофакторного корреляционного анализа в качестве этапа фильтрации признаков с последующим перебором сочетаний признаков, что обеспечивает максимальную достоверность диагностирования. Значимость полученных результатов: применение предложенного метода позволяет одновременно обеспечить высокую достоверность диагностирования объектов в условиях априорной неопределенности благодаря использованию первичных информационных моделей на основе многомерных весовых функций и повысить быстродействие диагностической процедуры благодаря фильтрации признаков на основе корреляционного анализа диагностического пространства. Предложенный метод апробирован на данных задачи диагностирования вентильно-реактивного двигателя. Пример демонстрирует сокращение вычислительной сложности при построении диагностической модели по сравнению с методом на основе отсчетов с равномерным шагом при обеспечении заданной достоверности диагностирования.