EXPERTIZE TEHNICE SI EVALUARI IN INGINERIA MECANICA

PROIECT

SISTEME DE DETECTIE SI LOCALIZARE A DEFECTELOR PENTRU PROCESE INDUSTRIALE

Terminologie si metode de detectie si diagnoza a defectelor

De-a lungul ultimului deceniu comunitatea stiintifica internationala a inceput sa priveasca cu deosebit interes domeniul diagnozei tehnice, fapt demonstrat de abundenta de lucrari din literatura de specialitate, precum si de numeroasele evenimente stiintifice, simpozioane, conferinte consacrate acestui domeniu.

Pornind de la aspectul stiintific, este evident avantajul comercial-industrial: un sistem de supraveghere cu detectarea si diagnoza automata a defectelor, contribuie atat la cresterea autonomiei cat si a fiabilitatii instalatiilor industriale.

De-a lungul timpului, studiul teoretic al diagnozei se descompune in doua etape: punerea in evidenta a simptomelor unui defect urmata de o etapa de decizie. Cunoscand faptul ca prima etapa este studiata, in principal, in cadrul comunitatii automaticii, in timp ce cea de-a doua este interesanta din punct de vedere al comunitatii stiintifice ce se ocupa de prelucrarea semnalelor, nu este de mirare ca acest decupaj a contribuit la trecerea obiectivelor initiale pe al doilea plan, procesul decizional fiind mult mai spectaculos decat efortul de pregatire a informatiilor necesare acestuia.

Pentru a evita aceasta diferentiere am incercat o tratare a problematicii in ansamblu sau pornind de la general la particular, in speranta completarii cu inca o veriga a lantului cunoasterii in domeniu.

In functie de sectoarele industriale interesate precizia diagnozei variaza considerabil. Se poate considera diagnoza globala a unui proces industrial sau diagnosticarea unei piese elementare.

Consideratiile ce urmeaza sunt un preambul la elaborarea unui lexic in domeniul supravegherii automate. Rationamentul urmat tine cont de functionalitatile unui sistem de supraveghere cu diagnosticarea defectelor. S-a incercat definirea simpla si la obiect a termenilor uzuali in domeniu.

Defectul reprezinta o deviatie nepermisa a cel putin unei proprietati caracteristici a sistemului de la conditiile acceptate /uzuale /standard, anomalie de comportament a unui sistem fizic.

Un defect nu conduce neaparat la o defectare, sistemul putand continua sa functioneze dar la un nivel mai redus.

Defectarea unui sistem reprezinta deteriorarea sau intreruperea capacitatii acestuia de a asigura o functie ceruta in conditiile de functionare specificate, anomalie functionala a unui sistem fizic.

O defectare este datorata aparitiei unuia sau mai multor defecte.

Functiile sistemului de conducere si supraveghere

Conducerea are rolul de a executa un ansamblu de operatii (elementare sau nu in functie de nivelul de abstractizare) asupra procesului, fixand referinte de functionare ca raspuns la executarea comenzilor

Conducerea implica functii de emitere de comenzi catre proces pe baza procesarii datelor, implementand metode de comanda, reglare, optimizare, etc. impuse de natura procesului.

In aceasta definitie conducerea regrupeaza toate functiile care actioneaza direct asupra actionarilor din proces:

functionarea in absenta defectiunilor (comanda, reglare);

gestionarea modurilor de functionare si restabilirea functionarii normale/nominale;

functii de tratare a urgentelor;

o parte din mentenanta corectiva.

Reglare: sesizeaza continuu (masoara) marimea reglata, o compara cu o alta marime, marimea de referinta (conducere) si in functie de rezultatul acestei comparatii se intervine in sensul aducerii marimii reglate la valoarea celei de referinta. Modul de actiune mai sus mentionat are loc intr-un circuit inchis numit si bucla de reglare.

Comanda: influenteaza marimile de iesire, in functie de marimile de intrare, pe baza legitatilor specifice sistemului. O caracteristica a procesului de comanda este evolutia lui in circuit deschis, printr-un element de transfer individual sau printr-un lant de elemente de comanda.

Mecanismele de urgenta si securitate: asigura tratarea cu caracter prioritar asupra comenzii permitand prevenirea evolutiilor considerate periculoase pentru echipamente si personalul de exploatare.

Gestiunea modurilor de functionare - reluarea functionarii normale: asigura executia unei solutii curative permitand restabilirea functionarii normale. Gestioneaza perioadele tranzitorii de functionare.

Achizitie: colectarea datelor provenite din proces.

Monitorizare

Preia in permanenta semnalele provenite din proces sau de la sistemul de comanda, recunoscand si indicand anomaliile in comportament.

In aceasta definitie monitorizarea este limitata la functiile de achizitie a informatiilor, arhivare, etc. fara sa actioneze nici asupra procesului nici asupra sistemului de comanda. Monitorizarea are deci un rol pasiv vis-a-vis de sistemul de comanda si de proces.

Supraveghere

Controleaza si supravegheaza executarea unei alte functii fara a intra in detaliile acestei executii. Supravegherea acopera atat domeniul functionarii normale cat si anormale a instalatiei:

in functionarea normala rolul sau este de a permite luarea unor decizii in timp real si trecerea de la un algoritm de supraveghere la altul.

in prezenta defectiunilor va asigura toate deciziile necesare pentru ca sistemul sa revina la functionarea normala.

Conceptul de supraveghere se aplica in cadrul unui sistem ierarhizat cel putin pe doua nivele. La un nivel local supravegherea poate dispare complet, totul fiind prevazut si fixat cu ajutorul comenzii: supravegherea este integrata comenzii. In schimb la nivelele superioare (abstracte) supravegherea inglobeaza atat functia de comanda cat si pe cea de monitorizare.

Protectie: mijloc prin care eventualele regimuri periculoase de functionare ale sistemului sunt eliminate pe cat posibil sau mijloc prin care sunt evitate consecintele comportarilor periculoase.

Sistemele de detectare si diagnoza a defectelor (FDD - Fault Detection and Diagnosis) Functionarea acestora presupune urmatoarele etape:

Detectarea defectelor: determinarea prezentei unui defect in sistem si timpul de detectare. Indica daca s-a produs un eveniment nedorit in sistemul de supraveghere

Izolarea defectelor: determinarea tipului de defect, a locului de producere a defectului si a momentului de detectare. Urmeaza detectarii defectelor. Se determina subsistemul functional care se afla la originea anomaliei si progresiv se rafineaza aceasta determinare pentru a izola organul sau dispozitivul elementar defect.

Identificarea defectelor: Determinarea marimii si comportarii in timp a defectului. Urmeaza etapei de izolare a defectelor. Se determina cauza care a generat defectarea constatata.

Functia de detectare a defectelor este o necesitate in orice sistem practic si este urmata de functia de izolare a defectelor, in egala masura importanta pentru buna functionare a sistemelor, in timp ce functia de identificare nu isi justifica costurile si eforturile suplimentare necesare. De aceea in majoritatea cazurilor se prefera doar etapele de detectie si izolare (FDI-Fault Detection and Isolation) iar in multe cazuri termenul de diagnoza este sinonim cu cel de izolare. In alte cazuri pentru diagnoza este preferata urmatoarea definitie.

Diagnoza defectelor: Determinarea tipului, locatiei si timpului de aparitie a defectului. Urmeaza detectarii defectelor. Include izolarea si identificarea defectelor. (fault diagnosis, diagnostic).

Stabileste o legatura cauza-efect intre un simptom observat si defectarea care ii urmeaza, cauzele si consecintele sale, utilizand algoritmi specifici si conducand la detectarea timpurie a situatiilor anormale, prevenind astfel avarii importante.

Performantele unui sistem de detectie si diagnoza sunt date de:

Promptitudinea detectiei: detectarea defectelor la putin timp dupa aparitia acestora;

Sensibilitatea la defect: capacitatea sistemului de a detecta erori relativ mici;

Robustetea: capacitatea sistemului de a functiona in prezenta zgomotului, perturbatiilor si erorilor de modelare cu cat mai putine alarme false;

Exactitate: evitarea identificarii incorecte a componentelor defecte

Reconfigurare: trebuie facuta distinctia intre actiunea de adaptare a configuratiei materiale la o anumita situatie (de exemplu, modificarea unui echipament pentru a executa o operatie pentru care nu era fabricat initial) si modificarea algoritmului de elaborare a comenzii (reconfiguration). Pot fi distinse astfel trei situatii:

Minore, in care doar comanda este reparametrizata

Semnificative, in care elementele functionale sunt realocate pentru a efectua operatiile blocate in urma defectiunii

Majore, in care elementele functionale blocate in urma unei defectiuni sunt inlocuite prin sistemele de rezerva.

Mentenanta: in stransa relatie cu diagnoza, functia de mentenanta contribuie la cresterea sigurantei in functionare, realizand urmarirea starii agregatelor si planificarea adecvata ti realizarea operatiilor de intretinere si reparatii.

Metode de detectie si diagnoza a defectelor

Aceasta parte rezuma un studiu al principiilor ce stau la baza diagnozei tehnice si folosesc modelele analitice.

De fapt diagnoza tehnica se afla la rascrucea mai multor domenii cum ar fi: automatica, prelucrarea semnalelor sau informatica. Comportamentul global al sistemelor fizice este abordat cu ajutorul inteligentei artificiale, rationamentului calitativ, observatorilor de stare, ecuatiilor de paritate, identificarii, etc.

Metodele de detectare si diagnoza a defectelor nu au un caracter universal. In functie de natura proceselor, echipamentelor sau a sistemelor de conducere trebuie sa se puna in practica, de fiecare data, metode specifice ce tin cont de tehnologiile folosite (Alexandru, 1999; Arsene, 2001).

Conceptul general de detectare si diagnoza a defectelor poate fi divizat in detectare de defecte prin generarea simptomelor defectelor, analitic si euristic, si diagnosticarea lor. Procedura de detectare si diagnosticare se focalizeaza intotdeauna in jurul urmatoarelor etape:

extragerea de informatii necesare punerii in forma a caracteristicilor asociate functionarii normale si anormale, pornind de la mijloace de masura adecvate si observatii utile furnizate de catre personalul de exploatare si supraveghere al instalatiei;

elaborarea caracteristicilor si semnaturilor asociate simptomelor revelatoare de defecte cu scopul detectarii unei disfunctionalitati;

detectarea unei disfunctionalitati prin comparare cu semnaturile asociate starilor de functionare normala si definirea indicatorilor de incredere in detectie;

utilizarea unei metode de diagnosticare a defectelor plecand de la utilizarea relatiilor cauza-efect;

luarea deciziei in functie de consecintele defectelor detectate. Aceasta etapa poate conduce la o oprire a instalatiei, daca consecintele sunt grave sau la o reconfigurare a functionarii instalatiei.

Prin generarea analitica a simptomelor se intelege cuantificarea cunostintelor analitice despre proces. In acest sens trebuie realizata o prelucrare a datelor rezultate din masuratori asupra procesului, pentru a genera mai intai valorile caracteristice prin:

verificarea valorilor limita a semnalelor direct masurabile. Valorile caracteristice sunt depasirile tolerantelor semnalelor

analiza semnalelor, a celor direct masurabile, prin folosirea modelelor de semnal cum ar fi functiile de corelare, spectrul de frecventa, sau media alunecatoare autoregresiva (ARMA). Valorile caracteristice sunt de exemplu variante, amplitudini, frecvente sau parametrii modelului

analiza procesului folosind modele matematice ale procesului impreuna cu metode de estimare a parametrilor, estimare a starii sau ecuatii de paritate.

In anumite cazuri, din aceste valori caracteristice se pot deduce informatii speciale, ca de exemplu coeficientii procesului definiti fizic, sau reziduuri special filtrate sau transformate.

Aceste caracteristici sunt apoi comparate cu caracteristicile normale ale procesului fara defecte. Pentru aceasta se aplica metode de detectare a modificarilor produse de defect si clasificare a lor. Modificarile rezultate (discrepantele) in semnalele direct masurabile, in modelele semnalelor sau ale procesului sunt considerate ca simptome analitice.

Aditional la generarea simptomelor folosind informatii cuantificabile, generarea simptomelor euristice se poate realiza prin folosirea informatiilor calitative de la operatorii umani. Prin observatii si inspectii facute de operatorii umani se pot obtine valori euristice caracteristice, sub forma de zgomote speciale, culori, mirosuri, vibratii, uzuri si rupturi, etc. Istoria procesului (intretineri efectuate, reparatii, defecte anterioare, durata de viata sau masuratori) poate constitui o viitoare sursa de informatii euristice. Se pot adauga date statistice (probabilitati de defectare, etc.) rezultate din experienta aceluiasi proces sau a unor procese similare. Astfel se pot genera simptome euristice reprezentabile prin variabile lingvistice (ex. mic, mediu, mare) sau numere vagi (ex. in jurul unei anumite valori).

Diagnoza defectelor consta in determinarea tipului, marimii si localizarii defectului, precum si a momentului aparitiei acestuia, bazat pe simptomele observate analitic sau euristic.

Daca nu sunt disponibile alte cunostinte ulterioare referitoare la cauzalitatea defect - simptom se pot aplica metode de clasificare ce permit o localizare a vectorilor simptom in vectorii defect. Pentru aceasta se pot folosi diferite metode printre care clasificare statistica si geometrica sau grupare cu retele neurale sau fuzzy. Daca cunostintele a priori de cauzalitate defect-simptom sunt cunoscute, (ex. retele cauzale), se pot aplica strategii de diagnosticare prin rationamente pentru evenimente binare (ex. algebra booleana) si cu un rationament aproximativ pentru evenimentele probabilistice si posibile. In final o decizie de defect indica tipul, marimea si locatia celui mai posibil defect, ca si timpul sau de detectare.   

Selectionarea unei metode de detectie si diagnoza potrivita pentru un anumit proces industrial nu se poate face decat dupa o trecere in revista a necesitatilor si informatiilor disponibile. Pentru a alege cea mai eficace solutie tehnica si economica trebuie inventariate urmatoarele elemente:

natura cauzelor defectelor ce pot aparea;

cunoasterea simptomelor asociate defectelor si cauzelor ce le-au provocat;

mijloacele de masura si prelucrare a simptomelor;

cunoasterea relatiilor fizice cauza-efect;

istoricul functionarii instalatiei;

identificarea utilizatorilor finali ai diagnosticului.

Taxonomia metodelor de detectare si diagnoza permite o prima clasificare a acestora in doua mari familii: metode interne si externe, in functie de folosirea sau nu a unui model matematic al procesului si metode inductive si deductive, in functie de parcurgere relatiilor cauza-efect.

Metodele interne sunt in principal derivate din tehnicile utilizate in automatica. Pornind de la modele fizice sau de comportament, validate prin tehnici de identificare a parametrilor, este urmarita evolutia in timp a parametrilor fizici. Acest lucru necesita evident o cunoastere aprofundata a functionarii procesului sub forma modelelor matematice, iar daca nici un model nu este disponibil, atunci trebuie folosita experienta umana asupra procesului si se apeleaza la metodele externe de detectie si diagnoza. In aceasta categorie regasim toate metodele bazate pe inteligenta artificiala: recunoasterea formelor, retelele neuronale sau sistemele expert. Inteligenta artificiala este aproape la fel de veche ca si informatica; expresia dateaza din anii '50 fiind propusa de J.McCarthy(1956).

Rationamentul cauzal utilizand o abordare crescatoare, pornind de la identificarea tuturor combinatiilor evenimentelor elementare posibile ce conduc la producerea unui eveniment unic nedorit, caracterizeaza metodele inductive, cum ar fi metoda arborilor de defectare.

Un demers invers, deductiv ar fi cautarea cauzelor posibile pornind de la evenimentul nedorit. Astfel de metode folosesc de exemplu structuri ca arborele de functionare.

O trecere in revista a principalelor metode de detectare si diagnoza bazate pe model este necesara pentru evidentierea contextului strategiei folosite in dezvoltarea sistemelor de conducere a proceselor cu detectarea si diagnosticare defectelor.

Diferitele abordari ale detectarii bazate pe model a defectelor au diferite proprietati in ceea ce priveste detectare diverselor tipuri de defecte. Pentru o buna aplicabilitate, urmatoarele aspecte trebuie luate in considerare:

inscrierea defectelor reale in reziduurile generate;

viteza de dezvoltare a defectului (abrupt, incipient);

cunostinte a priori asupra modelului (structura, parametrii);

excitatia prin semnalele de intrare (static, dinamic);

extinderea informatiilor pentru o diagnoza a defectelor in adancime

Cateva caracteristici ale diferitelor metode de detectie vis-a-vis de tipurile de defecte sunt sintetizate in tabelul 1.

Tabelul 1.

Aplicarea metodelor si tehnicilor evaluate la procesele energetice

Scopul acestei etape a fost prezentarea unei metodelor bazate pe model pentru detectia si izolarea defectelor aparute in proces si senzor. Masuratorile ce au stat la baza punerii la punct a modelului si aplicarii metodei s-au facut pe o instalatie termica la scara industriala apartinand Universitatii Tehnice Darmstadt (figura 1), Institutul de Tehnica reglarii. Modelarea procesului a permis cunoasterea analitica a structurii (figura 2) si a parametrilor modelului, care la randul lor au contribuit la generarea ecuatiilor potrivite pentru detectarea si izolarea defectelor.

Figura 1. Schema instalatiei in ansamblu

Figura 2. Modelul complet al schimbatorului de caldura

O metoda foarte puternica s-a dovedit a fi generarea reziduurilor cu ajutorul ecuatiilor de paritate. Prin ecuatia (1) se introduce generatorul de reziduuri:

(1)

Decuplarea reziduurilor se realizeaza pentru fiecare semnal masurat (tabelul 2). Se probeaza astfel ca detectia defectului depinde de cel mai senzitiv reziduu, in timp ce izolarea lui depinde de cel mai putin senzitiv. Reziduurile structurate au fost proiectate astfel incat fiecare reziduu raspunde la un set de defecte distincte si este insensibil la altele. Un avantaj al metodei il constituie interpretarea cu usurinta a rezultatelor, reziduurile putand urmari dimensionabilitatea defectelor (^oC, m³/h,etc.).

Tabelul 2.

De exemplu in cazul instalatiei de conditionare a aerului din figura 1 un defect in senzorul de temperatura T41 (decalaj sau modificare a amplificarii), aparut la momentul t=200s poate fi detectat si izolat datorita marimi sale.

Deviatiile reziduurilor sunt ilustrate in figura 3 si 4. Pentru o mai buna ilustrare reziduurile acestea au fost normalizate prin pragurile lor. In acest mod se realizeaza o uniformizare a informatiilor pe care acestea le ofera si se poate folosi un prag unic pentru toate reziduurile.

Semnatura defectului se modifica pentru decalaje intre 2-6% (tabelul 3.). Se poate realiza izolarea defectului ca defect in senzor, dar pentru erori mai mari de 3 ^oC nu poate fi facuta diferentierea intre un decalaj al senzorului sau o modificare a amplificarii. Figura 4 arata deviatiile reziduurilor pentru un defect al amplificarii senzorului T₄₁

Din figurile 3 si 4. se observa ca cele mai senzitive reziduuri sunt r^P_T41 si r^P_T52, urmate de r_F31, r_S51 si r_T32.

Tabelul 3.

Figura 3. Reprezentarea unificata a reziduurilor pentru un decalaj al senzorului T52 de 7 ^oC

Figura 4. Reprezentarea unificata a reziduurilor pentru o modificare

a amplificarii senzorului T41: a)k = 0.9; b)k = 1.1.

Biblioteci de programe dezvoltate in Matlab/Simulink au fost dezvoltate pentru a putea analiza si demonstra eficienta metodelor de detectare si diagnosticare dezvoltate in cadrul acestui proiect.

Toleranta la defecte si siguranta in functionare

Un sistem tolerant la defect este acel sistem care poate continua executia corecta a functiilor sale fara o interventie din exterior, in prezenta unor defecte ce apar in timpul functionarii.

Toleranta la defecte esre privita in sensul luarii de masuri de precautie in vederea localizarii automate a elementelor defecte si a dezactivarii acestora sistemul continuandu-si functionarea pe baza elementelor redundante.

Principiul redundantei informatiilor este des folosit in detectia si diagnoza defectelor.

Redundanta indica existenta mai multor unitati functionale decat sunt necesare, pentru indeplinirea sigura a functiei dorite. Prin redundanta directa (hardware sau fizica) se intelege posibilitatea de masuratori multiple ale unui semnal cu senzori similari. Aceasta este o metoda simpla dar scumpa si cu posibilitati suplimentare de defectare.

Redundanta analitica presupune reconstituirea semnalelor din alte masuratori folosind un model matematic al procesului. Metoda nu foloseste senzori suplimentari dar necesita o modelare complexa a sistemului studiat.

Toleranta la defecte se obtine fie prin redundanta directa, fie prin redundanta analitica avand ca obiectiv marirea sigurantei in functionare a sistemului supravegheat.

Siguranta in functionare poate fi analizata dupa urmatoarele directii principale (Cassar and Staroswiecki, 1996):

Figura 5. Siguranta in functionare

Disponibilitate: Capacitatea unui sistem de a indeplini o functie ceruta, in conditii date, la un moment precis de timp.

Fiabilitate Capacitatea sistemului de a asigura o functie ceruta in anumite conditii, cu un scop dat, intr-o anumita perioada de timp.

Mentenabilitate: capacitatea unui sistem de a fi intretinut sau repus in functiune.

Credibilitatea se imparte in:

Integritate definita prin capacitatea sistemului de a executa corect sarcinile care ii sunt atribuite

Securitatea definita prin capacitatea de a rezista la evenimente neautorizate (de ex. nerespectarea regulilor de securitate) sau incoerente (actiuni neexecutabile) si a putea eventual furniza informatii despre acestea.

Arhitectura sistemului de conducere tolerant la defect

Conceptul de toleranta la defect in sistemele de conducere se traduce prin aceea ca buclelor de reglare clasice le sunt adaugati algoritmi care detecteaza si localizeaza defectele, determinand o actiune de remediere potrivita si reconfigurand sistemul.

Defectele au fost considerate ca si comportamente anormale ale componentelor, care se pot transforma in stari de avarie a subsistemului sau a intregului sistem.

Reconfigurarea sistemului trebuie sa previna transformarea defectului in avarie.

La nivelul deciziei se asigura gestionarea defectelor aparute ca marimi ce se suprapun marimilor masurate la nivelul sistemului de reglare automata traditional ca in figura 6.

Sistemele de detectare a defectelor sunt unitati care proceseaza semnale si care folosesc orice semnal disponibil (masuratori si variabile interne) pentru a detecta anomaliile aparute la nivelul buclei de reglare.

Detectarea si izolarea reusita a unui defect este raportata la nivelul blocului de decizie logica sub forma unui 'eveniment defect'caruia i se atribuie valorile 1 sau 0.

Nivelul de decizie logica determina o actiune de remediere bazata pe starea operationala curenta, care este cunoscuta de catre nivelul de supervizare.

Supervizorul mai include interfata de comanda si monitorizare conectata cu intregul sistem de conducere a centralei.

Actiunile cerute de supervizor sunt executate de catre elementele compensatoare, ducand la reconfigurarea software-ului sistemului (se face reacordarea regulatoarelor automate).

Dezvoltarea sistemelor de reglare tolerante la defecte

Se presupun cunoscute instrumentatia si structura legilor de reglare implementate la nivelul regulatoarelor.

Abordarea sistematica a strategiei de dezvoltare are drept obiective:

facilitarea unei acoperiri complete a posibilelor defecte singulare;

asigurarea unei informatii necesare pentru implementarea algoritimilor de reconfigurare bazati pe analiza propagarii defectelor;

efectuarea testelor de coerenta pentru proiectarea supervizorului;

folosirea bibliotecilor software pentru analiza;

folosirea generarii automate de coduri.

Algoritmii de toleranta la defecte executa proceduri asociate cu deciziile care se iau pentru reconfigurarea sistemului. Aceste metode presupun o buna cunoastere a caracteristicilor sistemului pentru ca stabilitatea si controlabilitatea sa fie asigurate.

Un exemplu de modelare si simulare a unei scheme de detectie si reconfigurare, cu utilizarea unor detectoare de tip derivativ urmate de o schema de comutare bazata pe logica de prag, este prezentat in figura 9.

Defectul simulat pe senzor este de tipul unui contact imperfect (lipitura rece) iar compensarea elementului defect este realizata prin redundanta materiala prin intermediul unui comutator cu prag adaptabil.

Scenariul simularii se regaseste in figura 10 si confirma eficacitatea reconfigurarii.

Figura 9. Schema de detectie si reconfigurare

Figura 10. Rezultatele simularii in bucla inchisa ale defectarii si reconfigurarii la nivelul senzorilor

Ultimul pas in dezvoltarea sistemelor tolerante la defecte este proiectarea si implementarea blocului deciziilor logice. Cerintele blocului deciziei logice pot fi enumerate in urmatoarele:

• Abordarea defectului. Defectele sunt intrari in blocul de decizie logica iar deciziile luate in vederea reconfigurarii sistemului sunt iesiri necesare. Algoritmii pot fi proiectati astfel incat blocul de decizie logica sa efectueaze mai multe diagnoze care sa faca deosebirea intre defecte si alarme false. In final, algoritmii de compensare a defectelor online pot include o masura a reconfigurarii sistemului.
• Comunicarea la nivel de sistem.
• Starea operationala. Pot exista diferite defecte, iar blocul deciziei logice trebuie sa faca distinctie intre acestea.
• Pornirea si oprirea sistemului.

Concluzii

Sistemele moderne de supraveghere cu functionare in timp real nu mai pot fi concepute, in prezent, fara existenta unor capabilitati de detectare si diagnoza a defectelor. In acest sens, raportul cuprinde detalii referitoare la arhitecturile sistemelor de conducere tolerante la defect cat si metode de proiectare a acestora. Este de remarcat ca diferitele metode existente au la baza concepte foarte apropiate si pot fi prezentate in paralel, desi exista diferentieri in reprezentarea modelelor, incertitudinilor sau defectelor.

In domeniul metodelor bazate pe model cercetarile au progresat semnificativ in ultimii ani. Scopul acestora nu este doar sa determine daca un defect este prezent sau nu (detectia defectului) ci si de a determina tipul si locatia acestuia (izolarea defectului) sau a marimii si comportarii in timp a defectului.

Majoritatea schemelor de detectare si diagnoza constau in doua nivele: un nivel de generare a simptomelor si un nivel de diagnosticare. Primul nivel indica starea procesului (prezenta sau nu a defectului). Folosindu-se semnatura defectelor, in cel de-al doilea nivel sunt diagnosticate defectiunile.

Dificultatea in construirea unor scheme de detectare si diagnoza a defectelor consta in a gasi acele manifestari semnificative, robuste la zgomote, perturbatii, incertitudini de modelare si modificare a punctului static de functionare.

Abordarile moderne se bazeaza pe modele ale procesului si exploateaza relatiile matematice dintre diferitele semnale masurate in proces. Ele permit o diagnosticare in mare profunzime, dar necesita modele matematice exacte ale procesului.

O modelare analitica bazata pe ecuatiile fizice ale procesului reprezinta o munca laborioasa, in special pentru procese neliniare, dar permite totodata o mare acuratete in diagnosticare, datorita posibilitatii de interpretare fizica a parametrilor.

Aplicabilitatea arhitecturilor sistemelor de reglare tolerante la defect propuse sunt ilustrate in lucrare pe instalatii complexe de schimb de caldura.