パラメータ変動システムの知識支援型モデルベース故障診断

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04452211
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 熊丸 耕介 九州工業大学, 情報工学部, 教授 (30037949)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 五反田 博 近畿大学, 九州工学部, 助教授 (10153751) ; 内野 英治 九州工業大学, 情報工学部, 助教授 (30168710) ; 井上 勝裕 九州工業大学, 情報工学部, 助教授 (00150516) ; 平城 直治 九州工業大学, 情報工学部, 教授 (30038559) ; 山川 烈 九州工業大学, 情報工学部, 教授 (00005547)
• Keywords: 故障診断 / モデリング / パラメータ推定 / 非線形システム / システム同定 / ファジー推論 / ニューラルネットワーク / 火力発電プラント

Research Abstract

本研究では、1.非線形非定常大規模システムとしての電力発電プラント,2.パラメータ変動を伴う線形システムを診断対象として,知識支援型モデルベース故障診断法の開発と応用について考察し,以下の研究成果を得た.1.については,まず,火力発電プラントにおける給水加熱器系やボイラの2次過熱器系に対し,分布定数系を集中定数系で近似した未知時変パラメータを含む非線形の物理モデルを構成した.次いで,物理パラメータの予期せぬ変動に起因した故障のオンライン検出法として,短時間間隔の過度応答データに基づいて物理モデルと同一構造をもつシミュレータのパラメータを微小調節していく,未知時変パラメータの迅速な同定手法(SANQシステム同定法と命名)を開発した.現在,本法の実系応用研究のため,大分火力発電所の所内ボイラに対するモデリングと同定用測定データの集録に取り組んでいる。2.については,故障に起因するシステムパラメータ変動と正常な動作の中でのパラメータ変動とが混在する診断対象システムとして,適応制御の下で運転されている線形システムを考え,カルバック識別情報量規範によりシステムパラメータ変動をオンライン検出すると共に,その変動が故障に起因するものか否かを知識情報に基づいて判断する知識支援型のモデルベース故障診断システムを構築した.特に知識情報の故障判定への利用法として,システムの運転モードに関する様々な知識をファジィルールベースに取り込み,適切なメンバーシップ関数を用いてファジィ推論により故障判定を行う方法や,故障判定機構のニュートラルネットワーク構成とその学習用トレーニングデータ生成への知識情報の利用法について具体的な手法を確立した.更に,研究分担者により,ファジィ推論やニューラルネットワークの学習構成法についての新たな研究成果も得られ,今後それらの故障診断応用について考察していく予定である。

Research Products

• [Publications] 熊丸 耕介: "ダイナミックシステムのモデルベース故障診断に対するシステマティックアプローチ" 日本機械学会 ロボティックス・メカトロニクス講演会. 739-744 (1992)
• [Publications] K.Kumamaru: "Knowledge Aided Model-Based Approach to Failure Diagnosis of Adaptively Controlled Systems." Proceedings of the IMACS/SICE Int. Symposium on Robotics,Mechatronics and Manufacturing Systems.811-816 (1992)
• [Publications] K.Kumamaru: "Modelling and Adaptive Identification for Temperture Raising Control of Power Plant's Boiler." Prep. of the 24th ISCIE Symp. on Stochastic Systems Theory and Its Applications.65-68 (1992)
• [Publications] 熊丸 耕介: "SANQシステム同定法による未知時変パラメータをもつ非線形システムのオンライン同定" 第31回計測自動制御学会学術講演会. 363-364 (1992)
• [Publications] M.Uchida: "Quick Fauld Diagnosis for Nonlinear Systems with Simulator-Based Identification." Proceedings of the International Conference on Fault Diagnosis (Tooldiag'93).(1993)
• [Publications] K.Kumamaru: "Fault Diagnosis of Feed-Water Heating System in a Thermal Power Plant Using SANQ Systems Identification Method." Proceedings of the International Conference on Fault Diagnosis (Tooldiag'93).(1993)
• [Publications] E.Uchino: "Fuzzy Rule-Based Simple Interpolation Algorithm for Discrete Signal." Journal of Fuzzy Sets and Systems. (1993)
• [Publications] 平城 直治: "MHD平衡近似解を用いたトカマクプラズマの磁場解析" プラズマ・核融合学会誌. (1993)
• [Publications] E.Uchino: "A State Estimation Method with Matching between a Physical Energy Quantity and a Decibel Scaled Noisy Observation for a Sound Environmental System." Proceedings of the IEEE 1992 Int.Conference on System Engineeing.323-326 (1992)
• [Publications] E.Uchino: "Interpolation of Noisy Signal Data by Using Fuzzy Inference." Proceedings of the 1992 Int.Conference on Fuzzy Logic and Neural Networks (Invited Paper). 341-344 (1992)
• [Publications] H.Gotanda: "Multi-Layered Neural Networks as Adaptive Hypothesis Test and Their Systematic Initialization." Proceedings of the Int. Symp. on Neural Information Processing (ISKIT'92).102-105 (1992)
• [Publications] 五反田 博: "階層型ニューラルネットワークの初期写像と学習の収束について" 近畿大学九州工学部研究報告. 21. 29-38 (1992)