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モデル化誤差にロバストなモデルベース故障診断システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 08455199
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 計測・制御工学
研究機関九州工業大学

研究代表者

熊丸 耕助 (熊丸 耕介)  九州工業大学, 情報工学部, 教授 (30037949)

研究分担者 前田 誠  九州工業大学, 情報工学部, 助手 (00274556)
井上 勝裕  九州工業大学, 情報工学部, 助教授 (00150516)
研究期間 (年度) 1996 – 1998
研究課題ステータス 完了 (1998年度)
配分額 *注記
6,800千円 (直接経費: 6,800千円)
1998年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
1997年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
1996年度: 4,700千円 (直接経費: 4,700千円)
キーワード故障診断 / モデリング / 非線形システム / システム同定 / ロバスト同定 / 閾値判定 / カルバック情報量 / パラメータ推定 / 闘値判定
研究概要

本研究課題においては、物理的モデリングが困難な非線形未知システムを診断対象システムとする場合に対して、デル化誤差にロバストなモデルベース故障診断システムの構築を目的として、1)表現の柔軟性と線形構造性を兼備した診断用モデル構成とその同定法、2)診断用モデルの不確実さ(モデル化誤差)の評価法、3)モデル化誤差にロバストな故障検出法、及び、4)知識情報の併用による故障識別同定法、に関する研究に取り組み以下の研究成果を得た。1)については、線形ARMAXモデル構造の枠内で多様な非線形システムを表現しうるモデルとして、その係数パラメータの中に対象システムの非線形特性を非線形ノンパラメトリックモデリングを通して埋め込ん準ARMAXモデルを考案しその同定法を確立した。またこの準ARMAXが線形構造をもつことから、多様な非線形システムに対してSTR(Self-Tuning Regulator)による適応制御則を線形制御理論の枠内で合成できることを明らかにし、本モデルが診断用モデルのみならず適応制御による故障対応用モデルとしても有効であることを確認した。2)については、非線形システムの線形近似モデル化誤差を準ARMAXモデルの非線形部により直接的に評価する方法を考案した。3)に対しては、故障検出指標として用いるカルバック識別情報量(KDI)とモデル化誤差との関係を解析し、モデル化誤差にロバストな閾値判定による故障検出法を提案した。また、準ARMAXモデルが線形ARMAXモデルの非線形重み付き和としてのマルチモデル構造性を持つことを利用して、マルチモデルに基づく非線形システムの故障検出法を考案した。更に、故障検出指標KDIをマルチモデルの重み係数と関連付けて評価することにより、故障検出のロバスト化を実現した。また、KDIの確率特性を正常運転時のシステム同定結果から学習することにより、閾値判定による故障検出のFalseAlarm Rateを所望の有為水準に定める閾値設定法を確立した。最後に、4)の故障識別同定法については、準ARMAXモデルのパラメータが診断対象システムの物理的構造に関する情報を反映し得ないことから、未だ有効な手法の開発には至らなかった。

報告書

(4件)
  • 1998 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1997 実績報告書
  • 1996 実績報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (48件)

  • [文献書誌] K.Kumamaru: "Robust Fault Detection Using Index of Kullback Discrimination Information" Proc.of the 13 th IFAC World Congress. 205-210 (1996)

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  • [文献書誌] K.Kumamaru: "A Method of Robust Fault Detection for Dynamic Systems By Using Quasi-ARMAX Modeling" Proc.of the 11 th IFAC Symposium on System Identification. 1157-1162 (1997)

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  • [文献書誌] K.Kumamaru: "Fault Detection of Nonlinear Systems by Using Hybrid Quasi-ARMAX Models" Proc.of IFAC Symposium on Fault Detection,Supervision and Safety for Technical Processes. 1125-1130 (1997)

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  • [文献書誌] K.Kumamaru: "Method for Threshold Setting in KDI-based Robust Fault Detection of Nonlinear Systems" Proc.of the 30th ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications. in press (1999)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Hu: "A Hybrid Quasi-ARMAX Modeling Scheme for Identification of Nonlinear Systems" Trans.of the Society of Instrument and Control Engineers. 34-8. 977-985 (1998)

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  • [文献書誌] J.Hu: "KDI-Based Robust Fault Detection in Presence of Nonlinear Undermodeling" Trans.of the Society of Instrument and Control Engineers. 35-2. 200-207 (1999)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Kumamaru: "Chapter 17 entitled “Statistical Methods for Robust Change Detection in Dynamical Sysrems with Model Uncertainty"" Marcel Dekker Inc.:Book entitled “Statistical Methods in Control and Signal Processing", 453-479 (1997)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Hu, K.Kumamaru and K.Inoue.: "A Hybrid Robust Identification Using Genetic Algorithim and Gradient Method" Trans.of the Society of Instrument and Control Engineers. Vol.32, No.5. 714-721 (1996)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Kumamaru, J.Hu, K.Inoue and T.Soderstrom: "Robust Fault Detection Using Index of Kullback Discrimination Information" Proc.of the 13th IFAC World Congress. June30-July5. 205-210 (1996)

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  • [文献書誌] J.Hu, K.Kumamaru and K.Inoue: "Adaptive Control of Nonlinear Stochastic Systems Based on a Hybrid Quasi-ARMAX Model" Proc.of the 28th ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications. Nov.14-16. 149-154 (1996)

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  • [文献書誌] J.Hu, K.Kumamaru and K.Inoue: "A Hybrid Quasi ARMAX Modeling Scheme for Identification and Control of Nonlinear Systems" Proc.of the 35th Conference on Decision and Control. 1413-1418 (1996)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Maeda, K.Kumamaru, H.B.Zha and K.Inoue: "A Systematic Estimation of 3-D Surface Curvatures and Application to Image Segmentation" ICARCV'96 (International Conference on Control, Automation, Robotics and Computer Vision). TE3.4, (Dec.4-6). 1368-1372 (1996)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Kumamaru, J.Hu, K.Inoue and T.Soderstrom: "A Method of Robust Fault Detection for Dynamic Systems by Using Quasi-ARMAX Modeling" Proc.of the 11 th IFAC Symposium on System Identification. 1157-1162 (1997)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Inoue, K.Kumamaru and S.Matsuoka: "Feature Extraction Method for EEG Waves by Using MAP Detector of Input Signals with Multi-Discrete-Level Amplitude" Proc.of the 11 th IFAC Symposium on System Identification. 1269-1274 (1997)

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  • [文献書誌] K.Kumamaru, J.Hu, K.Inoue and T.Soderstrom: "Fault Detection of Nonlinear Systems by Using Hybrid Quasi-ARMAX Models" Proc.of the IFAC Symposium on Fault Detection, Supervision and Safety for Technical Processes. 1125-1130 (1997)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Hu, K.Hirasawa and K.Kumamaru: "A Hybrid Quasi-ARMAX Modeling and Identification Scheme for Nonlinear Systems" Research Reports on Information Science and Electronical Engineering of Kyushu University. Vol.2, No.2. 213-218 (1997)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Hu, K.Hirasawa and K.Kumamaru: "Fuzzy Models Embedding STR Controller for Nonlinear Stochastic Systems" Proc.of the 29 th ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications. Nov.10-12. 51-56 (1997)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.hu, K.Kumamaru, K.Inoue and K.Hirasawa: "KDI-Based Robust Fault Detection Scheme for Nearly Linear Systems" Proc.of the 29 th ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications. Nov.10-12. 13-18 (1997)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Hu, K.Hirasawa and K.Kumamaru: "A learning Network Based Modeling Scheme for Nonlinear Black-Box Systems" Proc.of the 7 th Intelligent System Symposium on Fuzzy, Artificial Intelligence, Neural Networks and Complex Systems. 217-222 (1997)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Maeda, K.Kumamaru, H.B.Zha and K.Inoue: "3-D Surface Recovery from Range Images by Using Multiresolution Wavelet Transform" Proc.of IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics. vol.4 (Oct.12-15). 3654-3659 (1997)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Maeda, K.Kumamaru, H.B.Zha and K.Inoue: "Surface Reconstruction Based on B-spline Functions and Its Application to Multiresolution Analysis" Proc.of the 29th ISCIE International Symposium on Stochasitic Systems Theory and Its Applications. Nov.10-12. 121-126 (1997)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Hu, K.Hirasawa and K.Kumamaru: "Quasi-Linear Adaptive Control Thory for Nonlinear Systems" Research Reports on Information Science and Electronical Engineering of Kyushu University. Vol.3, No.1. (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Hu, K.Kumamaru, K.Inoue and K.Hirasawa: "A Hybrid Quasi-ARMAX modeling Scheme for Identification of Nonlinear Systems" Trans.of the Society of Instrument and Control Engineers. Vol.34, No.8. 977-985 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Kumamaru, K.Inoue and S.Furukawa: "A Method for Threshold Setting in KDI-Based Robust Fault Detection of Nonlinear Systems" Proc.of the 30 th ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Thory and Its Applications. Nov.4-6. (1998)

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    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Hu, K.Hirasawa, J.Murata, M.Ohbayashi and K.Kumamaru: "Adaptive Control of Nonlinear Black-Box Systems Based on Universal Learning Networks" Proc.of the IEEE INternational Joint Conference on Neural Networks. 2453-2458 (1998)

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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Hu, K.Hirasawa, J.Murata, M.Ohbayashi and K.Kumamaru: "Identification of Nonlinear Black-Box Systems Based on Universal Learing Networks" Proc.of the IEEE International Joint Conference on Neural Networks. 2465-2470 (1998)

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    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Maeda, K.Kumamaru, H.B.Zha and K.Inoue: "Surface Recovery by Using Regularizasion Theory and Its Application to Multiresolution Analysis" Proc.of the 14th Internation Conferenc on Pattern Recognition (ICPR). Vol.1 (Aug.16-20). 19-23 (1998)

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    • 関連する報告書
      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Hu, K.Kumamaru, K.Inoue and K.Hirasawa: "KDI-Based Robust Fault Detection in Presence of Nonlinear Undermodeling" Trans.of the Society of Instrument and Control Engineers. Vol.35, No.2. 200-207 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1998 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Hu: "A Linear-like Adaptive Control Scheme for Nonlinear Systems" 第37回計測自動制御学会学術講演会予稿集. 69-70 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 熊丸 耕介: "短時間同定法を用いたダイナミックシステムの故障診断法" 第51回電気関係学会九州支部連合講演会予稿集. 460-460 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 熊丸 耕介: "ウェーブレットネットワークを用いたハイブリッド準ARMAXモデルの同定性能比較" 第17回計測自動制御学会九州支部学術講演会予稿集. 241-242 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kumamaru: "A Method for Threshold Setting in KDI-based Robust Fault Detection of Nonlinear Systems" Proc.of the 30th ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications. in press (1999)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] J.Hu: "A Hybrid Quasi-ARMAX Modeling Scheme for Identification of Nonlinear Systems" Trans.of the Society of Instrument and Control Engineers. 34-8. 977-985 (1998)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] J.Hu: "KDI-Based Robust Fault Detection in Presence of Nonlinear Undermodeling" Trans.of the Society of Instrument and Control Engineers. 35-2. 200-207 (1999)

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      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 胡敬炉: "準ARMAXモデルを用いた非線形システムの故障検出" 第36回計測自動制御学会学術講演会予稿集. 323-324 (1997)

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      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 熊丸 耕介: "Multi-ARMAXモデリングに基づく非線形システムの故障検出法" 第16回計測自動制御学会九州支部学術講演会予稿集. 67-68 (1997)

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      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 熊丸 耕介: "モデル化誤差を考慮したダイナミックシステムのロバスト故障検出法" 第16回計測自動制御学会九州支部学術講演会予稿集. 71-72 (1997)

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      1997 実績報告書
  • [文献書誌] J.Hu: "Adaptive Control of Nonlinear Stochastic Systems Using Quasi-ARMAX Model" Proc.of the 28th ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications. (in press). (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kumamaru: "A Method of Robust Fault Detection for Dynamic Systems by Using Quasi-ARMAX Modeling" Proc.of the 11th IFAC Symposium on System Identification. 1157-1162 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kumamaru: "Fault Detection of Nonlinear Systems by Using Hybrid Quasi-ARMAX Models" Proc.of IFAC Symposium on Fault Detection,Supervision and Safetv for Technical Processes. 1126-1131 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kumamaru: "Chapter entitled“Statistical Methods for Robust Change Detection in Dynamical Systems with Model Uncertainty"" Marcel Dekker Inc.:Book entitled“Statistical Methods in Control and Signal Processing", 453-479 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] J.Hu: "A Hybrid Robust Idetnification Using Genetic Algorithm and Gradient Method" 計測自動制御学会論文集. 32-5. 714-721 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kumamaru: "Robust Fault Detection Using Index of Kullback Discrimination Information" Proc.of the 13th IFAC World Congress. 205-210 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] J.Hu: "A Hybrid Quasi-ARMAX Modeling Schem for Identification and Control for Nonlinear Systems" Proc.of the 35th IEEE Conference on Decision and Control. 1413-1418 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] J.Hu: "Adaptive Control of Nonlinear Stochastic Systems Using Quasi-ARMAX Model" Proc.of the 28th ISCIE International Symposium on Stochasti Systems Theory and Its Applications. (in press). (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kumamaru: "A Method of Robust Fault Detection for Dynamic Systems by Using Quasi-ARMAX Modeling" Proc.of the 11th IFAC Symposium on System Identification. (in press). (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kumamaru: "Fault Detection of Nonlinear Systems by Using Hybrid QUASI-ARMAX Models" Proc.of IFAC Symposium on Fault Detection,Supervision and Safety for Technical Processes. (in press). (1997)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書
  • [文献書誌] K.Kumamaru: "Chapter entitled “Statistical Methods for Robust Change Detection in Dynamical Systems with Model Uncertainty"" Marcel Dekker Inc.: Book entitled “Statistical Methods in Control and Signal Processing"(in press), (1997)

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      1996 実績報告書

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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