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

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08455199
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 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)
• 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

研究概要

本年度の研究では、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を構築するため、非線形システムを診断対象システムとして
1)故障診断用モデリングとその同定法、2)故障検出法、3)故障検出おける閾値設定法
について考察し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、診断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(NNM)を通して埋め込んだ準ARMAXモデルを考案しその同定法を確立した。また、その有効性を各種数式モデルや火力発電プラントなどの物理モデルの同定試験を通して確認した。2)については、故障の影響が診断対象システムの線形特性部分に現れる場合と非線形特性部分に現れる場合が考えられ、前者に対しては、モデル化誤差を準ARMAXモデルの非線形部分の同定結果から直接評価することにより、モデル化誤差にロバストな故障検出手法を提案し、後者に対しては、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。3)については、故障検出指標として用いるカルバック識別情報量(KDI)規範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False Alarm Rateを特定の有為水準に定める閾値の理論的設定法を確立した。次年度では、本研究課題に取り組む最終年度であることから、これまでに開発・提案してきた各種の故障検出手法を、より実システムに近い物理モデルヘ適用してその有効性を確認していく予定である。

研究成果

• [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)
• [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)
• [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)
• [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)
• [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)
• [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)
• [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)