1 / 35

Damadics Benchmark

Damadics Benchmark. Objetivos del Benchmark Ubicación del servoactuador en la planta real Descripción del servoactuador Descripción del modelo. Lazos de control Descripción del simulador Descripción de los fallos Datos reales de fallos Ejemplo. T. Escobet, J. Quevedo, V. Puig

loretta
Download Presentation

Damadics Benchmark

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Damadics Benchmark • Objetivos del Benchmark • Ubicación del servoactuador en la planta real • Descripción del servoactuador • Descripción del modelo. Lazos de control • Descripción del simulador • Descripción de los fallos • Datos reales de fallos • Ejemplo T. Escobet, J. Quevedo, V. Puig UPC Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  2. Objetivos del benchmark Se trata de un benchmark que tiene por objetivo testear técnicas de FDI El sistema a estudiar es un servoactuador: posicionador, servomotor y la válvula de control Se ha calibrado utilizando las servoválvulas de la planta azucarera de Lublin (Polonia) Hay tres niveles de benchmark Toda la documentación está disponible en http://diag.mchtr.pw.edu.pl/damadics Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  3. Objetivos del benchmark • Niveles del benchmark • Simulador • Modelo no lineal del servoactuador • Librería Simulink • Permite simular 19 fallos • Datos reales con fallos simulados • Lista de escenarios con fallos aplicados en tres válvulas de la azucarera • Fallos conocidos y comentados • Datos reales con escenarios ocultos • · escenarios ocultos • · se envían los resultados a Warsaw University of Technology para validarlos. Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  4. Ubicación del servoactuador en la planta Steam generator water level control loop Control loop tag: LC74_20 Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  5. Ubicación del servo actuador en la planta Thin juice level control loop in the first section of evaporation station : LC51_03 Thick juice flow control loop at the outlet of the fifth section of evaporation station : FC57_03 Long term valve sedimentation effects could be observed in valve of actuator from FC57_03 Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  6. Descripción del servoactuador Actuator structure Explanation: V1 - hand driven bypass valve V2 - hand driven bypass valve V3 - hand driven bypass valve V - control valve P1 - pressure sensor (valve inlet) P2 - pressure sensor (valve outlet) F - process media flowmeter X - piston rod displacement x - positioner feedback signal ps - pneumatic servo-motor supply CV- control signal from external PI controller Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  7. Descripción del modelo Control loop block diagram L SP e CV F Plant Actuator PI controller PV Transmitter Additional signals available for diagnostics purposes: SP - setpoint value PV - process value ( level L or flow rate F depending upon control loop) Plant model is not available, controller settings are available Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  8. P2 Evaporation Ps X I F CV e L SP Servomotor Plant P E/P PI Valve CV I Ps XV PV Kf X Actuator Leakage Transmitter P1 Descripción del modelo Actuator detailed structure Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  9. Descripción del Simulador • Simulador • El DAMADICS BENCHMARK es una librería Simulink Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  10. Descripción del simulador Actuator general block diagram Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  11. Descripción del Simulador Model was tuned for simulation of power station boiler Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  12. Electro-pneumatic transducer Descripción del Simulador Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  13. Pneumatic diaphragm servo-motor Descripción del Simulador Ecuaciones básicas Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  14. Pneumatic diaphragm servomotor model Descripción del Simulador Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  15. Descripción del SimuladorModelado de la fricción Servomotor hysteresis - friction effect 10 % of hysteresis An example of typical steady state characteristics of pnematic servomotor Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  16. Pneumatic diaphragm servo-motor Descripción del Simulador Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  17. Descripción del Simulador Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  18. Conjunto de Fallos • Control valve faultsPositioner faults • f1 - valve clogging f12 - electro-pneumatic transducer fault • f2 - valve or valve seat sedimentation f13 - rod displacement sensor fault • f3 - valve or valve seat erosion f14 - pressure sensor fault • f4 - increasing of valve or bushing friction • f5 - external leakage • f6 - internal leakage (valve tightness) • f7 - medium cavity or critical flow • Pneumatic servo-motor faultsGeneral faults/external faults • f8 - twisted servo-motor's piston rod f15 - positioner supply pressure drop • f9 - servo-motor's housing or terminals tightness f16 - increase of pressure difference on valve • f10 - servo-motor's diaphragm perforation f17 - pressure difference drop on valve • f11 - servo-motor's spring fault f18 - fully or partly opened bypass valves • f19 - flow rate sensor fault Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  19. f10 f11 f04 f01 f04 f11 f02 Conjunto de FallosPneumatic diaphragm servo-motor (Dynamics simulation scheme) Faults: f01, f02, f04, f10, f11 f01 - valve clogging f02 - valve or valve seat sedimentation f04 - increasing of valve or bushing friction f10 - servo-motor's diaphragm perforation f11 - servo-motor's spring fault Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  20. Modelización: f11 - servo-motor's spring fault Conjunto de Fallos 120 100 80 60 40 20 0 x [%] Fvc=const Ff =const fault f11 p [kPa] 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120 Servomotor characteristic slope change (spring fault) Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  21. Modelización: f2 – limitación en el desplazamiento Conjunto de Fallos 120 100 80 60 40 20 0 x [%] Fvc=const Ff =const fault f2 p [kPa] 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120 Servomotor displacement limitation (valve seat sedimentation) Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  22. Positioner Pneumatic servo-motor f20 f18 f18 f19 Conjunto de Fallos Control valve model f18 - change of pressure difference on valve f20 - flow rate sensor fault f19 - fully or partly opened bypass valves Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  23. Conjunto de Fallos Tipos Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  24. Detection / Isolation Indexes Detection / Isolation Time tdt, tit Detection / Isolation Recovery Time tdrt, tirt Detection / Isolation Moment tdm, tim Detection Recovery Moment tdrm, tirm False Detection / Isolation Rate rfd, rfi True Detection / Isolation Rate rtd, rti Mismatch Isolation Rate rmi Fault Detection / Isolation Sensitivity Factor fsd, fsi General Diagnosis Indexes Theoretical Diagnosis Accuracy daccit Theoretical Mean Diagnosis Accuracy dacctm Diagnosis Accuracy dacc Conjunto de Fallos Evaluación Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  25. Datos reales de fallos The data logged by SCADA system including: - pressures - flow rates - piston rod displacements - process variables values - set-point variables values - control variables values will be artificially prepared by simply adding 1 minute signal pulses of magnitudes: 5, 10 and 20%. Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  26. Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  27. Artificial hardware faults generationFault f18 - partly opened bypass valve Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  28. Artificial hardware faults generationFault f18 - partly opened bypass valve Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  29. Artificial hardware faults generationFault f16 – positioner supply pressure drop on Actuator 1 Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  30. Artificial hardware faults generationFault f17 – Unexpected pressure drop across the valve in Actuator 2 Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  31. Ejemplo • Comparación de modelos de detección: predicción, simulación y observadores intervalares • observador • simulador • predictor Aplicando un algoritmo de optimización global: sujeto a: Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  32. Ejemplo Se ha identificado un modelo intervalar para la servo válvula: L=[-0.1286 -0.0087 0.0717] Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  33. Detección de f10 servomotor’s diaphragm perforation caused by fatigue of diaphragm material Fault detection using interval prediction Fault detection using interval simulation Fault detection using interval observation Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  34. Conclusiones del trabajo Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

  35. Conclusiones Damadics Benchmark Objetivo testear técnicas de FDI • Niveles de benchmark: • Simulación • Datos reales con fallos simulados • Datos reales con fallos ocultos http://diag.mchtr.pw.edu.pl/damadics Jornadas de Ingeniería de Control - 14 y 15 de Marzo 2006- Pamplona

More Related