Diagnosztika - Ea9. p. 1/2 Modell Alapú Diagnosztika Diszkrét Módszerekkel Diagnosztika Petri háló modellek felhasználásával Hangos Katalin PE Villamosmérnöki és Információs Rendszerek Tanszék
Diagnosztika - Ea9. p. 2/2 Tartalomjegyzék Színes Petri hálók (Coloured Petri Nets) legfontosabb tulajdonságok Színes Petri hálók és kvalitatív differenciaegyenletek megfeleltetés, hibamódokat tartalmazó modellek jel-nyomok előállítása Operátori eljárások és formális leírásuk kapcsolat a diszkrét idejű modellekkel Diagnózerek fogalma és jellemzői Petri háló diagnózerek karakterisztikus jel-nyomok felismerésére
Színes Petri hálók Coloured Petri Nets (CPNs) Diagnosztika - Ea9. p. 3/2
! " Diagnosztika - Ea9. p. 4/2 Futópálya Petri háló modellje időzített RWY Időzített Peri háló modell
: 7 6 ( /. & & & & ) ) ) ) ) ) /. 2 1 0 0/. & & & & Diagnosztika - Ea9. p. 5/2 Futópálya Petri háló modell színes Színezett Peri háló modell: "feliratok" Élfüggvény: afelki : if val(pfp_lefogl) = then true afel = val(pfp_lefogl), val(pfel) = afel Szinhalmaz: Cfelle = {, } # 3 ' ( ' $ ' * - 776 : 5 6 ( ' * - ( ' ) ) ) 98 4 7 6 987 4 5 6 ( * $ ' ( $ ' # 3 ' (, ($+ $ ' * $ % ( $ ' # $ % * $ % : 7 6 77 6 : 5 6
Színes Petri hálók és kvalitatív modellek Diagnosztika - Ea9. p. 6/2
Diagnosztika - Ea9. p. 7/2 Az irányítandó rendszer leírása Színezett Petri hálóval (CPN): kvalitatív modellből állíthatjuk elő színhalmazok: a változók kvalitatív értékkészletéből helyek: változókhoz rendeltek átmenetek: egyenletekhez rendelten (statikus és dinamikus egyenlettel) Diagnosztikai alkalmazások: a meghibásodásokat is modellezni kell!
Diagnosztika - Ea9. p. 8/2 Statikus példa: érzékelő additív hibával 1 Algebrai model egyenlet: v m = v + χ E [v], [v] m e, χ B 1 = { 1, 0,1}, [E] = L [v m ] [χ] [v] mode N H 0 N normal 0 H normal L 0 L normal 0 0 0 normal e+ 1 H faulty H 1 N faulty N 1 L faulty L 1 0 faulty N L -1 H faulty -1 N faulty 0-1 L faulty e -1 0 faulty
Diagnosztika - Ea9. p. 9/2 Statikus példa: érzékelő additív hibával 2 CPN modell B -1 v X t E (0) v m
Diagnosztika - Ea9. p. 10/2 Kvalitatív jelek Kvalitatív érték-készlet "normális" N értékkel rendelkező változókra = {H, N, L, 0}, B = {0, 1}, E = {H, N, L, 0, e+, e } ahol High, Low, Normal, error. Egy kvalitatív jel egy olyan jel (bemenet, kimenet, állapot vagy zavarás (fault indicator!)) amely értékeit minden időpillanatban egy véges kvalitatív érték-készletből veszi. Egy esemény következik be, ha egy kvalitatív jel értéke megváltozik. Egy e X eseményt formálisan a e X (t, q X ) = (t, [x](t) = q X ) párral jellemezhetünk, ahol t az az időpillanat, mikor az [x] kvaltatív jel felveszi a q X értéket.
Diagnosztika - Ea9. p. 11/2 Jel-nyomok esemény-sorozatok Egy [x] kvalitatív jel jel-nyoma (signal trace) egy esemény-sorozat T (x) (t 0, t F ) = {(t 0 ; [x](t 0 ) = q x0 ), (t 1 ; [x](t 1 )] = q x1 ),..., (t F ; [x](t F ) = q xf )} a (t 0, t F ) időintervallumon, ahol q x Több jelnek együttesen is lehet jel-nyoma, például T (u,d,y) (t 0, t F ) Egyszerűsített jelölés: az időt elhagyjuk, például T (h,t) (1, 3) = {(N, N), (L, H), (L, e+)} Diagnosztikai célra definiálhatunk nominális (normális viselkedést leíró) jel-nyomokat karakterisztikus (jellemző) jel-nyomokat (valamilyen adott meghibasodásra)
Diagnosztika - Ea9. p. 12/2 Egyszerű dinamikus példa Szabad kifolyású tartály: kvalitatív modellegyenletek [m](k + 1) = [m](k) + [v in ](k) K [m](k) χ leak B kis lyuk - [B] = L + érzékelő additív hibával CPN modell: m B X leak v in m X leak B v in m X leak B v in t tartaly (1) YES NO t tartaly (1) YES NO t tartaly (1) YES NO LOW LOW LOW B -1 NORMAL HIGH B -1 NORMAL HIGH B -1 NORMAL HIGH X mes Vout(k+1) e- X mes Vout(k+1) e- X mes Vout(k+1) e- e+ e+ e+ t meres (0) t meres (0) t meres (0) v m out v m out v m out e e e
Diagnosztika - Ea9. p. 13/2 Egyszerű dinamikus példa Megoldás: kvalitatív bemenet-kimenet jel-nyomokkal
Diagnosztika - Ea9. p. 14/2 P C R G Operátori eljárások
Diagnosztika - Ea9. p. 15/2 Operátori eljárások P C R G Diszkrét, soros és párhuzamos lépéseket is tartalmazó vezérlési eljárások. Fajtái: indítási, leállítási, üzemmód-váltási biztonsági szabályozási Elemei: diszkrét lépések
Diagnosztika - Ea9. p. 16/2 Az operátori eljárások környezete P C R G PEOPLE Plant Diagnosis measurements actions PLANT Pre-actions actions actions measurements Procedure Diagnosis PROCEDURES
Diagnosztika - Ea9. p. 17/2 Egy eljárás lépés formális leírása P C R G Színezett Petri hálóval (CPN) Plant (t Ps ) PreCondition ToDo associated Start Proc_step (t Ps ) c Input ( Start, PreCondition ) Begin wait(tps) ToDo End [ActionTaken] PostCondition Done [CondTimeOut] Step_evalutation [CondFail] [CondAim] Next_Proc_step TimeOut Fail Aim
Diagnosztika - Ea9. p. 18/2 P C R G Diagnosztika színes Petri hálókkal Diagnózerek
Diagnosztika - Ea9. p. 19/2 Jellemző jel-nyomok P C R G Minden meghibásodási módra egy olyan jel-nyom, ami azt egyértelműen azonosítja Pozitív additív szenzor-hiba jellemző jel-nyoma T (vin,v m out ) (1, 4) = {(0,H), (0,N), (0,L), (0,L)}
Diagnosztika - Ea9. p. 20/2 Diagnózerek P C R G A diagnózer egy olyan diszkrét eseményű rendszer, ami "felismeri" egy meghibásodási mód jellemző jel-nyomát, és így azonosítja azt. A diagnózer szerkezete: minden eseményhez a jellemző jel-nyomban külön átmenet t ti belső helyek: minden időlépés után p Dti : a jellemző jel-nyom i-edik eseménye megtörtént a mért jelekhez tartozó helyekhez teszt-él segítségével kapcsolódik Példa: T (vin,v m out ) (1, 3) = {(0, N), (0, L), (0, L)} { 0 } v in { 0 } { 0 } { N } v m out { L } { L } D1 D2 DD! t D1 (1) t D2 (1) t D3 (1)
Diagnosztika - Ea9. p. 21/2 Diagnózer a tartály szenzorral példára P C R G Hiba: pozitív hiba az érzékelőben Jellemző jel-nyom: (0; v in = 0), (1; v m out = H) m X leak B v in t tartaly (1) YES NO v in { NO } LOW B -1 NORMAL HIGH t D1 (1) X mes V out (k+1) e- e+ D1 t meres (0) { e+, HIGH, NORMAL } t D2 (0) v m out e v m out X mes { YES }
Diagnosztika - Ea9. p. 22/2 Vezetővel irányított garázskapu diagnózerei P C R G