Zusammenfassung
Durch zunehmende Anforderungen an hochzuverlässige und sichere Prozesse, an Lebenszykluskosten und an das Assetmanagement kommt der Überwachung und Fehlerdiagnose aller wichtiger Komponenten technischer Anlagen eine wesentliche Bedeutung zu. Der Beitrag gibt zunächst eine Übersicht von einigen signalgestützten und modellgestützten Methoden zur Erkennung von fehlerhaften Änderungen des normalen Prozessverhaltens. Hierbei gelingt es durch Analyse einzelner periodischer oder stochastischer Signale mit Methoden der Spektralanalyse und durch Analyse mehrerer Ein- und Ausgangssignale über Prozessmodelle mit Parameterschätzung, Beobachtern oder Paritätsgleichungen mehrere Symptome zu erzeugen. Diese bilden die Grundlagen für eine Fehlerdiagnose mit Klassifikations- oder Inferenzmethoden. Das prinzipielle Vorgehen wird an einer Auswahl von am Institut für Automatisierungstechnik untersuchten technischen Prozessen, wie einem hydraulischen Aktor, Elektroantrieben, Kreiselpumpen, Verbrennungsmotoren und Kraftfahrzeugen kurz erläutert und es werden experimentelle Ergebnisse für eingebaute Fehler beschrieben. Der Beitrag schließt mit einer Zusammenfassung bisher erreichter Ergebnisse und einer Beurteilung der angewandten Methoden, die im Laufe der Jahre entwickelt wurden. Der Beitrag soll mit Hilfe der Beispiele die Anwendbarkeit deutlich machen.
Abstract
With increasing demands on highly reliable and safe processes, lifecycles costs and asset-management the supervision and fault diagnosis of important components of technical plants develops to an important task within process automation. The contribution gives first a brief view on some signal- and model-based methods for the detection of faulty changes of the normal process behavior. Several symptoms can be generated through the analysis of periodic and stochastic signals with spectral estimation methods and through the processing of several input- and output signals via process models with parameter estimation, observers and parity equations. This is followed by a fault diagnosis with classification or inference methods. The application of this procedure is described shortly for a selection of investigated processes at the Institute of Automatic Control, as a hydraulic servo axes, electrical drives, centrifugal pumps, combustion engines and a passenger car. Some experimental results for inserted faults are shown. Then a summary of hitherto gained practical results and an evaluation of the applied methods is given. It is tried to demonstrate the applicability of the fault-diagnosis methods by using concrete examples.
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