LUCAS VERONEZ GOULART FERREIRA;LAXMI RATHOUR;DEVIKA DABKE;FABIO ROBERTO CHAVARETTE;VISHNU NARAYAN MISHRA
Journal of applied mathematics & informatics
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v.41
no.6
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pp.1257-1274
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2023
Rotating machines heavily rely on an intricate network of interconnected sub-components, with bearing failures accounting for a substantial proportion (40% to 90%) of all such failures. To address this issue, intelligent algorithms have been developed to evaluate vibrational signals and accurately detect faults, thereby reducing the reliance on expert knowledge and lowering maintenance costs. Within the field of machine learning, Artificial Immune Systems (AIS) have exhibited notable potential, with applications ranging from malware detection in computer systems to fault detection in bearings, which is the primary focus of this study. In pursuit of this objective, we propose a novel procedure for detecting novel instances of anomalies in varying operating conditions, utilizing only the signals derived from the healthy state of the analyzed machine. Our approach incorporates AIS augmented by Dynamic Time Warping (DTW). The experimental outcomes demonstrate that the AIS-DTW method yields a considerable improvement in anomaly detection rates (up to 53.83%) compared to the conventional AIS. In summary, our findings indicate that our method represents a significant advancement in enhancing the resilience of AIS-based novelty detection, thereby bolstering the reliability of rotating machines and reducing the need for expertise in bearing fault detection.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.12
no.6
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pp.503-510
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2002
This paper presents a fault diagnosis method using neural network-based multi-fault models and statistical method to detect and isolate faults in nonlinear systems. In the proposed method, faults are detected when the errors between the system output and the neural network nominal system output cross a predetermined threshold. Once a fault in the system is detected, the fault classifier statistically isolates the fault by using the error between each neural network-based fault model output and the system output. From the computer simulation results, it is verified that the proposed fault diagonal method can be performed successfully to detect and isolate faults in a nonlinear system.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.32
no.9
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pp.72-79
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2004
A method for thruster fault diagnosis for launch vehicle upper stage was developed. In order to protect the launch vehicle against the occurrence of faults, it is necessary to detect and identify the fault, as well as to reconfigure the controller of the vehicle. Considering the upper stage launch vehicle using reaction control system, an analytical method was adopted in order to detect the fault occurred in thruster. The fault detection scheme can be applied to the system regardless of the form of thruster fault occurred - leakage or lock-out. Results from processor-in-the-loop simulation are provided to demonstrate the validity of this fault detection and isolation scheme for the upper stage launch vehicle.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.23
no.11
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pp.705-710
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2011
Fault detection has to be proceeded by steady state filtering to get rid of transient effect associated with thermal capacity. Coefficient of variance (COV), ratio of standard deviation devided by moving average, was employed as steady-state filter. Engine speed and refrigerant pressures were selected as parameters representing system dynamics. The filtered values were registered as members of steady-state DB. They were found to show good functional relationship with ambient temperature. The relationship was fitted with a second order polynomial and the distribution bounds of the data around the fitted curve were expressed by visual inspection because of varying average and random data interval. Fault data were compared with the steady-state data obtained during normal operation. The fault data were easily isolated from the fault-free one. To make such isolation reliable, tests to construct good DB should be designed in a systematic way.
Kim, Donghwan;Sohn, Seokman;Kim, Yeonwhan;Bae, Yongchae
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2014.10a
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pp.90-93
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2014
In this paper, we have developed a new fault detection method based on vibration signal for rotor machinery. Generally, many methods related to detection of rotor fault exist and more advanced methods are continuously developing past several years. However, there are some problems with existing methods. Oftentimes, the accuracy of fault detection is affected by vibration signal change due to change of operating environment since the diagnostic model for rotor machinery is built by the data obtained from the system. To settle a this problems, we build a rotor diagnostic model by using feature residual based on vibration signal. To prove the algorithm's performance, a comparison between proposed method and the most used method on the rotor machinery was conducted. The experimental results demonstrate that the new approach can enhance and keeps the accuracy of fault detection exactly although the algorithm was applied to various systems.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.9
no.1
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pp.100-110
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2008
It is not easy to monitor and identify all engine faults and conditions using conventional fault detection approaches like the GPA (Gas Path Analysis) method due to the nature and complexity of the faults. This study therefore focuses on a model based diagnostic method using Neural Network algorithms proposed for fault detection on a turbo shaft engine (PW 206C) selected as the power plant for a tilt rotor type unmanned aerial vehicle (Smart UAV). The model based diagnosis should be performed by a precise performance model. However component maps for the performance model were not provided by the engine manufacturer. Therefore they were generated by a new component map generation method, namely hybrid method using system identification and genetic algorithms that identifies inversely component characteristics from limited performance deck data provided by the engine manufacturer. Performance simulations at different operating conditions were performed on the PW206C turbo shaft engine using SIMULINK. In order to train the proposed BPNN (Back Propagation Neural Network), performance data sets obtained from performance analysis results using various implanted component degradations were used. The trained NN system could reasonably detect the faulted components including the fault pattern and quantity of the study engine at various operating conditions.
Salehifar, Mehdi;Arashloo, Ramin Salehi;Eguilaz, Manuel Moreno;Sala, Vicent
Journal of Power Electronics
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v.15
no.1
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pp.131-145
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2015
The voltage-source inverters (VSI) supplying a motor drive are prone to open transistor faults. To address this issue in fault-tolerant drives applicable to electric vehicles, a new open transistor fault diagnosis (FD) method is presented in this paper. According to the proposed method, in order to define the FD index, the phase angle of the converter output current is estimated by a simple trigonometric function. The proposed FD method is adaptable, simple, capable of detecting multiple open switch faults and robust to load operational variations. Keeping the FD in mind as a mandatory part of the fault tolerant control algorithm, the FD block is applied to a five-phase converter supplying a multiphase fault-tolerant PM motor drive with non-sinusoidal unbalanced current waveforms. To investigate the performance of the FD technique, the fault-tolerant sliding mode control (SMC) of a five-phase brushless direct current (BLDC) motor is developed in this paper with the embedded FD block. Once the theory is explained, experimental waveforms are obtained from a five-phase BLDC motor to show the effectiveness of the proposed FD method. The FD algorithm is implemented on a field programmable gate array (FPGA).
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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v.16
no.4
s.109
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pp.404-413
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2006
Induction motors are the workhorse of our industry because of their versatility and robustness. The diagnosis of mechanical load and power transmission system failures is usually carried out through mechanical signals such as vibration signatures, acoustic emissions, motor speed envelope. The motor faults including mechanical rotor imbalances, broken rotor bar, bearing failure and eccentricities problems are reflected in electric, electromagnetic and mechanical quantities. The recent research has been directed toward electrical monitoring of the motor with emphasis on inspecting the stator current of the motor, The stator current spectrum has been widely used for fault detection in induction motor systems. The motor current signature analysis is the useful technique to assess machine electrical condition. This paper describes the motor condition detected by the current signatures Paralleled with vibration signatures analysis of induction motors with the roller bearing and the journal bearing type for large vertical pumps in power plant as examples to discuss for motor fault detection and diagnosis.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.50
no.8
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pp.541-550
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2022
An effective real time fault diagnosis approach for UAV engine is drawn from IMM filter and GLRT methods. For this purpose based on the linear diagnosis model derived from engine dynamic performance analysis the Kalman filter for residual estimation and each method are applied to the fault diagosis of the actuator for engine control sensors. From the process of the IMM filter application the effective FDI measure is obtained and the state responses due to actuator fault are estimated. Likewise from the GLRT method the fault magnitudes of actuator and sensors are estimated associated with some FDI functionings. The numerical simulations verify the effectiveness of the IMM filter for FDI and the GLRT in estimating the fault magnitudes of each fault mode.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2006.11a
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pp.401-406
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2006
This paper presents the fault diagnosis of induction motor based on support vector machine(SVMs). SVMs are well known as intelligent classifier with strong generalization ability. Application SVMs using kernel function is widely used for multi-class classification procedure. In this paper, the algorithm of SVMs will be combined with feature extraction and reduction using component analysis such as independent component analysis, principal component analysis and their kernel(KICA and KPCA). According to the result, component analysis is very useful to extract the useful features and to reduce the dimensionality of features so that the classification procedure in SVM can perform well. Moreover, this method is used to induction motor for faults detection based on vibration and current signals. The results show that this method can well classify and separate each condition of faults in induction motor based on experimental work.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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