Fehlererkennung und -diagnose am IAT, FG RT&PA
Fehlererkennung und -diagnose am IAT, FG RT&PA
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Auf dem Gebiet der<br />
<strong>Fehlererkennung</strong> <strong>und</strong> –<strong>diagnose</strong><br />
<strong>am</strong><br />
Institut für Automatisierungstechnik, <strong>FG</strong><br />
Regelungstechnik & Prozessautomatisierung<br />
seit 1990 erstellte Arbeiten<br />
Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Rolf Isermann<br />
Projektgruppe Technische Fehler<strong>diagnose</strong><br />
Sprecher: Dipl.-Ing. Marco Münchhof, M.S./SUNY<br />
http://www.iat.tu-darmstadt.de/projektgruppen/tfd<br />
Stand: 20. Februar 2006
Bücher<br />
Fault Diagnosis Systems: An Introduction from Fault Detection to Fault Tolerance<br />
Autor: Rolf Isermann<br />
Veröffentlichung: Springer Verlag, 2006<br />
ISBN: 3540241124<br />
Überwachung <strong>und</strong> Fehler<strong>diagnose</strong><br />
Autor: Rolf Isermann (Hrsg.)<br />
Veröffentlichung: VDI-Verlag, 1994<br />
ISBN: 354062178-4<br />
Dissertationen zum Thema <strong>Fehlererkennung</strong> <strong>und</strong> –<strong>diagnose</strong> <strong>am</strong><br />
Kraftfahrzeug <strong>und</strong> Kraftfahrzeugkomponenten<br />
Adaptive Querdyn<strong>am</strong>ikmodelle für Personenkraftfahrzeuge – Fahrzustandserkennung<br />
<strong>und</strong> Sensorfehlertoleranz<br />
Autor: Marcus Börner<br />
Veröffentlichung: Fortschritt-Berichte VDI Reihe 12, Nr. 563, 2003<br />
ISBN: 3-18-356312-6<br />
Berichte: -<br />
Strecke: Querdyn<strong>am</strong>ik eines PKW<br />
Sensoren: Lenkradwinkel, Raddrehzahlen über ABS Sensoren,<br />
Querbeschleunigungssensor, Gierratensenor<br />
Erkannte Fehler: • Sensorfehler Querbeschleunigung<br />
• Sensorfehler Gierrate<br />
• Sensorfehler ABS Sensoren<br />
Methoden: Paritätsgleichungen mit linearen physikalischen Modellen<br />
Schlüsselwörter: Adaptive Fahrzeugmodelle, Querdyn<strong>am</strong>ik, Fahrzustand,<br />
<strong>Fehlererkennung</strong>, Fehler<strong>diagnose</strong>, Einspurmodell, Zweispurmodell,<br />
Reifensteifigkeit, Fahrfächer, Characteristic Velocity Stability<br />
Indicator CVSI
<strong>Fehlererkennung</strong> für mechatronische Fahrwerksysteme<br />
Autor: Daniel Fischer<br />
Veröffentlichung: Im Druck: Fortschritt-Berichte VDI Reihe<br />
ISBN:<br />
Berichte: -<br />
Strecke: • Elektrohydraulische Radaufhängung<br />
• Aktiver Stabilisator<br />
Sensoren: • Einfederweg<br />
• Aufbaubeschleunigung<br />
• Druck<br />
• Position Hydraulikzylinder<br />
• Strom, Drehzahl, Spannung eines permanent erregten<br />
Gleichstrommotors<br />
• Standard ABS/ESP Sensorik<br />
• Strom <strong>und</strong> Spannung an Magnetschaltventilen<br />
Erkannte Fehler: • Sensorfehler (Offset, Verstärkung, Ausfall)<br />
• Hydraulisch: Leckagen, Lufteinschluss, Verstopfung,<br />
Luftleckage(Hydrospeicher)<br />
• Elektrisch: Windungsschluss, Windungsbruch<br />
• Mechanisch: Federverschleiß, Dämperverschleiß, erhöhte<br />
Reibung<br />
Methoden: Paritätsgleichung, physikalisch<br />
Par<strong>am</strong>eterschätzung, physikalisch<br />
Schlüsselwörter: Modellbildung, Simulation, <strong>Fehlererkennung</strong>, Fehler<strong>diagnose</strong>,<br />
Mechatronik, KFZ-Stellglieder, aktive Fahrwerke<br />
Fehlertolerante Pedaleinheit für ein elektromechanisches Bremssystem (Brake-by-<br />
Wire)<br />
Autor: Stefan Stölzl<br />
Veröffentlichung: Fortschritt-Berichte VDI Reihe 12, Nr. 426, 2000<br />
ISBN: 3-18-342612-9<br />
Berichte: -<br />
Strecke: Bremspedaleinheit<br />
Sensoren: 2 Winkelgeber, Wegsensor, Kraftsensor<br />
Erkannte Fehler: • Sensorfehler an allen 4 Sensoren<br />
Methoden: Paritätsgleichung, physikalisch<br />
Voterverfahren<br />
Schlüsselwörter: Elektromechanisches Bremssystem, Brake-by-Wire, Pedaleinheit,<br />
Fehlertoleranz, Überwachung, Sicherheitskonzept,<br />
Systemarchitektur, Sensorkonsolidierung, Rekonfiguration
Modellgestützter Funktionsentwurf für KFZ-Stellglieder – Regelung der<br />
elektromechanischen Ventiltriebaktorik <strong>und</strong> Fehler<strong>diagnose</strong> der<br />
Bremssystemhydraulik<br />
Autor: Harald Straky<br />
Veröffentlichung: Fortschritt-Berichte VDI Reihe 12, Nr. 546, 2003<br />
ISBN: 3-18-354612-4<br />
Berichte: -<br />
Strecke: Hydraulisches Bremssystem Golf VR6<br />
Sensoren: Pedalwegsensor oder Membranwegsensor, Drucksensor <strong>am</strong> ABS<br />
Block für beide Bremskreise, optional: Drucksensoren an den<br />
Radbremsen<br />
Erkannte Fehler: • Lufteinschlüsse<br />
• Leckagen<br />
Methoden: Paritätsgleichung, physikalisch<br />
Par<strong>am</strong>eterschätzung, physikalisch<br />
Schlüsselwörter: Modellbildung, Simulation, Regelung, <strong>Fehlererkennung</strong>,<br />
Fehler<strong>diagnose</strong>, Mechatronik, KFZ-Stellglieder,<br />
Elektromechanische Ventiltriebaktoren, Hydraulisches<br />
Bremssystem<br />
Modellgestützte Verfahren zur Überwachung des Fahrzustands eines PKW<br />
Autor: Michael Würtenberger<br />
Veröffentlichung: Fortschritt-Berichte VDI Reihe 12, Nr. 314, 1997<br />
ISBN: 3-18-331412-6<br />
Berichte: -<br />
Strecke: Reifendruckerkennung für PKW<br />
Sensoren: Aufbaubeschleunigung an allen vier Raddomen<br />
Erkannte Fehler: • Reifendruckänderung im Bereich 0,4 bis 0,5 bar<br />
Methoden: Schätzung einer linearen Übertragungsfunktion mit KNN-<br />
Klassifikator<br />
Strecke: Querdyn<strong>am</strong>ik eines PKW<br />
Sensoren: Lenkradwinkel, Querbeschleunigung<br />
Erkannte Fehler: • Fehlerfrei<br />
• Ausbrechendes Fahrzeugheck<br />
• Sensorfehler<br />
• Fahrt auf vermindertem Reibwert<br />
Methoden: Par<strong>am</strong>eterschätzung für lineares Modell<br />
Paritätsgleichungen für lineares Modell<br />
MLP-Netz als Referenzmodell für Paritätsgleichungen<br />
Schlüsselwörter: Paritätsraum, Fahrzeugdyn<strong>am</strong>ik, Par<strong>am</strong>eterschätzung,<br />
Reifendrucküberwachung, Fahrerassistenzsysteme,<br />
Fehler<strong>diagnose</strong>, KNN-Klassifikation, Dyn<strong>am</strong>isches<br />
Multilayerperceptron, Sensorfusion, Modellgestützt
Dissertationen zum Thema <strong>Fehlererkennung</strong> <strong>und</strong> –<strong>diagnose</strong> an<br />
Elektromotoren <strong>und</strong> Lasten<br />
Mikrocontrollerbasierte <strong>Fehlererkennung</strong> für mechatronische Komponenten <strong>am</strong><br />
Beispiel eines elektromechanischen Stellantriebs<br />
Autor: Olaf Moseler<br />
Veröffentlichung: Fortschritt-Berichte VDI Reihe 8, Nr. 908, 2001<br />
ISBN: 3-18-390808-5<br />
Berichte: DFAM Abschlussbericht 14/2000<br />
Strecke: Bürstenloser Gleichstrommotor arbeitet gegen rotatorische Feder<br />
Sensoren: Motorspannung, Motorstrom, Winkel der Welle <strong>am</strong><br />
Getriebeausgang, Hallsensoren zur Kommutierung<br />
Erkannte Fehler: • Überhitzung<br />
• Kurzschluss<br />
• Wicklung unterbrochen<br />
• Reibung erhöht<br />
• Offsetfehler Spannungssensor<br />
• Offsetfehler Stromsensor<br />
• Offsetfehler Winkelsensor<br />
• Hallsensor (Stuck-at-0, Stuck-at-1)<br />
Methoden: Paritätsgleichung, physikalisch<br />
Par<strong>am</strong>eterschätzung, physikalisch<br />
SELECT<br />
Schlüsselwörter: Mikrocontroller, Modellgestützte <strong>Fehlererkennung</strong>, Fehler<strong>diagnose</strong>,<br />
Par<strong>am</strong>eterschätzung, Bürstenloser Gleichstrommotor, Stellantrieb,<br />
Mechatronik<br />
Wissensbasierte <strong>Fehlererkennung</strong> <strong>und</strong> Diagnose mit den Fallbeispielen Kreiselpumpe<br />
<strong>und</strong> Drehstrommotor<br />
Autor: Stefan Nold<br />
Veröffentlichung: Fortschritt-Berichte VDI Reihe 8, Nr. 273, 1991<br />
ISBN: 3-18-147308-1<br />
Berichte: -<br />
Strecke: Tauchpumpenmotor<br />
Sensoren: Motorspannung, Motorstrom<br />
Erkannte Fehler: • Zusätzliche Induktivität<br />
• Kühlung defekt<br />
• Exzentrizität<br />
• Veränderung im Wickelkopfraum<br />
Methoden: Identifikation der Impedanzortskurve<br />
Strecke: Kreiselpumpe<br />
Sensoren: Volumenstrom, Drehzahl, Druck Saugseite, Druck Druckseite<br />
Erkannte Fehler: • Veränderungen <strong>am</strong> saugseitigen Dichtspalt<br />
• Ablagerungen <strong>am</strong> Laufradeintritt<br />
• Verschleiß <strong>am</strong> Laufradaustritt<br />
• Schaufelbruch<br />
• Kavitationserosion<br />
Methoden: Identifikation von Kennlinien<br />
Schlüsselwörter: Drehstrommotor, EFTAS, Expertensystem, Fehlerbaum,<br />
Fehler<strong>diagnose</strong>, <strong>Fehlererkennung</strong>, Identifizierbarkeit, Kreiselpumpe,<br />
Par<strong>am</strong>eterschätzung, Prozessüberwachung
Modellgestützte <strong>Fehlererkennung</strong> <strong>und</strong> Diagnose <strong>am</strong> Beispiel eines<br />
Kraftfahrzeugaktors<br />
Autor: Thomas Pfeufer<br />
Veröffentlichung: Fortschritt-Berichte VDI Reihe 8, Nr. 749, 1999<br />
ISBN: 3-18-374908-4<br />
Berichte: Systembaustein Stellglied. Vorhaben Nr. 540. Adaption von<br />
Stellgliedern in den Systemverb<strong>und</strong> Antriebsstrang durch den<br />
Einsatz von Mikroelektronik. Abschlußbericht<br />
Strecke: E-Gas Steller mit Gleichstrommotor<br />
Sensoren: Motorspannung, Motorstrom, Winkel der Welle <strong>am</strong><br />
Getriebeausgang 2-fach<br />
Erkannte Fehler: • Erhöhte / verringerte Federvorspannung<br />
• Kommutatorkurzschluss (2 Segmente)<br />
• Ankerwindungsschluss (4 Segmente)<br />
• Ankerwindungsbruch<br />
• Zusätzlicher serieller Widerstand<br />
• Zusätzlicher paralleler Widerstand<br />
• Erhöhte Reibung<br />
• Sensorfehler Spannung<br />
• Sensorfehler Strom<br />
• Sensorfehler Winkel<br />
Methoden: Paritätsgleichung, Par<strong>am</strong>eterschätzung, Neuronale Netze zur<br />
Diagnose, Fuzzy Logik zur Diagnose<br />
Schlüsselwörter: Fehler<strong>diagnose</strong>, <strong>Fehlererkennung</strong>, Fuzzy-Diagnose,<br />
Gleichstrommotor, Identifikation, Neuro/Fuzzy Systeme,<br />
Par<strong>am</strong>eterschätzung, Paritätsgleichung, Rekonfiguration, Sliding-<br />
Mode Regelung<br />
Autor:<br />
Komponentenbasierte Fehler<strong>diagnose</strong> industrieller Anlagen <strong>am</strong> Beispiel<br />
frequenzumrichtergespeister Asynchronmaschinen <strong>und</strong> Kreiselpumpen<br />
Armin Wolfr<strong>am</strong><br />
Veröffentlichung: Fortschritt-Berichte VDI Reihe 8, Nr. 967, 2002<br />
ISBN: 3-18-396708-1<br />
Berichte: -<br />
Strecke: Umrichter <strong>und</strong> Asynchronmaschine<br />
Sensoren: Spannungssensor Zwischenkreis, Stromsensoren in allen drei<br />
Motorphasen<br />
Erkannte Fehler: • Offene Phase<br />
• Diode leitet nicht mehr<br />
• Verringerte Kapazität des Kondensators im Zwischenkreis<br />
• Unsymmetrisches Netz<br />
• Sensorfehler des Zwischenkreisspannungssensors<br />
• Transistor sperrt nicht mehr<br />
• Offene Phase <strong>am</strong> Maschinenanschluss<br />
• Defektes Ventil in Maschinenphase<br />
• Windungsschluss Statorwicklung<br />
• Offsetfehler Stromsensor<br />
• Verstärkungsfehler Stromsensor<br />
• Erdschluss einer Maschinenphase<br />
• Stabbruch<br />
• Ringbruch<br />
• Exzentrizität (statisch)<br />
• Keine Motorwicklung angeschlossen<br />
Methoden: Signalmodellgestützt (FFT)
Paritätsgleichungen<br />
Par<strong>am</strong>eterschätzung, physikalisch, offline<br />
Strecke: Asynchronmaschine <strong>und</strong> Kreiselpumpe<br />
Sensoren: Drehzahl, magnetisch-induktiver Durchflusssensor, Druck<br />
Saugseite, Druck Druckseite<br />
Erkannte Fehler: • Sensorfehler<br />
• Erhöhte Spaltverluste<br />
• Leckage<br />
• Verstopfung<br />
• Kavitation<br />
• Erhöhte Lagerreibung<br />
• Defektes Laufrad<br />
Methoden: Paritätsgleichungen, semiphysikalisch<br />
Par<strong>am</strong>eterschätzung, physikalisch<br />
Schlüsselwörter: <strong>Fehlererkennung</strong>, Fehler<strong>diagnose</strong>, Teleservice, Signalanalyse,<br />
Neuronale Netze, Par<strong>am</strong>eterschätzung, Paritätsgleichungen<br />
Asynchronmaschine, Frequenzumrichter, Kreiselpumpe<br />
Dissertationen zum Thema <strong>Fehlererkennung</strong> <strong>und</strong> –<strong>diagnose</strong> an<br />
Verbrennungsmotoren<br />
Modellbasierte <strong>Fehlererkennung</strong> <strong>und</strong> Diagnose der Einspritzung <strong>und</strong> Verbrennung<br />
von Dieselmotoren<br />
Autor: Frank Kimmich<br />
Veröffentlichung: Fortschritt-Berichte VDI Reihe 12, Nr. 569, 2004<br />
ISBN: 3-18-356912-4<br />
Berichte: -<br />
Strecke: Dieselmotor<br />
Sensoren: Hochauflösender Drehgeber an der Kurbelwelle; Ladeluftdruck,<br />
Solleinspritzmenge <strong>und</strong> Motortemperatur<br />
Erkannte Fehler: • Fehleinspritzung<br />
• Unr<strong>und</strong>er Motorlauf<br />
• Erkennung von Tuningmaßnahmen<br />
Methoden: Paritätsgleichung<br />
Strecke: Dieselmotor<br />
Sensoren: Sauerstoffsonde im Abgasstrom, Ladeluftmasse, Motordrehzahl,<br />
Solleinspritzmenge<br />
Erkannte Fehler: • Fehleinspritzung<br />
Methoden: Paritätsgleichung, LOLIMOT<br />
Schlüsselwörter: Fehler<strong>diagnose</strong>, <strong>Fehlererkennung</strong>, Paritätsgleichungen,<br />
Signalmodell, Dieselmotor, Einspritzung, Verbrennung, Drehzahl,<br />
L<strong>am</strong>bdasonde
Modellgestützte <strong>Fehlererkennung</strong> für Turboaufladung <strong>und</strong> Einspritzung von<br />
Dieselmotoren<br />
Autor: Christof Ludwig<br />
Veröffentlichung: Logos Verlag Berlin, 2000<br />
ISBN: 3-89722-364-3<br />
Berichte: -<br />
Strecke: Dieselmotor<br />
Sensoren: Motordrehzahl, Lastinformation aus dem Motorsteuergerät<br />
Erkannte Fehler: • Fehleinspritzung<br />
Methoden: Multi-Layer-Perceptron Netze<br />
Strecke: Dieselmotor<br />
Sensoren: Solleinspritzmenge, Drehzahl <strong>und</strong> Ladedruck<br />
Erkannte Fehler: • Falscher Ladedruck<br />
Methoden: Paritätsgleichung mit H<strong>am</strong>mersteinmodellen<br />
Strecke: Dieselmotor<br />
Sensoren: Drehzahl, Zylinderdruck, Solleinspritzwinkel, Solleinspritzmenge<br />
Erkannte Fehler: • NOx-Emission<br />
Methoden: Paritätsgleichung mit H<strong>am</strong>mersteinmodellen<br />
Schlüsselwörter: Keine<br />
Modellgestützte <strong>Fehlererkennung</strong> mit neuronalen Netzen – Überwachung von<br />
Radaufhängungen <strong>und</strong> Diesel-Einspritzanlagen<br />
Autor: Steffen Leonhardt<br />
Veröffentlichung: Fortschritt-Berichte VDI Reihe 12, Nr. 295, 1996<br />
ISBN: 3-18-329512-1<br />
Berichte: -<br />
Strecke: PKW-Radaufhängung Viertelfahrzeug<br />
Sensoren: Aufbaubeschleunigung <strong>und</strong> Aufbaueinfederung, Reifeneinfederung<br />
Erkannte Fehler: • Änderung der Dämpfercharakteristik<br />
• Änderung des Reifendrucks<br />
Methoden: Par<strong>am</strong>eterschätzung mit MLP-Klassifikator <strong>und</strong> Nearest Neighbour<br />
Klassifikator<br />
Strecke: Dieselmotor<br />
Sensoren: Zylinderdruck, Kurbelwinkel, Vorgabe Einspritzmenge <strong>und</strong> Vorgabe<br />
Einspritzwinkel<br />
Erkannte Fehler: • Keine Angabe<br />
Methoden: Signalbasierte Merkmalsextraktion, KNN-basierte Klassifikation<br />
Schlüsselwörter: Fehler<strong>diagnose</strong>, Überwachung, Neuronale Netze, Stoßdämpfer,<br />
Dieselmotor, Zylinderdruckanalyse, Transputer, Echtzeitanwendung
Verbrennungs<strong>diagnose</strong> von Ottomotoren mittels Abgasdruck <strong>und</strong><br />
Ionenstrom<br />
Autor: Markus Willimowski<br />
Veröffentlichung: Shaker Verlag, 2003<br />
ISBN: 3-8322-1119-5<br />
Berichte: -<br />
Strecke: Ottomotor<br />
Sensoren: Abgasdruck<br />
Erkannte Fehler: • Erkennung <strong>und</strong> Lokalisierung von Zündaussetzen<br />
• Erkennung von Querschnittsverengungen<br />
• Überwachung der Sek<strong>und</strong>ärlufteinblasung<br />
Methoden: DFT, Wavelet, Fuzzy-Logik<br />
Strecke: Ottomotor<br />
Sensoren: Ionestrommessung<br />
Erkannte Fehler: • Erkennung von Zündaussetzern<br />
• Klopferkennung<br />
Methoden: Signalbasierte Merkmalsextraktion, KNN-basierte Klassifikation<br />
Schlüsselwörter: Keine Angabe<br />
Dissertationen zu Gr<strong>und</strong>lagenarbeiten <strong>und</strong> verschiedenen<br />
praktischen Anwendungen<br />
Nonlinear System Identification Based on Neural Networks with Locally Distributed<br />
Dyn<strong>am</strong>ics and Application to Technical Processes<br />
Autor: Mihiar Ayoubi<br />
Veröffentlichung: Fortschritt-Berichte VDI Reihe 8, Nr. 591, 1996<br />
ISBN: 3-18-359108-1<br />
Berichte: -<br />
Strecke: Thermische Anlage (D<strong>am</strong>pf-Wasser-Wärmetauscher)<br />
Sensoren: D<strong>am</strong>pfstromsensor, Wasserstromsensor, Temperatur,<br />
Öffnungsgrade der Ventile<br />
Erkannte Fehler: • Sensorfehler D<strong>am</strong>pfstromsensor <strong>und</strong> Wasserstromsensor<br />
• Ausfall der Vakuumpumpe<br />
Methoden: Bank von Dyn<strong>am</strong>ic Multi-Layer Perceptron Modellen<br />
Strecke: Kraftfahrzeugquerdyn<strong>am</strong>ik<br />
Sensoren: Lenkwinkel, Geschwindigkeit, Gierrate<br />
Erkannte Fehler: • Blockade der Hinterräder<br />
Methoden: Semiphysikalisches Dyn<strong>am</strong>ic Multi-Layer Perceptron Modell<br />
Schlüsselwörter: Nonlinear Identification, Dyn<strong>am</strong>ic Neural Networks, Dyn<strong>am</strong>ic Radial<br />
Basis Function, Dyn<strong>am</strong>ic Multi-Layer Perceptron, Fault Detection<br />
and Diagnosis, Sensor Supervision, Turbocharged Diesel Engine,<br />
Heat Exchanger, Lateral Vehicle Motion
Autor:<br />
Modellbasierte <strong>Fehlererkennung</strong> für nichtlineare Prozesse mit linearpar<strong>am</strong>eterveränderlichen<br />
Modellen<br />
Peter Ballé<br />
Veröffentlichung: Fortschritt-Berichte VDI Reihe 8, Nr. 960, 2002<br />
ISBN: 3-18-396008-7<br />
Berichte: -<br />
Strecke: Thermische Anlage<br />
Sensoren: D<strong>am</strong>pfstromsensor, Wasserstromsensor, Temperatur,<br />
Öffnungsgrade der Ventile<br />
Erkannte Fehler: • Bypass über Wärmetauscher<br />
• Inertgas (Luft) im Wärmetauscher<br />
• Kondensatventil klemmt geschlossen<br />
• Kondensatventil klemmt offen<br />
• Defekt der Vakuumpumpe<br />
• Sensorfehler auf Eintrittstemperatursensor<br />
• Sensorfehler auf Austrittstemperatursensor<br />
• Sensorfehler auf D<strong>am</strong>pfmassenstromsensor<br />
• Sensorfehler auf Wasservolumenstromsensor<br />
• Sensorfehler auf Luftvolumenstromsensor<br />
Methoden: Paritätsgleichungen mit LPV-Modellen<br />
Par<strong>am</strong>eterschätzung mit LPV-Modellen (im Arbeitspunkt wird ein<br />
lineares Modell geschätzt <strong>und</strong> dann mit den Modellpar<strong>am</strong>etern des<br />
LPV Modells in diesem Arbeitspunkt verglichen)<br />
Strecke: Elektropneumatisches Stellventil<br />
Sensoren: Stelldruck in Membrank<strong>am</strong>mer, Sollventilhub, Volumenstrom<br />
Wasserkreislauf, Tatsächlicher Ventilhub, Druckabfall über dem<br />
Ventil im Wasserkreislauf<br />
Erkannte Fehler: • Leck in der Leitung zwischen Stellungsregler <strong>und</strong><br />
Membrank<strong>am</strong>mer<br />
• Verstopfung im Durchflusskreis aufgr<strong>und</strong> von Sedimentation<br />
• Erosion <strong>am</strong> Ventilkopf<br />
• Offset auf den Durchflusssensor<br />
• Degustierung der Hubrückführung<br />
Methoden: Paritätsgleichungen mit LPV-Modellen<br />
Par<strong>am</strong>eterschätzung mit LPV-Modellen<br />
Schlüsselwörter: <strong>Fehlererkennung</strong>, Fehlerisolation <strong>und</strong> –Identifikation, Analytische<br />
Red<strong>und</strong>anz, Paritätsgleichung, Par<strong>am</strong>eterschätzung, Nichtlineare<br />
Prozesse, linear par<strong>am</strong>eterveränderliche Modelle, D<strong>am</strong>pf/Wasser-<br />
Wärmetauscher, Neuronale Netze, Fuzzy Logik, On-Line<br />
Überwachung, Rekonfiguration
Methoden zur <strong>Fehlererkennung</strong> im geschlossenen Regelkreis<br />
Autor: Rüdiger Deibert<br />
Veröffentlichung: Fortschritt-Berichte VDI Reihe 8, Nr. 650, 1997<br />
ISBN: 3-18-374908-4<br />
Berichte:<br />
Strecke: Elektropneumatisches Stellventil<br />
Sensoren: Durchfluss, Ventilhub, Druck, Sollwert Ventilhub<br />
Erkannte Fehler: • Reduzierte Hilfsenergie<br />
• Leckage in der Zuleitung zur Membrank<strong>am</strong>mer<br />
• Erhöhte Stopfbuchsenreibung<br />
• Erweiterung des Ventilsitzdurchmessers<br />
• Offset Durchflusssensor<br />
• Dejustierung Hubrückführung<br />
Methoden: Par<strong>am</strong>eterschätzung linearer Teilmodelle<br />
Signalbasierte Auswertung<br />
Strecke: Temperaturregelkreis der thermischen Anlage<br />
Sensoren: Sollwert Austrittstemperatur, Austrittstemperatur<br />
Erkannte Fehler: • Getriebelose<br />
• Ausfall Hilfsenergie Stellventil<br />
• Verändertes thermisches Verhalten der Anlage<br />
• Offset Temperatursensor<br />
• Verstärkung Temperatursensor<br />
Methoden: Lineare Paritätsgleichung in einem Arbeitspunkt mit vorab<br />
identifiziertem linearen Modell<br />
Schlüsselwörter: <strong>Fehlererkennung</strong>, Regelkreis, Festwertregelung,<br />
Par<strong>am</strong>eterschätzung, Kennlinien, Pneumatisch angetriebene<br />
Stellventile, Durchflussregelkreis, Temperaturregelkreis,<br />
Paritätsgleichung
Autor:<br />
Fault Diagnosis with Tree-Structured Neuro-Fuzzy Systems<br />
Dominik Füssel<br />
Veröffentlichung: Fortschritt-Berichte VDI Reihe 8, Nr. 957, 2001<br />
ISBN: 3-18-395708-6<br />
Berichte: -<br />
Strecke: Thermische Anlage (Pumpe <strong>und</strong> Rohrleitungen)<br />
Sensoren: Pumpendrehzahl, Druck auf der Saugseite, Druck auf der<br />
Druckseite, magnetisch-induktiver Durchflussmesser,<br />
Differenzdruckdurchflussmesser<br />
Erkannte Fehler: • Sensorfehler Pumpendrehzahl<br />
• Sensorfehler Druck auf der Saugseite<br />
• Sensorfehler Druck auf der Druckseite<br />
• Sensorfehler magnetisch-induktiver Durchflussmesser<br />
• Sensorfehler Differenzdruckdurchflussmesser<br />
• Lufteinschluss in Rohrleitung<br />
• Spaltverluste über Pumpe<br />
• Bypass Wärmetauscher<br />
• Drosselstelle<br />
• Beschädigtes Schaufelrad<br />
• Temperaturanstieg<br />
• Unzureichende Entlüftung<br />
• Abfall des Systemdrucks auf 0 bar<br />
Methoden: Paritätsgleichungen, Par<strong>am</strong>eterschätzung<br />
Strecke: Bürstenbehafteter Gleichstrommotor<br />
Sensoren: Spannungssensor, Stromsensor, Geschwindigkeitssensor<br />
Erkannte Fehler: • Änderung von Rotorwiderstand oder –induktivität<br />
• Gebrochene Rotor-Wicklung<br />
• Versagen einer der vier Bürsten<br />
• Erhöhte Lagerreibung<br />
• Sensorfehler Spannungssensor<br />
• Sensorfehler Stromsensor<br />
• Sensorfehler Geschwindigkeitssensor<br />
Methoden: Paritätsgleichungen, physikalisch<br />
Par<strong>am</strong>eterschätzung, physikalisch<br />
Zusätzlich: Klassifikation für Fehler an einem elektropneumatischen Stellventil<br />
<strong>und</strong> zur Zündaussetzererkennung<br />
Schlüsselwörter: Neuro-Fuzzy, SELECT, LOLICLASS, LOLIMOT, Fault diagnosis,<br />
Fault Detection, Pump, Supervision, Neural network, Fuzzy logic
Methoden zur <strong>Fehlererkennung</strong> mit Par<strong>am</strong>eterschätzung <strong>und</strong> Paritätsgleichungen<br />
Autor: Thomas Höfling<br />
Veröffentlichung: Fortschritt-Berichte VDI Reihe 8, Nr. 546, 1996<br />
ISBN: 3-18-354608-6<br />
Berichte:<br />
Strecke: Gleichstrommotor<br />
Sensoren: Spannung, Strom, Drehzahl<br />
Erkannte Fehler: • Sensorfehler für alle Sensoren<br />
• Bürstenfehler<br />
• Änderung von Ankerwiderstand <strong>und</strong> Induktivität<br />
Methoden: Par<strong>am</strong>eterschätzung mit physikalischem nichtlinearem Modell<br />
Paritätsgleichung mit physikalischem linearen Modell<br />
Fehlerbeobachter mit physikalischem linearen Modell<br />
Fuzzy-Diagnose<br />
Strecke: Personenkraftwagen, Querdyn<strong>am</strong>ik<br />
Sensoren: Lenkradwinkel, Gierrate, Querbeschleunigung, Geschwindigkeit<br />
Erkannte Fehler: • Sensorfehler in Lenkradwinkel <strong>und</strong> Querbeschleunigung<br />
• Kritischer Fahrzustand<br />
Methoden: Bilineares Modell mit Paritätsgleichungen<br />
Strecke: Thermische Anlage<br />
Sensoren: Temperatur, Sollwertvorgabe des elektropneumatischen Ventils<br />
Erkannte Fehler: • Sensorfehler im Temperatursensor<br />
• Änderungen der Thermik der thermischen Anlage<br />
Methoden: Paritätsgleichung mit linearem Kleinsignalmodell im Arbeitspunkt<br />
aus Par<strong>am</strong>eterschätzung<br />
Schlüsselwörter: <strong>Fehlererkennung</strong>, Fehler<strong>diagnose</strong>, analytische Red<strong>und</strong>anz,<br />
Par<strong>am</strong>eterschätzung, Paritätsgleichungen, Beobachterverfahren,<br />
Fehlerempfindlichkeit, Gleichstrommotor, Klassifikation<br />
Modellgestützte digitale Regelung <strong>und</strong> Überwachung von<br />
Kraftfahzeugaktoren<br />
Autor: Ulrich Raab<br />
Veröffentlichung: Fortschritt-Berichte VDI Reihe 8, Nr. 313, 1993<br />
ISBN: 3-18-141308-9<br />
Berichte: Stellglieder Mikroelektronik. Vorhaben Nr. 414. Untersuchung von<br />
Stellgliedern <strong>am</strong> Antriebsstrang des Fahrzeuges unter<br />
Einbeziehung der Möglichkeiten der Mikroelektronik.<br />
Abschlußbericht<br />
Strecke: Hubmagnet mit Federrückstellung<br />
Sensoren: Spannung, Hub<br />
Erkannte Fehler: • Zu große Vorspannung der Rückstellfeder<br />
• Verkleinerte Federkonstante<br />
• Erhöhte Reibung<br />
• Fehler im Stromkreis<br />
Methoden: Par<strong>am</strong>eterschätzung mit physikalischem Modell (Umrechnung auf<br />
physikalische Prozesspar<strong>am</strong>eter aus diskretem Modell)<br />
Strecke: Pneumatischer Membranantrieb<br />
Sensoren: Steuerspannung der pneumatischen Ventile, Hub<br />
Erkannte Fehler: • Keine Angabe<br />
Methoden: Par<strong>am</strong>eterschätzung<br />
Schlüsselwörter: Stellprinzipien, Aktormodelle, Par<strong>am</strong>eterschätzung,<br />
Reibungskompensation, Kennlinienkorrektur, Adaptive Regelung,<br />
Mikrocontrollerimplementierung, Überwachung, Fehler<strong>diagnose</strong>
Dissertationen zur <strong>Fehlererkennung</strong> <strong>und</strong> –<strong>diagnose</strong> von<br />
Werkzeugmaschinen <strong>und</strong> Industrierobotern<br />
Modellgestützte <strong>Fehlererkennung</strong> mittels Par<strong>am</strong>eterschätzung zur wissensbasierten<br />
Fehler<strong>diagnose</strong> an einem Vorschubantrieb<br />
Autor: Xiaoshan He<br />
Veröffentlichung: Fortschritt-Berichte VDI Reihe 8, Nr. 354, 1993<br />
ISBN: 3-18-145408-7<br />
Berichte: -<br />
Strecke: Vorschubantrieb<br />
Sensoren: Ankerspannung, Ankerstrom, Drehzahl des Motors, Drehwinkel der<br />
Motorwelle, Drehwinkel der Spindel<br />
Erkannte Fehler: • Unregelmäßige Erwärmung des Motors<br />
• Zu große Verspannung zwischen Schlitten <strong>und</strong> Gleitwelle<br />
• Statische Überlastung durch aufgenommene Zusatzlasten<br />
• Zu große Riemenvorspannung<br />
• Riemenschaden<br />
Methoden: Par<strong>am</strong>eterschätzung mit linearem, physikalischem Modell<br />
Fehler<strong>diagnose</strong> mit Fehler-Symptom-Bäumen<br />
Schlüsselwörter: Maschinenüberwachung, Modellgestützte <strong>Fehlererkennung</strong>,<br />
Par<strong>am</strong>eterschätzung, Symptomgenerierung, Modellbildung<br />
Vorschubantrieb, Wissensverarbeitung, Aufbau Wissensbasis,<br />
Fehler-Symptom-Baum-Analyse, Fehler<strong>diagnose</strong><br />
Wissensbasierte Fehler<strong>diagnose</strong> <strong>am</strong> Beispiel eines Industrieroboters<br />
Autor: Bernd Freyermuth<br />
Veröffentlichung: Fortschritt-Berichte VDI Reihe 8, Nr. 315, 1992<br />
ISBN: 3-18-331412-6<br />
Berichte: -<br />
Strecke: Industrieroboter<br />
Sensoren: Motorstrom, Motorgeschwindigkeit, Lastwinkel<br />
Erkannte Fehler: • Keine Angabe<br />
Methoden: Par<strong>am</strong>eterschätzung mit physikalischem Modell<br />
Schlüsselwörter: Zustandsorientierte Wartung, Technische Fehlerfrüh<strong>diagnose</strong>,<br />
analytisches Prozesswissen, mathematische Prozessmodelle,<br />
Par<strong>am</strong>eterschätzverfahren, Symptomgewinnung, Heuristisches<br />
Prozesswissen, Fehler-Symptom-Bäume, Inferenzmechanismus,<br />
Industrie-Roboter-Fehler<strong>diagnose</strong>
Fehlerfrüherkennung an Bearbeitungszentrum mit den Messsignalen des<br />
Vorschubantriebs<br />
Autor: Thomas Reiß<br />
Veröffentlichung: Fortschritt-Berichte VDI Reihe 2, Nr. 286, 1992<br />
ISBN: 3-18-148602-7<br />
Berichte: -<br />
Strecke: Vorschub mit Riemen, Kugelumlaufspindel <strong>und</strong> Tisch<br />
Sensoren: Motorstrom, Motorwinkel, Tischposition<br />
Erkannte Fehler: • Keine Angabe<br />
Methoden: Par<strong>am</strong>eterschätzung mit linearem, physikalischem Modell<br />
Strecke: Verschleißerkennung bei der spanenden Bearbeitung<br />
Sensoren: Motorstrom <strong>und</strong> Tischposition<br />
Erkannte Fehler: • Schneide fehlerfrei<br />
• Schneide gebrochen<br />
• Schneide versetzt<br />
Methoden: Korrelationsfunktion, Par<strong>am</strong>eterschätzung, KNN-Klassifikator<br />
Schlüsselwörter: Fehlerfrüherkennung, Verschleißerkennung, Modellbildung,<br />
Par<strong>am</strong>eterschätzung zeitkontinuierlicher Modelle, Fehlersensitives<br />
Filter, Klassifikation, Bearbeitungszentrum, Hauptantrieb,<br />
Stirnfräsen, Bohren<br />
Modellgestützte Fehlerfrüherkennung <strong>am</strong> Hauptantrieb von Bearbeitungszentren<br />
Autor: Peter Wanke<br />
Veröffentlichung: Fortschritt-Berichte VDI Reihe 2, Nr. 291, 1993<br />
ISBN: 3-18-149102-0<br />
Berichte: -<br />
Strecke: Fremderregter Gleichstrommotor mit Riementrieb<br />
Sensoren: Ankerstrom, Ankerspannung, Erregerstrom, Motordrehzahl,<br />
Spindeldrehzahl, Riemendrehzahl<br />
Erkannte Fehler: • Schlupf <strong>am</strong> Riemen<br />
• Halbierter Riemen<br />
• Fest gespannter Riemen<br />
Methoden: Par<strong>am</strong>eterschätzung mit linearem, physikalischem Modell<br />
Strecke: Verschleißerkennung bei der spanenden Bearbeitung<br />
Sensoren: Motorstrom (<strong>und</strong> d<strong>am</strong>it Drehmoment)<br />
Zusätzliche Untersuchungen zu Körperschall <strong>und</strong> Kraftsensoren<br />
Erkannte Fehler: • Schneide fehlerfrei<br />
• Schneide gebrochen<br />
• Schneide versetzt<br />
Methoden: Signalanalyse<br />
Schlüsselwörter: Fehlerfrüherkennung, Verschleißerkennung, Modellbildung,<br />
Par<strong>am</strong>eterschätzung zeitkontinuierlicher Modelle, Fehlersensitives<br />
Filter, Klassifikation, Bearbeitungszentrum, Hauptantrieb,<br />
Stirnfräsen, Bohren
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