Nuaileolaíocht Athbhreithnithe le haghaidh Míréada Stacála i nSosaithe Luchtach
Le bliainí ó dhuine, mar a bhfuil uathuilleacháin agus feidhmiú automatúchta, tá úsáid níos leithne á dhéanamh de choinníollaithe loada i línte díolaim. Ach, tá meascthaí foréigneacha - meicniúla ag dul i méid, ag cur brú ar oibriú agus cothabháil na líne.
Is é an fheidhmíocht meicniúil an-olc an príomhcháinscéal do chur i mhallacht coinníollaithe. D'fhorbair go leor scoláirí staidéar ar obair mhórscála coinníollaithe, ag úsáid modhanna cosúil le hathbhreithniú ciorcal coil, anailís ar shínseáil bhrú, tástáil taisteal coinníollaithe, déantúsaíocht fuaim, agus tomhas téime infraghlas. Is féidir tuiscint ar stád coinníollaithe bunaithe ar theasraí motor a úsáid don choinníollaithe srianta agus do choinníollaithe srianta, ach is beag a úsáideann sé don choinníollaithe loada.
Léiríonn taighde ar choinníollaithe loada atá ag rith sa réimse go léiríonn siad teasraí coraint motor stórála fuinní stád coinníollaithe. Athraíonn córais druideachta (mar shampla, brú spriong, carraigeoireacht, brú radharc) paraiméad sínseáil coraint (meastacht, tréimhse, bacáin áitiúla). Tá an t-alt seo ag plé le haistriú agus aitheantas carachtar míchruinn, agus cuireann sé béim ar chur i mhallacht carraigeoireachta motor stórála fuinní in aiteacha cósta. Céimí: 1) Anailís ar charachtar coraint motor, roinnt an tsínseáil isteach i 4 stad, agus méideachán gach stad. 2) Dearadh feiceadán bailiú sonraí do thaisceálacha coraint faoi chúrsaí difriúla. 3) Moladh algaritm tosú taiscéala, haistriú carachtar, agus modh eolas aitheanta. 4) Deimhniú trí thríáil.
1 Anailís ar Charachtar Coraint Motor Stórála Fuinní
Úsáideann coinníollaithe loada gnóthaí DC motors chun sprionga compordála a dhreapadh don stórála fuinní. Le linn oibriú an motor, tá torcas asgair agus luas an rotor go dlúth gaolta leis an gcúrrent ciorcal an stator. Tá an torcas electromagntach agus cothromóid voltas motor DC an-shuntach mar seo:
Sa Chois (1), T léireann an torcas electromagntach; n léireann an luas asgair; Ia léireann an cúrrent armature; Ra léireann an ciorcal armature, a bhfuil sé consant; Ea léireann an fórsailectromagntach a ndearna an windings; U léireann an voltas tearmain; ΔU léireann an titim voltaga contac, a bhfuil sé consant; ϕ léireann an flúis magntach; Ce léireann an constand fórsailectromagntach; agus CT léireann an coefficent torcas. De réir Chois (1), is féidir linn aonró:
Ó Chois (2), nuair atá an cúrrent laodagain beag, is neamhspleách an t-efect demagnetizing ó armature reaction, mar sin, is consant an flúis magntach, agus is coibhéiseach an torcas electromagntach leis an gcúrrent laodagain. Mar a mbíonn an cúrrent laodagain ag dul suas, is ea an torcas ag dul suas ach is dócha an luas asgair a dul síos. Ach, an t-efect demagnetizing ó cúrrent laodagain níos airde laghdóidh an flúis magntach, a d'éisfeadh an luas asgair a dul suas. Is minic gur gineann na héifeachtaí comharthaí seo laghdú beag ar an luas an motor shuntach. Léiríonn Figiúr 1 an taisceál coraint tíodiach motor stórála fuinní, roinnte isteach i 4 stad.Figiúr 1 léireann an taisceál coraint tíodiach motor stórála fuinní, roinnte isteach i 4 stad.
Stad 1 (t0)–(t1): Stad Thosaíochta an Mhotor
Ag am t0, faightear sígnal clois ag coinníollaithe loada ón hAonad Teirmíneach Díolaim, ag creidmheasa an motor comhordála chun tosú le laodagain. Sroicheann an cúrrent motor punc tosaithe ag (tst), ansin titim go tapa chuig an oibriú stábla.
Stad 2 (t1)–(t2): Stad Oibriú Stábla an Mhotor
Druidtear an motor gear trasmhaireachta chun fan. Le linn an staid, oibríonn an motor go stábla faoi laodagain éadrom, agus an meastacht cúrrent motor ag (Ia).
Stad 3 (t2)–(t4): Stad Stórála Fuinní na Sprionga
Mar a stórálaíonn an spriong compordála fuinní, níos mó an torcas asgair an motor go dtí an punc is airde ag (t3); ag an am, sroicheann an cúrrent motor freisin an punc is airde (Im). Ina dhiaidh sin, laghdóidh an torcas asgair an motor go dtí an slat.
Stad 4 (t4)–(t5): Stad Briseadh Coraint an Mhotor
Ag (t4), sroicheann an spriong compordála an switch teorainn, ag briseadh creidmheasa don motor. Titim go tapa an cúrrent motor go dtí 0 ag (t5), agus stopann an motor oibriú.
2 Diagnóis Fadhb do Mhotor Stórála Fuinní
2.1 Módú Fadhb & Bailiú Sonraí
Rinneadh triail fadhb brú ar choinníollaithe loada ón tionscal uirlisí reoileachta (scéal in Figiúr 2(a)). Tar éis an coinníollaithe a dhíluchtú, le linn an staid oibriú stábla agus staid stórála fuinní na sprionga, chuir rocaille brú dorcha ar an motor chun simú brú gear/spriong. Feiceadán bailiú sonraí saincheaptha (Figiúr 2(b)) d'úsáid ARM STM32F103 chip chun saincheisteanna ó HSTS016L Hall current transformer (DC input: 0–30A) a bhailiú. Mar nach bhfuil an sígnal oscailte ag tarlú an taisceál coraint céilte, tá an t-staid seo ag díriú ar an taisceál coraint clois.
2.2 Algaritm Tosú Taiscéala
Ó Figiúr 1, sreoid an taisceál síniúl éifeachtach an tréimhse t0 go t5， roinnte isteach i 4 stad le hathruithe coraint difriúla. I measc sin, tá difríochtaí suntasacha idir amplitúid na síniúla motor difriúla. Mar sin, is gan éifeacht an t-uair a chuirfidh an amplitúid coraint shuntach mar critéar tosaithe do thaiscéala taisceál síniúil. Mar sin, úsáideann an t-staid seo an rata athraithe coraint Kt sa tréimhse aonraí agus an luach meán Imean mar chritéir tosaithe chun taiscéala taisceál síniúil éifeachtach a bhaint amach.Rata athraithe coraint sa tréimhse aonraí:
Meán coraint gach tréimhse aonraí:
Sa Chois (3) agus (4), Ii léireann an taisceál coraint; M is é an líon pointe samplachta sa tréimhse aonraí; Δ t is é an tréimhse sa tréimhse aonraí, agus Δ t = 0.02s sa chomhad seo; I(1) is é an chéad phointe samplachta sa tréimhse aonraí.
2.3 Haistriú Carachtar Domhain-Am
Chun an fadhb brú motor stórála fuinní a aithint, haistrítear an t-eolas a léiríonn an líne trí roinnt indici domhain-am. Is féidir an kurtosis K a chur i láthair an réimsí coraint; is féidir an root mean square Irms a chur i láthair an t-éigin cian coraint; is féidir an skewness sk a chur i láthair an treo agus an ráta leanúin na ndata statistiúil; is féidir an form factor sh agus an peak factor C a chur i láthair an t-ardú an punc coraint sa taisceál.
Úsáideann an algaritm Random Forest (RF) roinnt cruthaitheoirí cinnteoireachta. Tá a chur i láthair catagóir bunaithe ar an mód cruthaitheoirí cinnteoireachta, agus is é an dáil a bhfuil sé a chur i láthair, agus is é an t-éigin cian, an t-éigin cian, agus an t-éigin cian.
2.4 Algaritm Random Forest
Bhunaithe ar Bootstrap sampling (sampling le háit a chur ina ionad chun n setta sampla a chruthú ón tsampla bunreachtúil) agus Bagging voting. Cruthaíonn Bagging n setta oiliúna trí Bootstrap, ag oiliúint gach neamhchúramach weak classifier. Tá na cinntí deiridh bunaithe ar vótaí ar chur i láthair weak-classifier, agus is é an vóta níos mó ná an t-suim den chur i láthair.
Úsáideann RF CART decision trees (crann dhátheangach a scuabadh ón gcloigeann síos, ag laghdú an Gini index do scuabadh, cothromóid (5)). De réir Liu Min et al. 100 crann cinnteoireachta a chumasú ar chur i láthair. Mar sin, úsáideann an t-staid seo 100 crann CART don choill randamach.
3 Anailís Cás
3.1 Roghnaíocht Carachtar
Úsáideann an Gini index sa choill randamach chun an tábhachtacht gach carachtar a éirí. Tá na torthaí léirithe i Figiúr 3, áit a léireann an ordinate an coeficient próportúil. Is féidir a fheiceáil go bhfuil ceithre carachtar, an peak factor C, an skewness sk, an root mean square Irms, agus an kurtosis K, an-tábhachtach agus is féidir leo a léiriú ar an ndifríocht idir staid difriúla na coinníollaithe loada. Is í an form factor sh, an maximum starting current Ist, an operating time t, agus Tm an t-imirt is lú. Mar sin, roghnaíonn an t-staid seo C, sk, Irms, agus K mar vector carachtar.
3.2 Torthaí Diagnóise Coill Randamach
Úsáideann an algaritm RF chun dhá staid coinníollaithe loada (normal/jammed) a chur i láthair, ag úsáid 300 sampla gach staid don oiliúint (iomlán 600) agus 30 sampla do thástáil. Léiríonn an matríox cofusion (Figiúr 4) aitheantas staid normal, 97% céatadach do chur i mhallacht, agus 98.33% céatadach aitheantas a chur i láthair.
3.3 Comparáid Algaritm Éagsúla Aitheantas
Chun an t-eolas a bhaint amach faoin gcothromóid aitheantas coill randamach, oiliúnadh Support Vector Machine (SVM) agus Extreme Learning Machine (ELM) ar an am céanna le haghaidh comparáid. Tá na torthaí tástála léirithe i Tabhlach 1.
Ó Tabhlach 1, idir na trí aitheantas, is é an algaritm Random Forest (RF) a bhfuil an tréimhse diagnóise is faide 6.9 ms do thaispeántas sample test. Le linn an acmhainne, náiríonn an Support Vector Machine (SVM) 95% don dhá staid oibre, níos ísle ná RF. Mar gheall ar tháirgiúil random hidden-layer weights, tá an Extreme Learning Machine (ELM) ag náiríonn idir 85% - 96.67% agus níos boichte ná RF. Mar sin, tá an algaritm RF a úsáideann an t-eolas a bhfuil sé a chumasú ar an acmhainne agus an t-éigin cian.
4 Conclúid
Cuirtear chun cinn an t-alt seo modh aitheantas fadhb meicniúil coinníollaithe loada a úsáideann carachtar domhain-am coraint motor stórála fuinní agus an algaritm Random Forest (RF). Haistrítear carachtar domhain-am a léiríonn an taisceál coraint motor agus úsáideann an t-aitheantas RF chun staid a aithint. Cuirtear chun cinn an critéar tosaithe taiscéala taisceál a chumasú coraint motor go héifeachtach. Ag úsáid an Gini index sa RF, éiríonn an tábhachtacht carachtar agus roghnaíonn ceithre carachtar príomha (peak factor, skewness, root mean square, kurtosis) chun staid coinníollaithe loada a léiriú. Léiríonn an t-eolas go bhfuil an modh in ann aitheantas a dhéanamh ar staid brú motor go héifeachtach le 98.33% acmhainne.
