Diagnóstico de Falhas em um Sistema de Tanques Acoplados Operando em Múltiplas Regiões

Abstract

In this work, a methodology for fault detection and diagnosis in systems whose variables are non-stationary but vary continuously in an operation region is evaluated. The external analysis method was evaluated estimating different models to generate residues used for detection and diagnosis. Fault detection was performed using principal component analysis followed by monitoring with Hotteling's T 2 statistics, quadratic prediction error and combined. Different classifiers were used for diagnosis using different hyperparameters and features. The methodology was applied to a four coupled tanks system subjected to 9 faults manifested in 4 different ways. The good results demonstrated that the methodology has good generalization capacity for treating failures in large operation regions without having been trained for all of them. Resumo: Neste trabalhoé avaliada uma metodologia para detecção e diagnóstico de falhas em sistemas cujas variáveis são não estacionárias, mas variam continuamente em uma região de operação. O método de análise por variáveis externas foi avaliado estimando diferentes modelos para geração dos resíduos usados para detecção e diagnóstico. A detecção de falhas foi feita usando análise de componentes principais seguida do uso de monitoramento com as estatísticas T 2 de Hotteling, erro de predição quadrático e combinada. Para o diagnóstico foram usados diferentes classificadores, avaliados com diferentes hiperparâmetros e features. A metodologia foi aplicada a um sistema de quatro tanques acoplados sujeito a 9 falhas que se manifestam de 4 formas diferentes. Os bons resultados demonstraram que a metodologia tem boa capacidade de generalização por tratar falhas em grandes regiões de operação sem ter sido treinada para todas elas.