EE-240/2009 EE-240 - Introdução EE-240/2009 Introdução

EE-240/2009

EE-240 - Introdução EE-240/2009Introdução

EE-240/2009

EE-240 - Introdução

Novo Dicionário da Língua Portuguesa de Aurélio Buarque de Holanda Ferreira:

•Prognóstico : Conjectura sobre o desenvolvimento de uma situação

•Falta (lat fallita) : Ausência ; Privação ; Imperfeição ; Defeito

•Falha (lat fallia) : Falta ; Defeito ; Falência

The Concise Oxford Dictionary:

•Prognostic (grego prognostikon) : Advance indication ; prediction ; forecast

•Fault : Defect ; Imperfection ; Thing wrongly done

•Failure : Break down ; Cessation of vital function ; Non-performance

•Dependable: That may be relied on;

Terminologia

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Dependable System:

Confiabilidade Elevada?Pouco Sensível a Efeitos Ambientais?Monitoração e Controle de Desgaste?

Capacidade de Reconfiguração?Capacidade de Adaptação?Capacidade de Auto-Reparo?

Elevada Robustez a Incertezas Estruturadas?Elevada Robustez a Incertezas Não Estruturadas?Elevada Robustez à Perda de Sub-Sistemas?

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•Projeto Inadequado

•Construção Inadequada

•Operação Incorreta

•Desgaste com Uso

•Degradação Natural

Porque ocorrem falhas?

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•Dados de População

•Dados de População + Condições de Uso

•Dados históricos de alguns sinais do componente particular

•Dados de entrada e saída do sub-sistema

Seqüência de Apresentação

Mais Informações

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Mais Informações

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Informações de População

...

t

TAC - 1 1

2

n-1

n

TAC - 2

TAC - n-1

TAC - n

0

p (t)T

t

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Informações de Populaçãop (t)

T

t

Densidade de Probabilidade

F (t)T

tDistribuição de Probabilidade

1

0

R(t) = 1 – F (t)

t

1T

Função de Confiabilidade

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Exemplo

t96h

1.744h1.051h

763h498h

257h

t)t(Rloge)t(R t

t

100%

log R(t)

37.0e1)t(R1t

log 0.37

t = 833 e = 0.0012

MTTF

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Princípio da Máxima Verossimilhança

t

p (t)T

Amostra de t

1

2

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Exemplo

t96h

1.744h1.051h

763h498h

257h

tT

t e)t(pe)t(R

in

1iTn21 tpt,...,t,t,L

itn

1ielogLlog

0etee1Llog

ˆ

ti

tn

1itˆ

iii

0t1

ˆ

n

1ii

0)744.1051.176349825796(ˆ6

]h/falhas[00136.0ˆ

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Mais Informações

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Efeito do Stress

tpsT

t

s[intensidade de stress]

Baixo stress

Elevado stress

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Efeito do Stress

s

[intensidade de stress]Baixostress

Elevadostress

t

CondiçõesNominais

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Mais Informações

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Análise de Sinais

A

V

V

TACM O T

J ,B

C W C C W

S

C C WC W

S

BAT

1

Im o t

t

1

t

I mot

nom

2P

nom

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Sensores de Propósito Especial

A

V

V

TACM O T

C W C C W

S

C C WC W

S

BAT

1

Im o t

a

J ,BIm o t t

a

Sensor deVibração

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Redundância Física de Sensor

A

V

V

TACTACTACM O T

J ,B

RES

C W C C W

S

C C WC W

S

T

BAT

1 2 3

a m b

Im o t

t

1

t

2

t

3

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Redundância Física de Sensor

A

V

V

TACTACTACM O T

J ,B

RES

C W C C W

S

C C WC W

S

T

BAT

1 2 3

a m b

Im o t

t

1

t

2

t

2

1

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Redundância Analítica de Sensor

A

V

V

TACM O T

J ,B

RES

C W C C W

S

C C WC W

S

BAT

1

Im o t

t

1

t

d)t( t0 1

nom

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Modelo em Regime PermanenteR Bat Ia R a

Ea

J , B

VBat

aBat

aBata

a

a

RREV

I

EI

BdtdJ

B

aBat

aBatRREV

aBat

2

BataBat

aBat

Bat

RRV

RR

RRV

ab

A

V

V

TACM O T

J ,B

RES

C W C C W

S

C C WC W

S

BAT

1

Im o t

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Ea

J , B

VBat

BataBat

VRR

aBat

2

RR

B

nom

nom

B

aBat

aBatRREV

aBat

2

BataBat

aBat

Bat

RRV

RR

RRV

ab

EE-240/2009



Ea

J , B

VBat

BataBat

VRR

aBat

2

RR

B

t

nom

nom

nom

B com t

EE-240/2009



Ea

J , B

VBat

B

aBat

aBatRREV

aBat

2

BataBat

aBat

Bat

RRV

RR

RRV

ab

BataBat

VRR

aBat

2

RR

B

nom

nom

RBat

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Ea

J , B

VBat

BataBat

VRR

aBat

2

RR

B

nom

nom

RBat

t

nom

R com tBat

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Ea

J , B

VBat

t

nom

R com tBat

t

nom

B com t

EE-240/2009



Ea

J , B

VBat

BataBat

VRR

aBat

2

RR

B

t

nom

nom

nom

B com t

EE-240/2009



Ea

J , B

VBat

BataBat

VRR

aBat

2

RR

B

nom

nom

RBat

t

nom

R com tBat

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Modelo em Regime Permanente

R com tBatB com t

t

nom

t

nom

t

nom

t

nom

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•Dados de entrada e saída do sub-sistema:


Mais Informações

•Identificação Paramétrica•Observadores de Estado•Relações de Paridade

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Mais Informações


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RBat Ia Ra

Ea

J , B

VBat

A

V

V

TACM O T

J ,B

RES

C W C C W

S

C C WC W

S

BAT

1

Im o t

Modelo em Regime Transitório

mota II

BdtdJ

mot

mot

IJJ

Bdtd

IBdtdJ

a b

ttIJ

ttJB1tt

ttIJ

ttJBttt

tIJ

tJB

tttt

mot

mot

mot

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tIbtatt mot

t)1N(Ibt)1N(atN

t2Ibt2at3tIbtat2

0Ib0at

mot

mot

mot

mot

ba

t)1N(It)1N(

t2It2tIt

0I0

tN

t3t2t

mot

mot

mot

mot

tNe

t3et2e

te

Y A X E

Y = AX + E

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Estimador de Mínimos Quadrados

AXYAXYminEEmintkemin T

X

T

X

N

0k

2

X

Y

X

Y = AX

xk

y k

ek

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Estimador de Mínimos Quadrados

AXYAXYminEEmintkemin T

X

T

X

N

0k

2

X

0.dXd

X

0AXA2YA2X

TT

AXAXYAX2YYAXYAXY TTTTTT

YA)AA(X T1T

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A

V

V

TACM O T

J ,B

RES

C W C C W

S

C C WC W

S

BAT

1

Im o t


a b

tItJ

ttJB1tt mot

ba

X

t)1N(It)1N(

t2It2tIt

0I0

A

tN

t3t2t

Y

mot

mot

mot

mot

YA)AA(X T1T

Dados , e t Determina-se J a partir de b

Dados J e t Determina-se B a partir de a

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Mais Informações


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Modelo em Malha Fechada

nomCNTRL CHOPPER

+

Motor + Carga

motV–

V

M O T

J ,B

BAT

Im o t

C HO PPERC NTRL

TAC

no m

Vm o t

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nomCNTRL CHOPPER

+

aBat

2

motaBat RR

VRR

BdtdJ

motaBataBat

2V

RRJRRB

J1

dtd

p k

motVkpdtd

Modelo para o motor + carga:

Motor + Carga

motV–

V

M O T

J ,B

BAT

Im o t

C HO PPERC NTRL

TAC

no m

Vm o t

EE-240/2009



nomCNTRL CHOPPER

+

motVkpdtd

Motor + Carga

motVu–

V

M O T

J ,B

BAT

Im o t

C HO PPERC NTRL

TAC

no m

Vm o t

EE-240/2009



nomCNTRL CHOPPER

+

motVkpdtd

Motor + Carga

motVu

uVmot

–

V

M O T

J ,B

BAT

Im o t

C HO PPERC NTRL

TAC

no m

Vm o t

EE-240/2009



nomCNTRL CHOPPER

+

– Motor + Carga

motVu

Controlador Proporcional +Integral:

motVkpdtd

uVmot

e

t02 detx

txKteKtu

tedt

dx

2IP

2

deKteKtu

tt)t(et0IP

nom

V

M O T

J ,B

BAT

Im o t

C HO PPERC NTRL

TAC

no m

Vm o t

EE-240/2009



nomCNTRL CHOPPER

+

– Motor + Carga

motVu

motVkpdtd

uVmot

e

ttx1

tuktpxdt

tdx1

1 V

M O T

J ,B

BAT

Im o t

C HO PPERC NTRL

TAC

no m

Vm o t

EE-240/2009



nomCNTRL CHOPPER

+

– Motor + Carga

motVue

txKteKtu

tedt

dx

2IP

2

tuktpxdt

tdx1

1

tt)t(e nom

nom

I

2

1IP

2

1

1Kk

xx

01KkKkp

xx

dtd

A B

BuAxdtdx

V

M O T

J ,B

BAT

Im o t

C HO PPERC NTRL

TAC

no m

Vm o t

EE-240/2009



nomCNTRL CHOPPER

+

– Motor + Carga

motVue

BuAxdtdx

V

M O T

J ,B

BAT

Im o t

C HO PPERC NTRL

TAC

no m

Vm o t

Será que é possível obter uma estimativa de Vmot(t) a partirda medida somente de (t) = y(t)?

t02

1

detxttx

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Observadores de Estado

Cxy

BuAxdtdx

xCy

yyLBuxAdtxd

Sistema Real Observador de Estado

xCCxLBuBuxAAxdtxd

dtdx

xxLCAdt

xxd

rLCAdtdr

r(t) 0 se (A - LC) tiver auto-valores no SPE

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nomCNTRL CHOPPER

+

– Motor + Carga

motVue

BuAxdtdx

V

M O T

J ,B

BAT

Im o t

C HO PPERC NTRL

TAC

no m

Vm o t

Será que é possível obter uma estimativa de Vmot(t) a partirda medida somente de (t) = y(t)?

t02

1

detxttx

deKteKtV

tutVt0IPmot

mot

txKteKtV 2IPmot

Observador de Estado

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Mais Informações


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R Bat Ia R a

Ea

J , B

VBat

A

V

V

TACM O T

J ,B

RES

C W C C W

S

C C WC W

S

BAT

1

Im o t

Modelo Dinâmico Discretizado

tItJ

ttJB1tt mot

tkItJ

tktJB1t1k mot

kk1k IBA

A B1k

Falha Lfk

kkk1k LfIBA

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kk1k IBA Sem falha:

T QYk+q Uk+q

jqjj QUTxY

Seja W tal que WTT = 0

Então:

1qk

1k

k

2q1q

k

q

2

qk

2k

1k

I

II

BBABA

0BAB00B

A

AA

1qkk2q

k1q

kq

qk

1kkk2

1kkk1k1k2k

kk1k

BIBIABIAA

BIABIAIBIBAAIBA

IBA

0QUWYWr jT

jT

j

xk

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kkk1k LfIBA Com falha:

Como: 0QUWYW jT

jT

T QYk+q Uk+q

1qk

1k

k

2q1q1qk

1k

k

2q1q

k

q

2

qk

2k

1k

I

II

LLALA

0LAL00L

I

II

BBABA

0BAB00B

A

AA

M Fk+q

jjqjj MFQUTxY

jT

j MFWr

xk

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