طراحي سيستم هشدار براي آشكارسازي عيب لحظه اي و تجزيه و تحليل عملكرد آن

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي برق

دكتري

سيستم‌هاي هشدار به عنوان يكي از لايه‌هاي حفاظتي، نقش مهمي در ايمني فرآيند دارند. عملكرد اين سيستم‌ها با چالش‌هاي مختلفي در صنايع فرآيندي نظير هشدارهاي نادرست، هشدارهاي از دست رفته، هشدارهاي تكراري و تأخير در آشكارسازي مواجه است. در اين رساله، هدف ارائه الگوريتم‌هايي براي بهبود عملكرد سيستم هشدار براي يكي از انواع عيب، تحت عنوان عيب لحظه‌اي است. اين عيب بازه زماني كوتاهي دارد و ميتواند به‌صورت تكي، متناوب و تصادفي ظاهر شود. آشكارسازي اين عيب با چالش‌هاي مختلفي رو به رو است. پديده‌هايي چون داده پرت، نويز و لرزش نوساني مي‌تواند تصميم‌گيري سيستم هشدار را با چالش‌هايي مواجه كند. براي بهبود عملكرد سيستم هشدار براي آشكارسازي عيب لحظه‌اي، در اين رساله به ارائه الگوريتم شمارنده افزايشي- كاهشي براي عيب لحظه‌اي تكي و الگوريتم شمارنده و نگه‌دارنده براي عيب لحظه‌اي متناوب پرداخته مي‌شود. در آشكارسازي عيب لحظه‌اي تكي، نشان داده مي‌شود كه الگوريتم شمارنده افزايشي- كاهشي نسبت به دو روش پركاربرد در سيستم‌هاي هشدار، يعني فيلتر و تايمر به ترتيب دقت بيشتر و تأخير كمتري دارد. در آشكارسازي عيب لحظه‌اي متناوب به كمك الگوريتم شمارنده و نگه‌دارنده، با توجه به رفتار تناوبي عيب، از تركيب شمارنده افزايشي-كاهشي براي داشتن تأخير كم، و نگه‌دارنده براي پيوستگي سيگنال هشدار استفاده شده است. از جمله ويژگي‌هاي مشترك هر دو الگوريتم، سادگي در طراحي و پياده سازي است. روش آشكارسازي عيب در الگوريتم‌هاي ارائه شده، استفاده از تغيير در توزيع داده‌ها است. در اين روشها فرض ميشود كه دادههاي دريافتي از سيستم در حالت سالم و معيوب داراي يك توزيع مشخص هستند كه با بروز عيب، توزيع دادهها از حالت سالم به معيوب تغيير ميكند. توصيف رياضي الگوريتم‌هاي پيش گفته با استفاده از تئوري زنجيره ماركوف ارائه شده و روابط تحليلي معيارهاي ارزيابي عملكرد سيستم هشدار، شامل نرخ هشدار نادرست، نرخ هشدار از دست رفته و تأخير در آشكارسازي براي آن‌ها استخراج شده است. روابط به دست آمده به كمك شبيه‌سازي مونت كارلو صحت سنجي شده و روند طراحي پارامترهاي هريك از الگوريتم‌ها، با مثال ارائه شده است. بهبود عملكرد سيستم هشدار با استفاده از الگوريتم‌هاي مطرح شده، نسبت به برخي از روش‌هاي موجود نشان داده شده است.

224171

كنترل

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان