Centre de Recerca en Supervisió, Seguretat i Control Automàtic

Comparteix:

Supervisió Intel·ligent

 
image005.jpg

Actualment, la disponibilitat, fiabilitat, qualitat i seguretat dels sistemes (automòbils, avions, trens, etc.) i processos tecnològics complexos, (xarxes de distribució i producció d'energia, aigua, etc.), s'ha convertit en un requeriment estratègic de la societat. Un incorrecte funcionament o una fallada en un dels seus component pot provocar, entre altres, pèrdues econòmiques, perill per als operadors, inconvenients per als usuaris, contaminació ambiental. En aquest entorn entenem per fallada tot canvi en el comportament d'algun dels components del sistema (desviació no permesa d'alguna de les seves propietats o paràmetres característics) de manera que aquest ja no pot satisfer la funció per la qual ha estat dissenyat.

Amb l’objectiu d’augmentar la fiabilitat, seguretat i disponibilitat de sistemes i processos tecnològic, el CER CS2AC-UPC treballa en desenvolupar metodologies i eines de supervisió intel·ligent que permetin:

 
image002.jpg




image025.gif

La majoria de sistemes i processos tecnològics complexes estan sotmesos a una sèrie de requeriments:

  • Han de funcionar de forma continuada en períodes llargs de temps i amb la mínima intervenció dels operadors,
  • El cost derivat de les averies i problemes de manteniment ha de ser petit;
  • Cal que puguin ser supervisades per operaris poc preparats i poc especialitzats i controlades de forma remota, ja que aquestes plantes s’instal·len en una gran diversitat de països.

 

Per acomplir aquests requeriments cal desenvolupar sistemes supervisors i monitorització intel·ligents que permetin:

  • Observar contínuament les condicions de treball dels sistemes o processos.
  • Detectar el més aviat possible el desenvolupament d’una avaria o problema.
  • I, quan s’ha detectat un problema, fer el més aviat i acurat possible el diagnòstic (causa)
 
A nivell mundial hi ha diferents col·lectius que treballen per donar resposta a aquest repte. El CER CS2AC-UPC forma part d’alguns d’aquests col·lectius que de forma periòdica es reuneixen per compartir i discutir els avantatges i inconvenients de les diferents solucions aportades. 

Més concretament, la recerca que realitza el CER CS2AC-UPC en aquest àmbit és:
  • Desenvolupar models representatius del comportament dels sistemes o processos capaços de discernir entre un comportament normal o un comportament en fallada
  • Definir estratègies basades en models que permetin localitzar fallades
  • Caracteritzar el grau de diagnòstic d’un sistema o procés a partir de les variables mesurades.

 

 

IMG_5968.JPG
 
Una manera d'augmentar la fiabilitat i seguretat dels processos automatitzats consisteix en dotar-los de mecanismes de tolerància. Per això existeix una creixent necessitat i interès en desenvolupar sistemes de control que puguin operar de manera acceptable i segura fins i tot després de l'aparició d'una fallada i que siguin capaços d'aturar el procés abans que s'originen danys irreparables en el mateix o al seu entorn. A aquest tipus de sistemes de control se'ls anomena tolerants a fallades.

La tolerància a fallades s'entén doncs com la capacitat d'un sistema de control per mantenir els objectius de control tot i l'aparició d'una fallada, admetent una certa degradació de les seves prestacions.

IMG_5962.JPG

En particular, el control tolerant (actiu) consisteix a disposar d'un sistema de diagnòstic de fallades que, en temps real, pugui informar sobre l'aparició d'una avaria a un sistema supervisor perquè s'activi algun mecanisme d'acció correctora. En particular el sistema de diagnòstic hauria de determinar el component avariat, el tipus d'avaria, la seva grandària i instant d'aparició i, a partir d'aquesta informació, el sistema supervisor activar algun mecanisme d'acomodació del mateix o de reconfiguració del control o fins i tot depenent de la gravetat la parada del sistema.
 
Control_tolerant_esquema.png

 
Una altra forma d'augmentar la fiabilitat, millorar la disponibilitat de les màquines i reduir costos associats a les parades no desitjades, degut a fallades en algun dels components, consisteix a implementar estratègies de manteniment predictiu que té com a objectiu minimitzar l'aparició d’avaries mitjançant la planificació de les tasques de manteniment. Això s'aconsegueix fent el seguiment de l'envelliment del sistema (averies incipients) i estimant la vida útil dels components del procés. Els sistemes informàtics de supervisor que incorporen manteniment predictiu associat amb eines de diagnosis se’ls anomena monitorització de la salut dels sistemes (SHM).
 
El CER CS2AC-UPC està treballant en el desenvolupament d’eines que integrin la diagnosis, el pronòstic i el control amb l’objectiu d’aconseguir millores en la disponibilitat, fiabilitat, qualitat i seguretat dels sistemes. Un primer desenvolupament realitzat es mostra en la figura adjunta.

Esquema

 

Aquestes tècniques s’estan aplicant a una gran diversitat de processos reals i de laboratori com: aerogeneradors, UAVs, turbines de gas, xarxes de distribució d’aigües, ascensors, piles de combustible, ....