专用观察员用于传感器故障检测和生物反应器实时诊断
Patricia Meneses-Martínez1, Iraiz González-Viveros1, Patricio Ordaz1
1Research Center on Technology of Information and Systems, Autonomous University of Hidalgo State, Pachuca 42184, Mexico.
这项研究引入了基于观察者的故障检测和诊断 (FDD) 系统,用于生物处理. 该方法准确地实时识别传感器故障,确保工艺安全和可靠的状态估计.
科学领域:
- 生物工艺工程 生物工艺工程
- 控制系统 控制系统
- 检测和诊断故障的检测和诊断.
背景情况:
- 生物加工规模扩大需要提高安全性和可靠性.
- 故障检测和诊断 (FDD) 对于防止复杂系统故障至关重要.
- 非线性系统观察者对于准确的状态估计和故障识别至关重要.
研究的目的:
- 为非线性生物处理系统开发专门的基于观察者的故障诊断方案.
- 确保即使在有缺陷的条件下,FDD的性能也能令人满意.
- 通过生物乙醇生产案例研究来验证拟议的FDD技术.
主要方法:
- 实施强大的适应性全序观察器,用于状态估计和参数变化监督.
- 开发一个剩余评估函数,使用根平均平方 (RMS) 值和传感器故障检测的实际值.
- 实时模拟和与实验数据进行比较以验证.
主要成果:
- 提出的基于观察者的FDD方法成功诊断了生物乙醇生产生物反应器中的传感器故障.
- 在所有传感器的突然故障场景中实现了超过90%的整体准确率.
- 即使有传感器故障,也可以实时重建基质和乙醇动态.
结论:
- 开发的FDD系统提高了生物处理的安全性和可靠性.
- 基于观察者的故障诊断对于非线性系统是有效的,特别是在生物乙醇生产中.
- 实时状态重建能力改善了流程监控和控制.
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