Mit csinál a diagnoszta? - Villamos Energetika Tanszék
Mit csinál a diagnoszta? - Villamos Energetika Tanszék
Mit csinál a diagnoszta? - Villamos Energetika Tanszék
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Diagnosztika és monitoring<br />
Előadások az <strong>Energetika</strong>i mérnök<br />
<strong>Villamos</strong> energetika szakirány<br />
alapképzés (BSc)<br />
hallgatói számára<br />
Dr Vajda István egyetemi tanár<br />
Budapest Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem<br />
<strong>Villamos</strong> <strong>Energetika</strong> <strong>Tanszék</strong><br />
Supertech Laboratórium<br />
vajda.istvan@vet.bme.hu<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
BSc/MSc, a félév menete<br />
1. A jövő villamos mesterei (előadás később)<br />
2. A tantárgy adatlap<br />
3. Előadások:<br />
1. Kedd 14-16<br />
2. Tananyag az interneten: www.vet.bme.hu<br />
4. Zárthelyi<br />
1. 2 db zárthelyi, kb 7. és 14. hét<br />
2. Egy javítás a szemeszter időszakban<br />
5. Labor<br />
1. Kedd 16-18<br />
2. Első alkalom: 2. héten<br />
3. Felkészülés interneten<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
BSc/MSc, a félév menete<br />
5. Szorgalmi feladatok – beszámítás<br />
6. Szakmai kirándulás – CGE, kb 10-11. hét<br />
7. Önálló labor, szakmai gyakorlat<br />
1. Jelentkezés témákra a tanszéken<br />
2. Keressék a témák konzulenseit<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
BEVEZETÉS<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Mi a tantárgy tárgya?<br />
Paraméter becslés (identifikáció)<br />
Állapot figyelés (monitoring) –<br />
SoH = State of Health<br />
A páciens egészségi állapotjellemzői =<br />
„laboreredmények”<br />
Diagnosztika<br />
Dia + gnosztika<br />
Beteg-e vagy egészséges a páciens?<br />
Ha beteg, mi a betegség oka?<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Modellezés<br />
„Valós intelligencia” alapú<br />
fizikai modellezés<br />
Mesterséges intelligencia alapú<br />
Trial and error<br />
A két módszer alkalmazása közötti helyes és<br />
megalapozott döntés<br />
Fekete<br />
Fehér<br />
Szürke<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Előre és hátra & kombinálva<br />
Egyenes probléma<br />
analízis<br />
Inverz probléma<br />
szintézis<br />
Csatolt probléma<br />
Miért csatolt?<br />
Mert a villamos gép összetett rendszer, több tér<br />
szimultán „játéka”<br />
Lássuk!<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
A villamos energia–átalakítás általános elvei<br />
és törvényei<br />
1. A villamos energiaátalakítás folyamata<br />
MECHANIKAI<br />
ENERGIA<br />
veszteségek<br />
A nyilak kétirányúak, mert az<br />
energiaátalakítás mindkét irányban<br />
megvalósítható egyetlen energiaátalakító segítségével<br />
veszteségek<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
A villamos energia–átalakítás általános elvei<br />
és törvényei<br />
2. Helyes-e a „villamos gép” elnevezés?<br />
Az elnevezés a villamos gép kapcsai felől nézve<br />
helyes, amennyiben a kapcsokon villamos energia,<br />
illetve villamos teljesítmény jelenik meg.<br />
A villamos gépek „munkaközege” azonban általában a<br />
mágneses tér. A mágneses terek<br />
alkalmazásának okát számpélda segítségével<br />
világítjuk meg.<br />
A gyakorlatban viszonylag könnyen előállítható B=1 T<br />
indukciójú mágneses tér energiasűrűsége, w m:<br />
w m<br />
2<br />
1 B<br />
<br />
2 <br />
0<br />
410<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz<br />
5<br />
J<br />
m<br />
3
A villamos energia–átalakítás általános elvei<br />
és törvényei<br />
Ha azonban villamos térben kívánunk energiát tárolni, akkor az elérhető<br />
energiasűrűség lényegesen kisebb.<br />
A gyakorlatban viszonylag könnyen előállítható villamos tér térerősségét 30<br />
kV/cm értékűre választva az elektrosztatikus tér energiasűrűsége, w e:<br />
we E<br />
1<br />
2 0<br />
2<br />
0 1<br />
we 8, 8510 <br />
2<br />
3 10 <br />
12 6 2<br />
8, 88510 Tehát, a gyakorlati megvalósíthatóságot figyelembe véve, mágneses térben<br />
közel négy nagyságrenddel több energia tárolható, mint villamos térben.<br />
Figyelem: az erőhatás a mágneses energiasűrűség gradiensétől függ !!!<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz<br />
12<br />
F<br />
m<br />
1<br />
<br />
8, 8510 9 10 40 J / m<br />
2<br />
12 12 3
A villamos energia–átalakítás általános elvei<br />
és törvényei<br />
3. Az elektromechanikai energiaátalakítás törvényei<br />
1. TÖRVÉNY<br />
A villamos gépekben az energiaáramlás iránya megfordítható.<br />
Egy és ugyanazon gép, például forgógép, motorként és<br />
generátorként is üzemelhet. Ezt nevezzük a villamos gép motoros<br />
illetve generátoros üzemének vagy üzemállapotának.<br />
2. TÖRVÉNY<br />
Az energiaátalakítás hatásfoka elvileg elérheti a 100%-os<br />
hatásfokot. A gyakorlatban a 100% hatásfok nem valósítható meg,<br />
de nagyon megközelíthető. Például nagy teljesítményű<br />
transzformátorok és erőművi generátorok hatásfoka elérheti, sőt<br />
egyes esetekben meg is haladhatja a 99,5 % értéket.<br />
3. TÖRVÉNY<br />
Az átalakító működése két, egymáshoz képest nyugalomban lévő:<br />
mágneses vagy villamos mező kölcsönhatásán alapszik. A<br />
gyakorlatban túlnyomó többségben a mágneses térek<br />
kölcsönhatásán alapuló villamos energia-átalakítók terjedtek el.<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
FEM szimulációk vasmentes és vasmagos<br />
tekercsekre<br />
FEM szimulációk: vasmentes és<br />
vasmagos tekercsek<br />
URL = http://www.ipes.ethz.ch/ipes/2002Feldlinien/felder.html<br />
<strong>Villamos</strong> gépes szimulációk<br />
URL = http://www.ece.umn.edu/users/riaz/<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
A villamos energia–átalakítás általános elvei<br />
és törvényei<br />
4. A villamos energia-átalakítók<br />
osztályozása<br />
A villamos energia-átalakítókat az alábbi<br />
ábrán látható osztályokba soroljuk. Az<br />
ábrán azt is feltüntettük, hogy az egyes<br />
energia-átalakítók milyen energiát<br />
alakítanak át villamos energiává.<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
hőenergi<br />
a<br />
(általá-<br />
egyéb<br />
energia<br />
(geo.,stb.<br />
primér<br />
energia<br />
villamos<br />
energia<br />
mechanikai<br />
energia<br />
NEMKONVENCI-<br />
ONÁLIS<br />
energia<br />
megvalósítás<br />
Félvezetős átalakítók<br />
(konverterek)<br />
VILLAMOS GÉPEK<br />
transzformátorok<br />
ELEKTROMECHANIKAI<br />
ÁTALAKÍTÓK<br />
lineáris (motorok)<br />
forgó villamos gépek<br />
többdimenziós villamos gépek<br />
(gömbmotorok)<br />
szupravezetés<br />
MHD<br />
napelem<br />
tüzelőanyag cella<br />
termogenerátor<br />
KÖZVETLEN<br />
ENERGIAÁTALAKÍTÓK<br />
<strong>Villamos</strong><br />
energia<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz<br />
VILLAMOS ENERGIAÁTALAKÍTÓK
Az elektromechanikai rendszerek<br />
felépítése<br />
<strong>Villamos</strong> Rendszer<br />
Feszültségek,<br />
áramok<br />
Áramköri<br />
egyenletek,<br />
Kirchhoff I & II<br />
Elektromechanikai Rendszer<br />
Mágneses Rendszer<br />
Indukált<br />
fesz.<br />
Mágneses<br />
fluxus<br />
Erő,<br />
Nyomaték<br />
Mechanikai<br />
Rendszer<br />
Pozíció, sebesség,<br />
gyorsulás<br />
Erő és nyomaték<br />
egyenletek,<br />
Newton-törvények<br />
Termikus rendszer:<br />
melegedés, szellőzés<br />
Rezgés<br />
Zaj<br />
Akusztikai Rendszer<br />
Anyagmérnöki Rendszer<br />
Vezető anyagok<br />
Mágneses anyagok<br />
Szigetelő anyagok<br />
Szerkezeti anyagok<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz<br />
FACULTY FACULTY OF OF ENGINEERING<br />
ENGINEERING<br />
48531 Electromechanical ystems<br />
S<br />
Principles of Electromecha<br />
Energy Conversion<br />
Topics to cover:<br />
1. Introduction 2. Electromotive Force (E<br />
3. Force and Torque 4. Mechanical Compone<br />
5. Model of Electromechanical Systems<br />
Introduction (Cont.)<br />
Conceptmap<br />
of electromechani cal system modelin
Mono- és<br />
multidiszciplináris<br />
multifaktoriális<br />
február 19<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Fogalmak,<br />
Multidiszciplináris<br />
egy vagy több hagyományos diszciplína alkotja,<br />
melye(ke)t többféle:<br />
fizikai,<br />
gazdasági,<br />
szociális mezők<br />
leíró egyenletei vezérelnek.<br />
Rendszer<br />
fizikai vagy virtuális objektum, amely bizonyos<br />
tulajdonságokkal rendelkezik és alkotó elemei<br />
közötti interakciók segítségével meghatározott<br />
funkciókat hajt végre.<br />
(ld még TRIZ technikai rendszer fogalom)<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Fogalmak<br />
Tervezés<br />
Egy objektum vagy folyamat koncipiálása és méretezése egy<br />
speciális cél figyelembe vételével. Ezt abban a kontextusban<br />
fogjuk értelmezni, hogy a tervezés egy majdani<br />
implementálásra készített és meghatározott előnyök<br />
érdekében működtetett rendszer koncipiálására<br />
vonatkozik.<br />
Optimalizálás<br />
A rendszer olyan tervének megtalálása, amely egy<br />
meghatározott célfüggvény optimumánál (min vagy max)<br />
áll elő. A célfüggvény lehet vektor, amely<br />
A rendszer viselkedését (teljesítmény)<br />
Az erőforrások hasznosítását (pénz, idő, üzemanyag)<br />
Kockázatát (stabilitási tartomány)<br />
jellemző paraméterekből áll<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
A probléma megfogalmazása és leírása (felállítása)<br />
ahol<br />
Célfüggvény<br />
Korlátozások<br />
Határok<br />
Tervezési<br />
vektor<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
A multidiszciplináris optimalizáló rendszertervezés<br />
(MDO, MSDO)<br />
Cél:<br />
Olyan<br />
magasszintű és<br />
komplex mérnöki rendszer létrehozása,<br />
amely<br />
nem csak teljesítményben,<br />
hanem az élettartam értékben is versenyképes.<br />
Igény:<br />
Pontos, kvantitatív multidiszciplináris tervezési módszer,<br />
amely<br />
összekapcsolódik a tervezés intuitív, nem-kvantitatív és<br />
kreatív oldalaival.<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Előzmények, kialakulás<br />
A repülőgépipar fejlődése adta az alapot.<br />
Kezdetben a tervezési cél a maximális teljesítmény<br />
elérése volt.<br />
Ezt később felváltotta az egyensúly<br />
(kompromisszum) megtalálása<br />
A teljesítmény<br />
Az élettartam-költségek<br />
A megbízhatóság<br />
A karbantarthatóság<br />
És más „-ság”-ok<br />
között.<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Előzmények, kialakulás<br />
A követelmények nőttek és finomodtak,<br />
a tervezés paraméterei dimenziói diszciplínái<br />
növekedtek.<br />
Az MSDO tovább „terjedt” az autóiparra, az<br />
űrhajózásra, az elektronikára, az energetikára, az<br />
építészetre.<br />
A tervezés globalizálódásával létrejöttek<br />
az elosztott, decentralizált tervezői teamek<br />
A központi számítógépet felváltották<br />
a nagyteljesítményű PC-k<br />
Megjelentek a fejlett, érett diszciplináris tervező szoftverek<br />
Az internet gyors adatcserét tett lehetővé.<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Előzmények, kialakulás<br />
Nagyütemű fejlődés az optimalizáló algoritmusokkal<br />
kapcsolatban<br />
AI, neurális, genetikus algoritmusok…<br />
MSDO szoftverek<br />
iSIGHT<br />
Model Center<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
A Tervezési Szabadság vs Ismeret (tudás)<br />
Koncepcionális Előzetes Részletes<br />
Cél<br />
Cél<br />
Tervezési szabadság<br />
A tervezés futó ideje<br />
Az MSDO célja, hogy a fejlesztési folyamatban<br />
a tervezési ismereteket korábban szerezzük meg,<br />
a tervezés szabadságát pedig tovább őrizzük meg.<br />
Tervezési<br />
ismeretek<br />
Elektromágnesség<br />
Termikus, mechanikus<br />
Konstrukció<br />
Szabályozás (hajtás)<br />
Gyártás<br />
Támogatás<br />
Ár (költségek)<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
A terméktervezés folyamata<br />
SRR = System Requirement Review<br />
PDR = Preliminary Design Review<br />
CDR = Critical Design Review<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Az MSDO kerete<br />
Kísérletek<br />
tervezése<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Az MSDO alkalmazásának célja és értelme<br />
Realisztikus méretű és hűségű modellekkel dolgozni, amelyek nem<br />
vezetnek hibás következtetésre.<br />
Csökkenteni a csatoló változók és a diszciplináris eredmények nagy<br />
számát úgy, hogy a mérnököknek ne kelljen munkaidejük 50-80%-át<br />
adatátvitellel tölteni.<br />
A tervezés folyamatában utat engedni a kreativitásnak, miközben<br />
érvényesülnek a pontos, kvantitatív eszközök is.<br />
Kézfogás: kvalitatív vs kvantitatív.<br />
Adatvizualizálás sokdimenzióban.<br />
Beépíteni a magasszintű alulról-felfelé és felülről-lefelé rendszerarchitektúra<br />
aspektusokat a tervezés korai fázisában:<br />
Lépcsőzetes fejlesztés<br />
Biztonság és megbízhatóság<br />
Környezeti fenntarthatóság<br />
stb<br />
stb<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Az elektromechanikai rendszerek<br />
felépítése<br />
<strong>Villamos</strong> Rendszer<br />
Feszültségek,<br />
áramok<br />
Áramköri<br />
egyenletek,<br />
Kirchhoff I & II<br />
Elektromechanikai Rendszer<br />
Mágneses Rendszer<br />
Indukált<br />
fesz.<br />
Mágneses<br />
fluxus<br />
Erő,<br />
Nyomaték<br />
Mechanikai<br />
Rendszer<br />
Pozíció, sebesség,<br />
gyorsulás<br />
Erő és nyomaték<br />
egyenletek,<br />
Newton-törvények<br />
Termikus rendszer:<br />
melegedés, szellőzés<br />
Rezgés<br />
Zaj<br />
Akusztikai Rendszer<br />
Anyagmérnöki Rendszer<br />
Vezető anyagok<br />
Mágneses anyagok<br />
Szigetelő anyagok<br />
Szerkezeti anyagok<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz<br />
FACULTY FACULTY OF OF ENGINEERING<br />
ENGINEERING<br />
48531 Electromechanical ystems<br />
S<br />
Principles of Electromecha<br />
Energy Conversion<br />
Topics to cover:<br />
1. Introduction 2. Electromotive Force (E<br />
3. Force and Torque 4. Mechanical Compone<br />
5. Model of Electromechanical Systems<br />
Introduction (Cont.)<br />
Conceptmap<br />
of electromechani cal system modelin
MODELLEZÉS –<br />
ÉTVÁGYGERJESZTŐ…<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Feladattípusok #1<br />
A rendszer matematikai leírása három fő részből áll. Ezek:<br />
a rendszer belső tulajdonságait kifejező egyenletrendszer,<br />
az egyértelműségi feltételek,<br />
a matematikai modell megoldása (az input függvényében az állapot ill.<br />
az output változása).<br />
Amikor mindhárom részt ismerjük, teljes képünk van a rendszerről.<br />
Ilyen azonban sohasem fordul elő. (Csak a tudatlanság biztonsága<br />
okozhatja a “mindent ismerünk” érzését!)<br />
Nemcsak a már sokszor említett minőségi jellemzőkről van szó,<br />
hanem arról is, hogy a matematikai modell mindig tartalmaz<br />
elhanyagolásokat, így<br />
a rendszer belső tulajdonságait csak részlegesen tükrözheti,<br />
az állandóan jelenlévő zavaró hatásokat nem ismerjük, s így<br />
összefüggéseink mindig valószínűségi jellegűek,<br />
a rendszerek szerkezete időben változhat, melynek következtében<br />
a folyamatok is változnak.<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Feladattípusok #3<br />
A feladatok egyfajta csoportosítását az egyszerű input-output modell<br />
alapján adhatjuk meg.<br />
Attól függően, hogy az X bemenő jellemzők, a T transzformáció, ill. az<br />
Y output közül melyik ismert vagy ismeretlen, megkülönböztetjük<br />
a direkt,<br />
az indirekt és<br />
az induktív feladatokat.<br />
A feladatok csoportosításának - természetesen - másfajta lehetőségei<br />
is vannak.<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Feladattípusok #4, Direkt<br />
A direkt feladat esetében ismerjük a matematikai modellt és keressük annak<br />
megoldását.<br />
Ideális esetben: ismerjük a rendszert, annak minden (a vizsgálat szempontjából<br />
lényegesnek tartott) tulajdonságát, és valamennyi bemenő jellemzőjét.<br />
A feladat “csak” az, hogy<br />
ismereteket szerezzünk a rendszer viselkedéséről, arról, hogy a bemenő jellemzők<br />
nagyságának változása esetén milyen(ek) lesz(nek) a kimenő jellemző(k),<br />
a külső hatásokra hogyan fog válaszolni a rendszer.<br />
Szigorúan véve direkt feladat nem létezik.<br />
A külső hatások egy része ugyanis mint tudjuk sztochasztikus jellegű, nagyságuk<br />
előre nem ismeretes.<br />
Sohasem szabad elfeledkeznünk arról, hogy maga a rendszer szerkezete is<br />
sztochasztikus hatásoknak van kitéve, és ennek következtében még a transzfer is<br />
változhat;<br />
a matematikai modell mindig csak bizonyos elhanyagolások mellett tükrözi a rendszer<br />
(vizsgálat szempontjából) lényeges összefüggéseit.<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Feladattípusok #5, Indirekt<br />
Az indirekt feladat esetében ismerjük<br />
a rendszer outputját és<br />
a benne végbemenő folyamatok törvényszerűségeit.<br />
Adott tehát egy rendszer, és az is rögzített, hogy milyen legyen annak<br />
viselkedése.<br />
“Csak” éppen azt nem tudjuk, hogy az adott rendszer ezt a<br />
viselkedést milyen bemenő jellemző(k) esetén produkálja.<br />
Meg kell határoznunk, hogy<br />
milyen legyen a rendszer geometriai kialakítása, szerkezete,<br />
hogyan módosítsuk a kívülről érkező hatásokat, milyen legyen a<br />
rendszer szigetelése,<br />
milyen tulajdonságú anyagi közeggel kell dolgoznunk, hogy<br />
előállíthassuk a rendszer előírt viselkedését.<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Feladattípusok #6, Indirekt<br />
Szigorúan véve az indirekt típus már nem feladat, hanem probléma, hiszen<br />
valamilyen előírt viselkedést (outputot) általában sokféle (és előre nem mindig<br />
ismert) módon állíthatunk elő.<br />
A lehetséges és a célnak megfelelő módok közül egyéb, gyakran nem is<br />
számszerűsíthető kötöttségek (gazdaságossági, kereskedelempolitikai, ökológiai,<br />
esztétikai stb.) szempontok szerint kell kiválasztani a megfelelőket.<br />
Még nyilvánvalóbb, mint a direkt feladattípusnál, hogy a valóságban tiszta indirekt típus<br />
nem létezik.<br />
Az egyértelműségi feltételek egy része csak bizonyos határokon belül választható<br />
szabadon, más része (pl. a környezeti hatások) tőlünk függetlenek.<br />
Mégis közelítően indirekt feladatokat oldanak meg a rendszertervezők, a<br />
tervezőmérnökök, a kutatók, a gyártmányfejlesztők (általában mindazok, akiknek<br />
valamilyen előre megadott célt kell egy adott berendezéssel kielégíteni).<br />
Indirekt feladatok megoldására gyakran alkalmaznak próbálgatásos, heurisztikus<br />
módszereket. Ilyenkor valamilyen intuitív meggondolással állítják be a bemenő<br />
jellemző(k) értékét, majd a kapott kimenő jellemző(k) értékelése (az előírt céltól<br />
való eltérés) figyelembevételével módosítják a bemenő jellemző(ke)t<br />
mindaddig, amíg a kimenő jellemző(k) a követelményeket ki nem elégíti(k).<br />
Az indirekt feladatok megoldását (is) segíti a kísérlet tervezés módszere.<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Feladattípusok #7, Induktív<br />
A harmadik típust az jellemzi, hogy a rendszer transzformációs tulajdonságairól<br />
előzetes ismereteink nincsenek.<br />
Bonyolult rendszerek vizsgálatakor gyakran előfordul, hogy nem ismerjük a<br />
rendszer szerkezetét, a benne végbemenő folyamatokat; a rendszer belseje<br />
számunkra “fekete doboz” (black box).<br />
A vizsgálatok célja információt szerezni a rendszer viselkedéséről: (egyes<br />
mérésekből) következtetni a rendszer általános tulajdonságaira.<br />
Az egyesből az általánosra következtetést indukciónak nevezzük.<br />
Ezért tekinthetjük az ilyen feladattípusokat induktív feladatoknak.<br />
A kapott eredményeket más, ismert rendszerekkel összevetve utólag (a posteriori) felismerhető, hogy<br />
vizsgált rendszerünk mely ismert rendszerhez hasonló.<br />
Ennek alapján következtethetünk a vizsgált rendszer belső felépítésére, azonosíthatjuk azt valamely<br />
ismert rendszer belső felépítésével.<br />
Az ilyen felismerő, azonosító tevékenységet identifikációnak nevezzük.<br />
Ennek alapján tekinthetjük e feladattípusokat identifikációs feladatnak is.<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Feladattípusok #7, Induktív<br />
Az ilyen felismerő, azonosító tevékenységet identifikációnak nevezzük.<br />
Ennek alapján tekinthetjük e feladattípusokat identifikációs feladatnak is.<br />
A gazdasági és a műszaki életben a tiszta induktív feladat nagyon ritka,<br />
hiszen valamilyen előzetes információval mindig rendelkezünk a rendszeren<br />
belül végbemenő folyamatokról. Igen bonyolult rendszerek esetében<br />
azonban ezek az előzetes információk nem elegendők ahhoz, hogy például<br />
megbízható irányítási algoritmusokat lehessen kidolgozni. Ilyenkor<br />
kísérletsorozattal vizsgálják a bemenő jellemző(k) és a hozzá tartozó<br />
kimenő jellemző(k) változását, jól kidolgozott matematikai módszerekkel<br />
határozzák meg a bemenő jellemző(k) és a kimenő jellemző(k) közötti<br />
kapcsolat ún. empirikus függvényét. Itt különösen előnyős a kísérlettervezés<br />
módszerével dolgozni.<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Az elektromechanikai rendszerek<br />
felépítése<br />
<strong>Villamos</strong> Rendszer<br />
Feszültségek,<br />
áramok<br />
Áramköri<br />
egyenletek,<br />
Kirchhoff I & II<br />
Elektromechanikai Rendszer<br />
Mágneses Rendszer<br />
Indukált<br />
fesz.<br />
Mágneses<br />
fluxus<br />
Erő,<br />
Nyomaték<br />
Mechanikai<br />
Rendszer<br />
Pozíció, sebesség,<br />
gyorsulás<br />
Erő és nyomaték<br />
egyenletek,<br />
Newton-törvények<br />
Termikus rendszer:<br />
melegedés, szellőzés<br />
Rezgés<br />
Zaj<br />
Akusztikai Rendszer<br />
Anyagmérnöki Rendszer<br />
Vezető anyagok<br />
Mágneses anyagok<br />
Szigetelő anyagok<br />
Szerkezeti anyagok<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz<br />
FACULTY FACULTY OF OF ENGINEERING<br />
ENGINEERING<br />
48531 Electromechanical ystems<br />
S<br />
Principles of Electromecha<br />
Energy Conversion<br />
Topics to cover:<br />
1. Introduction 2. Electromotive Force (E<br />
3. Force and Torque 4. Mechanical Compone<br />
5. Model of Electromechanical Systems<br />
Introduction (Cont.)<br />
Conceptmap<br />
of electromechani cal system modelin
TÉRVEKTOR ELMÉLET –<br />
HOGY IS VOLT?<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Alapvető feltevések<br />
1. <strong>Villamos</strong> forgógépekben a légrésindukció kerületmenti eloszlása<br />
szinuszos.<br />
2. A mágnesezési görbe lineáris.<br />
Zárt út<br />
3. A vasveszteséget elhanyagoljuk.<br />
4. Az ellenállások és induktivitások frekvencia-függését elhanyagoljuk.<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Szinuszos kerületmenti eloszlás<br />
(alapharmonikus)<br />
Zárt út<br />
—<br />
Áramok a gép hornyaiban Az árameloszlás<br />
alapharmonikusa<br />
1. A térbeli eloszlás egyértelműen definiált az amplitudóval és a fázis-<br />
szöggel (a maximum-hely irányával)<br />
2. Ezeket az információkat (nagyság és irány) egyetlen komplex mennyiség,<br />
a komplex síkon definiált vektor hordozhatja.<br />
+<br />
A gerjesztéseloszlás<br />
alapharmonikusa<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
A fázistekercsek mágneses tengelyei<br />
1. Az „a” fázis tengelye a valós<br />
tengely irányába mutat<br />
2. A „b” fázis tengelyének iránya<br />
3. A „c” fázis tengelyének iránya<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
MONITORING –<br />
ERDÉLYI TANÁR ÚR<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
A térvektor képzése<br />
1. Az egyes fázisokhoz tartozó összetevőket összegezzük<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Kiegyenlített háromfázisú, ω körfrekvenciájú<br />
rendszer térvektora #1 (állandósult állapot térvektora)<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Kiegyenlített háromfázisú, ω körfrekvenciájú<br />
rendszer térvektora #2 (állandósult állapot térvektora)<br />
1. A térvektor amplitudója állandó<br />
és egyenlő a fázisáram<br />
amplitudójával<br />
2. A térvektor szögsebessége<br />
állandó és egyenlő a hálózat<br />
körfrekvenciájával<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
EDDIG BEVEZETŐ<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Zérus sorrendű komponensek<br />
1. Ha egy háromfázisú rendszer zérus sorrendű összetevőket<br />
tartalmaz, azaz<br />
2. Az egyenletet mindig felírhatjuk úgy, hogy<br />
3. A háromfázisú áram térvektora tehát:<br />
4. Mivel<br />
A térvektor nem modellezi a zérus sorrendű komponenseket.<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
A fázismennyiségek származtatása a<br />
térvektorból<br />
Feltétel:<br />
Ismert:<br />
1/2 i sa<br />
Legyen ez a valós tengely<br />
A fázismennyiségek a térvektor vetületeiből származtathatóak.<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Fluxus-kapcsolódások: s → s<br />
1. Az „a” sztátorfázis fluxus-kapcsolódása a sztátor-áramok hatására:<br />
2. Szinuszos térbeli eloszlású légrés-indukciót feltételezve:<br />
3. Mivel<br />
Új mennyiségek:<br />
<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Fluxus-kapcsolódások: r → s<br />
1. Az „a” sztátorfázis teljes fluxus-kapcsolódása:<br />
2. A sztátor- és rotoráramok térvektorai saját koordinátarendszerükben:<br />
3. A rotoráramok térvektora a sztátor koordinátarendszerében:<br />
4. A sztátor fluxuskapcsolódás térvektora:<br />
5. Behelyettesítve a fázisok fluxuskapcsolódásait:<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
A feszültség-egyenletek<br />
A fázisok feszültségegyenlet-rendszere:<br />
A térvektoros feszültség-egyenlet:<br />
A sztátor feszültség-térvektora:<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
A térvektoros módszer használata<br />
Szimulációk<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
EDDIG ALAP<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Vége<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Tanulnivalók<br />
Hogyan segíti az MSDO a terméktervezési folyamatot<br />
komplex, multidiszciplináris mérnöki rendszerek esetén.<br />
Hogyan ésszerűsíthető/értelmezhető és kvantifikálható<br />
a rendszer architektúra vagy a terméktervezés megfelelő<br />
célfüggvények,<br />
tervezési változók, paraméterek és korlátozások<br />
választásával.<br />
A komplex rendszer<br />
felbontása kisebb diszciplináris modellekre,<br />
az interfészek (alrendszerek közötti kapcsolatok) kezelése, majd<br />
a részek visszaintegrálása a teljes rendszer modelljébe.<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Tanulnivalók<br />
Optimalizáló technikák alkalmazása és az adott<br />
problémához legjobban illeszkedő technikák<br />
kiválasztása.<br />
Kritikus értékelés végrehajtása és a<br />
szimulációs és optimalizációs eredmények<br />
értékelése,<br />
beleértve az<br />
érzékenység-vizsgálatokat, valamint<br />
a kompromisszum megtalálását<br />
a teljesítmény,<br />
a költségek és<br />
a kockázatok között.<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz
Tanulnivalók<br />
A többszörös célú optimalizálás alapvető<br />
fogalmainak ismerete (az optimalitás feltételei,<br />
Pareto-front, stb)<br />
Az értékre való tervezés fogalmai, az új rendszer<br />
vagy termék várható élettartam-költségének<br />
kvantitatív becslése.<br />
Kritikus gondolkodás az MSDO modellek<br />
érvényességével és hűségével (pontosságával)<br />
kapcsolatban.<br />
Dr. Vajda István: <strong>Mit</strong> <strong>csinál</strong> a <strong>diagnoszta</strong>? Diagnosztika..., BME VIK, 2013 tavasz