by Tobias Meyer, James Kuria Kimotho, Walter Sextro
Abstract:
Intelligente technische Systeme, die in der Lage sind, sich an geänderte Umgebungsbedingungen anzupassen, ermöglichen eine Adaption anhand der aktuell erreichten Zuverlässigkeit. Zu diesem Zwecke kann ein geschlossener Regelkreis formuliert werden, der dazu geeignet ist, den Betriebspunkt des Systems während der gesamten Lebensdauer anzupassen. Dadurch wird eine harte Umschaltung während des Betriebs vermieden und die Verhaltensanpassung ist vom Nutzer weitgehend unbemerkt möglich. Dazu wird die aktuelle Restlebensdauer mit einer vorgegebenen Restlebensdauer verglichen. Durch Änderung der vorgegebenen Restlebensdauer lässt sich auch eine Anpassung der gewünschten Nutzungsdauer erreichen, beispielsweise um veränderte Wartungsintervalle einzuhalten. Zu diesem Zwecke ist es allerdings notwendig, die aktuell erreichte Zuverlässigkeit zu schätzen. Für die Regelung ist dabei die aktuelle Restlebensdauer der wichtigste Parameter, da er als Istwert direkt mit der gewünschten Restlebensdauer als Sollwert verglichen wird und als Reglereingang dient. Für die Genauigkeit der Regelung ist daher die Bestimmung der Restlebensdauer von entscheidender Bedeutung. Es wird ein Modell des Regelkreises vorgestellt, das auch den Einfluss einer fehlerhaften Restlebensdauerschätzung auf die Verhaltensanpassung abbildet. Dadurch ist es möglich, Grenzen der Verhaltensanpassung und die zur Einhaltung notwendige Genauigkeit der Restlebensdauerschätzung zu bestimmen. Es gibt zahlreiche Ansätze, die Restlebensdauer zu schätzen, die aufgeteilt werden in modellbasierte Verfahren und datengetriebene Verfahren. Die individuelle Eignung eines jeden Verfahrens sowie die Modellbildung oder die Nutzung geeigneter Algorithmen ist stark systemabhängig. Um die Auswahl von Verfahren und Modellen oder Algorithmen zu ermöglichen, werden zunächst die Anforderungen an die Restlebensdauerschätzung zur Nutzung als Regelungs-Istwert bestimmt. Verschiedene Verfahren werden sodann hinsichtlich ihrer Eignung evaluiert und Anwendungsgrenzen aufgezeigt.
Reference:
Meyer, T.; Kimotho, J. K.; Sextro, W.: Anforderungen an Condition-Monitoring-Verfahren zur Nutzung im zuverlässigkeitsgeregelten Betrieb adaptiver Systeme. 27. Tagung Technische Zuverlässigkeit (TTZ 2015) - Entwicklung und Betrieb zuverlässiger Produkte, 2015. (Preprint: https://groups.uni-paderborn.de/ldm/publications/download/Meyer2015.pdf)
Bibtex Entry:
@INPROCEEDINGS{Meyer2015,
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year = {2015},
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abstract = {Intelligente technische Systeme, die in der Lage sind, sich an geänderte
Umgebungsbedingungen anzupassen, ermöglichen eine Adaption anhand
der aktuell erreichten Zuverlässigkeit. Zu diesem Zwecke kann ein
geschlossener Regelkreis formuliert werden, der dazu geeignet ist,
den Betriebspunkt des Systems während der gesamten Lebensdauer anzupassen.
Dadurch wird eine harte Umschaltung während des Betriebs vermieden
und die Verhaltensanpassung ist vom Nutzer weitgehend unbemerkt möglich.
Dazu wird die aktuelle Restlebensdauer mit einer vorgegebenen Restlebensdauer
verglichen. Durch Änderung der vorgegebenen Restlebensdauer lässt
sich auch eine Anpassung der gewünschten Nutzungsdauer erreichen,
beispielsweise um veränderte Wartungsintervalle einzuhalten.
Zu diesem Zwecke ist es allerdings notwendig, die aktuell erreichte
Zuverlässigkeit zu schätzen. Für die Regelung ist dabei die aktuelle
Restlebensdauer der wichtigste Parameter, da er als Istwert direkt
mit der gewünschten Restlebensdauer als Sollwert verglichen wird
und als Reglereingang dient. Für die Genauigkeit der Regelung ist
daher die Bestimmung der Restlebensdauer von entscheidender Bedeutung.
Es wird ein Modell des Regelkreises vorgestellt, das auch den Einfluss
einer fehlerhaften Restlebensdauerschätzung auf die Verhaltensanpassung
abbildet. Dadurch ist es möglich, Grenzen der Verhaltensanpassung
und die zur Einhaltung notwendige Genauigkeit der Restlebensdauerschätzung
zu bestimmen.
Es gibt zahlreiche Ansätze, die Restlebensdauer zu schätzen, die aufgeteilt
werden in modellbasierte Verfahren und datengetriebene Verfahren.
Die individuelle Eignung eines jeden Verfahrens sowie die Modellbildung
oder die Nutzung geeigneter Algorithmen ist stark systemabhängig.
Um die Auswahl von Verfahren und Modellen oder Algorithmen zu ermöglichen,
werden zunächst die Anforderungen an die Restlebensdauerschätzung
zur Nutzung als Regelungs-Istwert bestimmt. Verschiedene Verfahren
werden sodann hinsichtlich ihrer Eignung evaluiert und Anwendungsgrenzen
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