LPC 분석 기법 및 EM 알고리즘 기반 잡음 환경에 강인한 진동 특징을 이용한 고 신뢰성 유도 전동기 다중 결함 분류

강명수(Myeongsu Kang),장원철(Won-Chul Jang),김종면(Jong-Myon Kim) 한국컴퓨터정보학회 2014 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.19 No.2

최근 산업 현장에서 유도 전동기의 사용이 증대되고 있으며, 유도 전동기는 산업 현장에서 중요한 역할을 하고 있다. 따라서 유도 전동기의 결함으로 인한 피해를 최소화하기 위해 유도 전동기의 결함 검출 및 분류 시스템의 개발이 중요한 문제로 대두되고 있다. 따라서 본 논문에서는 유도전동기의 결함을 조기에 식별하기 위해 선형예측 코딩(LPC)기법과 Expectation Maximization(EM) 알고리즘을 이용하여 각각의 유도 전동기 고장의 스펙트럼 포락처리 모델을 추정한다. 앞서 두 기법을 사용하여 추정된 고장 유형 모델과 마할라노비스 거리(MD) 기법을 사용하여 유도전동기의 결합을 분류한다. 또한 제안된 알고리즘 성능을 평가하기 위해 기존에 제안된 진동 신호의 특징을 이용한 유도 전동기 결함 분류 알고리즘과 분류 정확도 측면에서 성능을 검증하였다. 실험 결과, 제안하는 알고리즘은 잡음이 없는 환경 및 잡음이 섞인 환경에서도 높은 분류 성능을 보였다. The use of induction motors has been recently increasing in a variety of industrial sites, and they play a significant role. This has motivated that many researchers have studied on developing fault detection and classification systems of induction motors in order to reduce economical damage caused by their faults. To early identify induction motor faults, this paper effectively estimates spectral envelopes of each induction motor fault by utilizing a linear prediction coding (LPC) analysis technique and an expectation maximization (EM) algorithm. Moreover, this paper classifies induction motor faults into their corresponding categories by calculating Mahalanobis distance using the estimated spectral envelopes and finding the minimum distance. Experimental results show that the proposed approach yields higher classification accuracies than the state-of-the-art conventional approach for both noiseless and noisy environments for identifying the induction motor faults.

200km/h급 중고속 자기부상열차 추진용 선형 유도전동기의 설계

정재훈(Jae-Hoon Jeong),임재원(Jae-Won Lim),박도영(Do-Young Park),최장영(Jang-Young Choi),장석명(Seok-Myeong Jang) 한국철도학회 2014 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.10

현재 중앙도시의 집중화로 인하여 광역 도시간 교통수단에 대한 수요가 급증하고 있다. 광역 도시간 교통수단으로는 정시성과 속도성이 좋고 수송 효율이 우수한 철도교통이 각광받고 있으며, 많은 철도 시스템 중 친환경 적이며 미래지향적인 자기부상열차 시스템이 차세대 광역철도 시스템으로 높은 평가를 받고 있다. 자기부상열차의 추진에는 건설비용이 저렴하고 무게가 가벼운 선형유도전동기가 많이 쓰인다. 현재 인천에 개발 완료된 도시형 자기부상열차는 100km/h급 선형유도전동기가 사용되고 있는데, 이 열차는 중고속 열차 시스템에 사용하기에는 한계가 있다. 따라서 본 논문에서는 광역 도시간 열차에 쓰일 수 있는 자기부상열차 추진용 선형 유도전동기의 특성해석 및 설계에 대하여 다루었다. 중고속 열차의 차량 제원을 제시하고, 이 열차의 추진에 사용될 수 있는 선형 유도전동기의 특성을 유한요소해석을 이용해 도출하고 이를 설계에 반영하여 최종모델을 도출하였다. Electric multiple unit operated in local area is mostly consist of moving system on the rail and the traction motor drives the gear and wheel with the mechanical propulsion force. Most of countries are interested in magnetic levitation vehicle for the transportation system on next generation and they have been studying about it continuously. Thus this paper is studied the linear induction motor as the propulsion equipment of magnetic levitation vehicle. In order to design a magnetic levitation train which is driven by single sided linear induction motors(SLIM), the thrust force characteristics of SLIM have been calculated from the finite elements method and by varying the various design parameters.

권선형유도전동기의 자여자방식에 관한 연구

이상일 조선대학교 생산기술연구소 1992 生産技術硏究 Vol.14 No.2

This paper discussed the possible techniques to self excite the wound rotor induction motor. A practical method depended upon slip energy recovery principle in the wound rotor induction motor is proposed and compared with different methods of self exciting squirrel cage induction motor. The generated voltage due to self excitation for wound rotor induction motor is initiated and maintained constant value of power capacitors connected across the stator windings. Possible control method for regulating the generated voltage and frequency are also discussed and are backed by experimental work.

선형유도전동기를 이용하여 구동되는 자기부상추진시스템의 수직력을 고려한 최적효율제어

이나리(Lee Na Ri),김원용(Kim Won Young),최재혁(Choi Jae Hyuk),이석영(Lee Seok Young),목형수(Mok Hyung Soo),임재원(Lim Jae-Won),박도영(Park Doh-Young) 한국철도학회 2014 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.5

선형유도전동기(LIM : Linear Induction Motor)을 이용한 자기부상열차시스템의 추진제어시스템은 부상시스템에 영향을 주는 수직력을 일정하게 제어하기 위해 현재 약 10~12Hz 근방의 슬립주파수를 일정하게 제어한다. 감속 시에 일정슬립주파수 이하의 속도로 감속할 경우에는 역상제동을 반드시 수행 해야한다. 역상제동 시에는 인버터에서 에너지가 공급되기 때문에 시스템이 갖고 있는 기계적 에너지를 회수하지 못하고, 오히려 제동력을 추가로 공급하여 시스템의 효율이 크게 저하된다. 시스템의 효율 향상을 위해서는 일정전류, 일정슬립주파수의 제어방법을 개선하여 전기제동을 통한 회생제동영역의 구간 확대가 필요하다. 회생제동 영역확대는 감속기울기에 따라 운전조건이 결정되고, 이를 만족하기 위한 추진력이 결정됨으로 기본의 방법에 대한 정량화가 어려우나, 속도가 감소함에 따라 슬립주파수를 비례하여 감소시키고, 전류가변을 통해 제동력을 확보하는 방안에 대한 연구가 필요하다. Magnetic levitation train"s driving system by the working Linear Induction Motor is controled Equalizing 10~12Mhz slip frequency that it holed back vertical force. If it fixed out slow down which is had to plugging process. but the this process is not able to in duration. it must be not assimilate system"s mechanical energy that plugging process is suppled in inverter. it likely to cause decline to efficiently process. For the improving system"s efficiency, we are have to make better constant current method and constant slip frequency in which how to make include regenerative braking system"s area by electrical braking system. regenerative braking system"s blow up is decided by handling reduction slope. Therefore basic method not to be quantification problem that has to be satisfied impetus. finally, we trying to piece something together that we surely have to studying variable current to braking force via slow downing speed at that same time Equalizing slip currency.

PCA와 비선형분류기에 기반을 둔 유도전동기의 고장진단

박성무(Sung-Moo Park),이대종(Dae-Jong Lee),전명근(Myung-Geun Chun) 한국지능시스템학회 2006 한국지능시스템학회논문지 Vol.16 No.1

본 논문에서는, 주성분분석기법과 다층신경망에 기반을 둔 유도전동기의 고장진단기법을 제안하고자 한다. 입력의 수가 많을 경우 다층신경망만을 이용하여 분류하는 데는 한계가 있다. 이려한 문제점을 해결하기 위해 주성분분석기번에 의해 입력특징의 수를 축약한 후, 비선형분류기인 다층신경망을 적용하였다. 또한, 주성분 분석기법에 추출된 특정벡터가 고장상대별로 비선형성 특성을 보일 경우 기존의 거리척도 기반에 의한 분류방법으로는 정확한 진단을 하는데 어려움이 있다. 이를 위해 비선형 분류기인 MLP를 작용함으로써 효과적인 고장진단을 하고자 한다. 제안된 기법은 다양한 실험을 통해 기존의 선형분류기에 비해 우수한 결과를 보임을 나타내고자 한다. In this paper, we propose fault diagnosis of induction motor based on PCA and MLP. To resolve the main drawback of MLP, we calculate the reduced features by PCA in advance. Finally, we develop the diagnosis system based on nonlinear classifier by MLP rather than linear classifier by conventional k-NN. By various experiments, we obtained better classification performance in comparison to the results produced by linear classifier by k-NN.

유효 주파수 선택과 선형판별분석기법을 이용한 유도전동기 고장진단 시스템

이대종(Dae-Jong Lee),조재훈(Jae-Hoon Cho),윤종환(Jong Hwan Yoon),전명근(Myung-Geun Chun) 한국지능시스템학회 2010 한국지능시스템학회논문지 Vol.20 No.3

본 논문에서는 3상 유도전동기의 고장진단을 수행하기 위해 상호정보량과 선형판별분석기법에 기반을 둔 진단 알고리즘을 제안한다. 실험 장치는 유도전동기 구동의 기계적 모듈과 고장신호를 구하기 위한 데이터 획득 모듈로 구성하였다. 제안된 방법은 취득된 전류신호를 DFT에 의해 주파수 영역으로 변환한 후 분산정보를 이용하여 고장상태별로 차별성이 큰 순서대로 유효 주파수 성분을 추출한다. 다음 단계로 선택된 주파수 성분에 대해서 선형판별분석기법을 적용하여 고장상태별 특징들을 추출한 후 k-NN 분류기에 의해 유도전동기의 상태를 진단하게 된다. 제안된 방법의 타당성을 보이기 위해 다양한 조건하에서 실험한 결과 기존방법에 비하여 우수한 결과를 나타냈다. For the fault diagnosis of three-phase induction motors, we propose a diagnosis algorithm based on mutual information and linear discriminant analysis (LDA). The experimental unit consists of machinery module for induction motor drive and data acquisition module to obtain the fault signal. As the first step for diagnosis procedure, DFT is performed to transform the acquired current signal into frequency domain. And then, frequency components are selected according to discriminate order calculated by mutual information As the next step, feature extraction is performed by LDA, and then diagnosis is evaluated by k-NN classifier. The results to verify the usability of the proposed algorithm showed better performance than various conventional methods.

유효 주파수 선택과 선형판별분석기법을 이용한 유도전동기 고장진단 시스템

이대종(Dae-Jong Lee),조재훈(Jae-Hoon Cho),윤종환(Jong-Hwan Yoon),전명근(Myung-Geun Chun) 한국지능시스템학회 2010 한국지능시스템학회 학술발표 논문집 Vol.20 No.1

본 논문은 상호정보량을 이용하여 유효 주파수 선택방법과 선형판별분석기법을 이용한 유도전동기 고장진단 시스템을 제안한다. 제안된 방법은 취득된 잔류신호를 DFT에 의해 주파수 영역으로 변환한 후 상호정보량을 이용하여 고장상태별로 차별성이 큰 순서대로 주파수 성분을 추출한다. 다음 단계로 선택된 주파수 성분에 대해서 선형판별분석기법을 적용하여 고장상태별 특징들을 추출한 후 k-NN 분류기에 의해 유도전동기의 상태를 진단하게 된다. 다양한 고장데이터에 제안된 방법을 적용하여 제안방법을 우수성을 평가한다.

가속 능력을 고려한 주행 집전계 시험기 주행대차용 선형 유도전동기 설계에 관한 연구

조수연(Suyeon Cho),김광수(Kwangsoo Kim),이형우(Hyungwoo Lee),함상환(Sanghwan Ham),안한웅(Hanwoong Ahn),이주(Ju Lee) 한국자동차공학회 2010 한국자동차공학회 학술대회 및 전시회 Vol.2010 No.11

This paper presents design process of linear induction motor in dynamic tester for catenary-current collection. To minimize length of rail for dynamic tester for catenary-current collection, accelerating performance of the linear induction motor is very important. So the design process of linear induction motor considered in this paper is different with general design process of linear induction motor, because dynamic tester has three type driving region, as accelerating region, constant speed region, and braking region. Considering accelerating performance of motor, distance and time from starting point to constant speed region were concerned for load condition of motor. Designed linear induction motor was analyzed by 2-dimensional finite element method. Using mechanical dynamics simulation with analysis result of 2-dimensional finite element method, accelerating performance of designed motor was proved.

고속 선형 유도 전동기에 대한 동상보상에 관한 연구

박정수 철도전문대학교 1989 論文集 Vol.8 No.1

The performance of a high speed linear induction motor is considerably degraded due to end-effects. This is particularly so as regarded the force produced. In this paper, a new method called 'In-phase compensation' method has been descrided to eliminate the end-effect force. Unlike the conventional methods, this method does not require phase angle control but only magnitude control of compensating current even for varying slips. A comparison of developed forces by this method of compensation has been made with an equivalent uncompensated LIM.

유도전동기 속도제어를 위한 비선형 비례적분 제어기 설계

오태석,김일환,박찬원 강원대학교 산업기술연구소 2006 産業技術硏究 Vol.26 No.B

This paper presents a robust speed control method of induction motors(IM) using a Non-linear PI controller(NPI). NPI is high gain controller in region of small error, and low gain controller in region of large error. So in steady state, system will be robust against variation of load torque. The simulation and experiment results confirm the validity of proposed control scheme.