ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
TRẦN QUANG THỊNH
NHẬN DẠNG KHUYẾT TẬT Ổ BI DỰA TRÊN ANFIS VÀ
GIẢI PHÁP XỬ LÝ DÒNG DỮ LIỆU TỪ CẢM BIẾN
Ngành: Cơ Kỹ thuật
Mã số ngành: 62520101
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ
TP. HỒ CHÍ MINH - NĂM 2023
Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM
Người hướng dẫn 1: TS. Nguyễn Sỹ Dũng
Người hướng dẫn 2: GS. TS. Ngô Kiều Nhi
Phản biện độc lập 1:
Phản biện độc lập 2:
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án họp tại
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
vào lúc giờ ngày tháng năm
Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
- Thư viện Trường Đi hc Bách Khoa ĐHQG-HCM
- Thư viện Đại hc Quc gia Tp.HCM
- Thư viện Khoa hc Tng hp Tp.HCM
1
CHƯƠNG 1 TNG QUAN
1.1 Nhn dng khuyết tt và giám sát tình trng máy
Nhận dạng khuyết tật trên bi bao gồm kiểm tra kết luận về việc hay
không sự hiện diện khuyết tật, xác định vị trí xuất hiện khuyết tật nếu có, và xác
định mức độ hư hỏng tại các vị trí xuất hiện khuyết tật này.
Giám sát tình trạng là việc đo các thông số cụ thể của máy móc trong quán trình
vận hành, chẳng hạn như dao động, và chú ý đến bất kỳ sự thay đổi đáng kể nào
của chúng có thể là dấu hiệu của hỏng hóc hoặc sự cố sắp xảy ra.
1.2 Mt s gii pháp nhn dng khuyết tt
Có hai nhóm giải pháp tiếp cận trong công tác nghiên cứu về giám sát sức khỏe
máy móc: nhóm mô hình và nhóm phi cấu trúc hay nhóm các phương pháp dẫn
động số [3]. Trong nhóm mô hình, sự phát hiện khuyết tật trong cơ hệ được dựa
vào kết quả nghiên cứu trên hình tương ứng của hệ. nhóm phi cấu
trúc, các thuật toán được xây dựng trên sở đã xác lập được tập dữ liệu đo
phản ánh ứng xử động lực học hệ. Khuyết tật xuất hiện sẽ làm thay đổi đặc
tính dao động của cơ hệ. Đây là các dấu hiệu để nhận biết khuyết tật [4].
1.3 Các nghiên cu liên quan
Xu hướng mới trong quản giám sát tình trạng kthuật của hệ thống dựa
trên c luồng dữ liệu đo dạng dữ liệu lớn các hình dẫn động số bằng
cách sử dụng mạng -ron nhân tạo (ANN), logic mờ (FL) hoặc hệ thống suy
diễn nơron-mờ thích nghi (ANFIS) [4a, 6a, 28-32] đã được triển khai với một
tương lai đầy hứa hẹn. Hạn chế của các phương pháp trong [4a, 6a, 28-32]
không các giải pháp trực tuyến đối với tiền xử dữ liệu trích xuất đặc
trưng. Bên cạnh đó, chi phí tính toán cũng chưa được chú ý tính toán một
cách thỏa đáng.
1.4 Nhn xét và kết lun
Trong hai nhóm giải pháp xây dựng hệ thống giám sát tình trạng của bi,
nhược điểm của nhóm mô hình là không xây dựng được mô hình khuyết tật của
2
bi hình bi khuyết tật sử dụng trong các ứng dụng nhận dạng trực
tuyến khuyết tật theo thời gian thực. Ngược lại, nhóm phi cấu trúc được y
dựng dựa trên tập dữ liệu đo phản ánh ứng xử động lực học của hệ. vậy,
nhóm này hoàn toàn phù hợp với các ứng dụng nhận dạng trực tuyến khuyết tật
của ổ bi. Một số vấn đề cần giải quyết là làm thế nào để lọc nhiễu trực tuyến
trích xuất các thông tin hữu ích từ dữ liệu đo nhằm gia tăng độ chính xác của
các hình nhận dạng khuyết tật. Đồng thời cần phát triển các công cụ toán
nhằm gia tăng độ chính xác và giảm chi phí tính toán.
1.5 Gii thiu lun án
1.5.1 Tính cp thiết của đề tài nghiên cu
Ổ bi một trong những bộ phận được sử dụng rộng rãi nhất trong các loại máy
móc công nghiệp. Là một thành phần quan trọng của máy, ổ bi chịu phần lớn tải
trọng trong quá trình máy móc vận hành. bi bị hỏng sẽ phát sinh các vấn
đề nghiêm trọng, dẫn đến giảm hiệu quả sản xuất và gây thiệt hại lớn về kinh tế.
Do đó, để đảm bảo an toàn trong quá trình khai thác sử dụng, cần thiết phải
xây dựng hệ thống nhận dạng trực tuyến khuyết tật giám t tình trạng kỹ
thuật cho các bộ phận của máy, trong đó có ổ bi.
1.5.2 Mục đích nghiên cứu
Mục đích của luận án nghiên cứu đề xuất c giải thuật để nhận dạng
khuyết tật của bi, đồng thời triển khai hệ thống thí nghiệm kiểm chứng hiệu quả
của các giải thuật được đề xuất, làm sở để xây dựng bộ giám sát trực tuyến
tình trạng kỹ thuật của ổ bi trong các loại máy móc công nghiệp.
1.5.3 Đối tượng và phm vi nghiên cu
Đối tượng nghiên cứu của luận án là nhận dạng khuyết tật của các loại bi sử
dụng rộng rãi trong các máy công nghiệp. Thực tế có rất nhiều loại hỏng
khác nhau xuất hiện khi bi quay như nứt vỡ, tróc bề mặt, dính bề mặt, v.v…
Các hỏng này thể xuất hiện dưới dạng hỏng đơn hoặc nhiều hỏng
cùng xuất hiện (đa khuyết tật). Đề tài này tập trung vào nhận dạng khuyết tật
của ổ bi với các hư hỏng đơn xuất hiện trong quá trình ổ bi làm việc.
3
1.5.4 Phương pháp nghiên cứu
Luận án được thực hiện dựa trên phương pháp thuyết kết hợp với phương
pháp thực nghiệm khoa học.
1.5.5 Ý nghĩa khoa học và thc tin của đề tài nghiên cu
Đề xuất ba giải thuật mới tính khả thi cao để nhận dạng khuyết tật của
bi dựa trên các công cụ trí tuệ nhân tạo và dữ liệu đo từ cảm biến.
Chủ động nghiên cứu, từng bước xây dựng làm chủ công nghệ giám sát
tình trạng kỹ thuật của bi khi máy móc vận hành nhằm đảm bảo an toàn,
nâng cao hiệu suất, giảm thời gian và chi phí bảo tmáy móc.
1.5.6 Đóng góp mới ca lun án
Luận án có những đóng góp mới như sau:
Đề xuất giải thuật ASSBDIM nhận dạng trực tuyến khuyết tật bi dựa trên
phân tích phổ đơn, lọc thưa hệ thống suy diễn nơron - mờ thích nghi
(ANFIS).
Kế thừa phát triển giải thuật ASSBDIM, đề xuất giải thuật mới tên
BFDM nhận dạng khuyết tật của bi dựa trên phân tích phổ đơn, xây dựng
véc đặc trưng mạng -ron nhân tạo (ANN) - khung sườn cấu thành
ANFIS.
Tiếp tục mở rộng và phát triển hai giải thuật trên để đề xuất giải thuật mới
ANFIS-BFDM dựa trên phân tích phổ đơn, giải pháp thích ứng miền, lọc
nhiễu xung và ANFIS.
Xây dựng và triển khai hệ thống tnghiệm đo dữ liệu dao động của bi để
kiểm chứng các giải thuật đề xuất.
1.5.7 B cc lun án
Luận án được tổ chức như sau:
Chương 1 nghiên cứu tổng quan về nhận dạng khuyết tật và giám sát tình trạng
máy. Chương 2 trình bày ngắn gọn sở thuyết liên quan đến động lực học
bi, các bài toán trong nhận dạng khuyết tật bi ANFIS với vai trò một