Обработайте данные и исследуйте признаки в Diagnostic Feature Designer

Шаг 2 3 в идентифицирует индикаторы состояния для прогнозирующего проекта алгоритма обслуживания

В этом примере показано, как обработать ваши данные в приложении при подготовке к извлечению признаков. Если вы хотите следовать наряду с шагами в интерактивном режиме, используйте данные, которые вы импортировали в Импорте, и Визуализируйте Данные Ансамбля в Diagnostic Feature Designer. Используйте Open Session, чтобы перезагрузить ваши данные о сеансе с помощью имени файла, которое вы обеспечили.

The Open Session button is the second icon from the left.

Если у вас нет данных о сеансе, выполните шаги для того, чтобы загрузить и импортировать данные в Импорте и Визуализируйте Данные Ансамбля в Diagnostic Feature Designer.

Ключевой шаг в прогнозирующей разработке алгоритмов обслуживания идентифицирует индикаторы состояния. Индикаторы состояния являются функциями в ваших системных данных, изменения поведения которых предсказуемым способом, когда система ухудшает. Индикатор состояния может быть любой функцией, которая полезна для различения нормального от дефектной операции или для предсказания остающегося срока полезного использования. Полезная аналогичная система кластеров функции состояния вместе и отделяет различные состояния.

Diagnostic Feature Designer позволяет вам конструктивные особенности, которые обеспечивают эту диагностику.

Для некоторых функций можно генерировать признаки непосредственно с помощью сигналов, которые вы импортировали.
Для других функций необходимо выполнить дополнительную обработку сигналов, такую как фильтрация и усреднение, чтобы получить значимые результаты.

Обработка вас выполняет, зависит и от вычислительных требований функции и от характеристик ваших систем и ваших системных данных. В этом примере показано, как к:

Обработайте свои данные при подготовке к извлечению признаков
Сгенерируйте различные типы функции
Интерпретируйте эффективность признаков в гистограммах

Рассчитайте синхронное среднее

Данные для этой системы представляют систему передачи вращающимися деталями. Переменные включают тахометр выходные параметры, которые точно отмечают завершение каждого оборота вала. Данные, поэтому, являются идеальным кандидатом на синхронное во времени усреднение.

Синхронное среднее (TSA) является общим методом для анализа данных вращающегося машинного оборудования. TSA рассчитывает среднее с каждым новым оборотом и отфильтровывает любые возмущения или шум, который не когерентен вращению.

TSA полезен для изоляции подписей отказа, которые повторяют каждое вращение, такое как возмущения от дефектов зуба механизма. Признаки, генерированные от сигнала TSA, а не исходного сигнала вибрации, обеспечивают более ясное дифференцирование для вращательных условий отказа. Это преимущество сохраняется даже для функций, которые не являются специально для вращающегося машинного оборудования.

Чтобы вычислить TSA данных о вибрации, сначала выберите сигнал составить в среднем, Vibration/Data, в браузере данных. Затем выберите Filtering & Averaging > Time-Synchronous Averaging.

The signal Vibration/Data is selected in the column on the left. Time-Synchronous Averaging is the top option in the column on the right.

Появляется новая вкладка Time-Synchronous Averaging. Строка заголовка приложения выше раздела вкладки отображает Vibration/Data, сигнал вы обрабатываете.

The Tacho Signal selection and the Compute Nominal Speed option are the second and third items on the left.

Поскольку у вас есть сигнал tacho, выберите Tacho signal и Tacho/Data. Можно оставить Compute Nominal Speed (rpm) выбранным, но этот пример не использует номинальную информацию об об/мин.

Ниже вкладки вкладка Data Processing: Vibration/Data графика отображает исходный сигнал для сигнала TSA.

Signal trace plot of vibration/data signal with two colors, similar to the signal trace plot in Part 1 of the tutorial

Нажмите Apply, чтобы запустить расчет TSA для каждого из 16 членов ансамбля. Индикатор выполнения показывает состояние, в то время как расчет прогрессирует.

The Vibration_tsa/Data signal is the third item from the top in the column on the left. The TSA plot is in the main pane.

Когда расчет заканчивается:

Приложение добавляет новую переменную сигнала Vibration_tsa к импортированному Ensemble1 набор данных.
Трассировка сигнала строит Vibration_tsa. Ось времени этой трассировки меньше чем четыре секунды длиной. Исходные данные о вибрации были 30 секунд длиной. Более короткий промежуток отражает длительность одного вращения для каждого члена.
Скорости вала членов различны. Это расхождение становится заметным в увеличении расхождения пиков во время вращения и в том, что члены фиксируют остановку в разное время.

Если расчет TSA завершен, и вкладка Time-Synchronous Averaging и вкладка Data Processing исчезают. Если вы хотите возвратиться к вкладке Time-Synchronous Averaging, кликните по вкладке Data Processing: Vibration/Data графика. Приложение восстанавливает и вкладки панели инструментов с активной вкладкой TSA и неактивную вкладку обработки данных.

Data Processing plot of Vibration/Data signals, wit Time-Synchronous Averaging tab above

Inactive Data Processing tab

Если вы хотите выполнить подобную обработку на другой переменной, нажмите Close TSA. Вкладка обработки данных активируется. От той вкладки можно изменить сигнал обработать. Затем из галереи обработки данных можно выбрать обработку TSA или любую другую обработку, которая совместима с выбором сигнала. Процесс и вкладка, которую вы выбираете, сохраняют любые настройки, которые вы задали ранее на сеансе.

Active data processing tab

Вычислите спектр мощности

Сигнал TSA дает вам достаточно информации, чтобы начать генерировать признаки временного интервала, но необходимо обеспечить спектр, чтобы исследовать спектральные функции. Чтобы сгенерировать спектр мощности, выберите новый сигнал TSA Vibration_tsa/Data в браузере данных. Затем нажмите Spectral Estimation, чтобы поднять опции спектра. Из этих опций выберите Autoregressive Model.

Signals & Spectra pane with the Vibration-tsa signal selected on the left, and Spectral Estimation list on the right. The Autoregressive model is the second option on the list.

Вкладка Autoregressive Model обеспечивает параметры, которые можно изменить. Примите значения по умолчанию путем нажатия на Apply.

The title bar at the top identifies Vibration_tsa/Data as the source signal. The Autoregressive tab shows four sections, from left to right the parameters for the frequency grid, the model parameters, the plot results option, and the Apply and Close AR Model buttons.

Обработка спектра мощности приводит к новой переменной, Vibration_ps/SpectrumData. Связанный значок представляет частотную характеристику.

Можно определить источник нового спектра (исходный сигнал, из которого новый спектр был выведен) путем приостановки на имени спектра в браузере данных. Следующий рисунок показывает получившуюся подсказку, которая содержит информацию, что источником сигнала является Vibration_tsa/Data, который в свою очередь имеет источник Vibration/Data.

График спектра появляется в области построения. Как с Signal Trace, вкладка Power Spectrum предоставляет возможности для графического вывода. Эти опции похожи на Signal Trace. График не имеет никакой опции Panner, потому что Panner работает только со временем и не частотой.

The new spectrum variable is the last item in the list on the left. A tooltip describing the variable sources is below. The large pane on the right contains the power spectrum plot.

Сгенерируйте признаки

Функции сигнала

Генерируйте признаки на основе общей статистики данных, с помощью сигнала TSA в качестве источника. Выберите Time Domain Features > Signal Features.

Signals & Spectra pane with the Vibration-tsa signal selected on the left, and Time-Domain Features list on the right. Signal Features is the first option on the list

Как с обработкой данных, предварительно выберите свой исходный сигнал прежде, чем выбрать опцию функции. Выберите Vibration_tsa/Data и затем нажмите Signal Features, чтобы поднять вкладку Signal Features. Выше вкладки, отображения приложения выбранный исходный сигнал, Vibration_tsa/Data. По умолчанию все функции выбраны. Очистите выборы для Shape Factor и Signal Processing Metrics.

Signal Features tab, with Select All and Unselect All buttons on the left. The next three tab sections are, from left to right, statistical features, impulsive features, and harmonic features. The rightmost two sections contain the plot and close buttons. The Shape Factor option is cleared in the statistical features section. The harmonic feature options are all cleared.

Для каждой выбранной функции приложение вычисляет значение для каждого члена ансамбля и отображает результаты в гистограмме. Каждая гистограмма содержит интервалы, содержащие количество значений функции, которые находятся в пределах области значений интервала. Вкладка Histogram отображает параметры, которые определяют содержимое и разрешение гистограмм.

Группы гистограммы, или цветовые коды, данные согласно условной переменной faultCode в Group By. Синие данные здоровы (faultCode = 0) и оранжевые данные ухудшаются (faultCode = 1), как обозначено легендой (расцветка может казаться отличающейся на вашем сеансе). Для значений функции, где здоровые и ухудшенные метки перекрываются, цвет кажется коричневым из-за перекрытия между синим и оранжевым цветом.

The contents of the feature table are shown in the middle of the pane on the left. The main pane shows the histograms

Можно получить общее представление, которого функции являются эффективными путем оценки которые явно отдельные синие данные из оранжевых данных. RMS и CrestFactor кажитесь эффективными, когда у них есть только небольшие районы перекрытия. С другой стороны, Skewness и Kurtosis имейте большие суммы перекрытия. Эти функции кажутся неэффективными для этих данных и этой условной переменной.

По умолчанию приложение строит гистограммы для всех функций в таблице функции. Можно фокусироваться на подмножестве гистограмм при помощи Select Features. Используйте Select Features, чтобы ограничить графики гистограммы первыми четырьмя в таблице функции.

The feature list contains nine items. The first four items are selected.

Представление гистограммы теперь включает только функции, которые вы выбираете.

The histogram pane contains four histograms.

Управляйте внешним видом гистограмм с помощью параметров во вкладке Histogram, которая активируется, когда вы генерируете гистограммы. CrestFactor функция, кажется, разделяет здоровые и нездоровые данные почти полностью. Займитесь расследованиями, чувствителен ли этот результат к разрешению. Во вкладке Histogram, auto установка ширины интервала приводит к разрешению 0,1 для CrestFactor. Введите ширину интервала 0.05 и нажмите Apply.

The Options and Apply sections of the histogram are shown at the top. Bin Width is at the top of the left column of the Options section. The Apply button is on the right. The histograms are below the tab.

В этом разрешении, обоих CrestFactor и ImpulseFactor появитесь к абсолютно отдельному, здоровому из ухудшенных данных. ClearanceFactor все еще имеет некоторые смешанные данные, но до меньшей степени, чем с большей шириной интервала. Kurtosis имеет меньшую ширину интервала 0,002 с auto установка width интервала. Изменение ширины интервала к 0,05 результатам в одном интервале, который содержит весь Kurtosis данные.

Гистограммы визуализируют способность функций отделиться здоровый от нездоровых данных. Можно также получить числовую оценку с помощью Group Distance. Расстояние группы представляет разделение между здоровыми и нездоровыми распределениями данных. Нажмите Group Distance. В диалоговом окне выберите CrestFactor в Show grouping for feature.

Групповое расстояние, представленное KS Statistic, равняется 1. Это значение вероятности представляет полное разделение.

Затем выберите Kurtosis. Kurtosis гистограмма показывает существенное смешивание.

The dialog box for Kurtosis has the same layout as for Crest Factor.

Статистическая величина KS в этом случае - приблизительно 0,6, отражая смешивание в гистограмме.

Восстановите Bin Width к auto.

Признаки у вращающихся механизмов

Поскольку вы имеете вращающееся машинное оборудование, вычисляете вращающиеся функции машинного оборудования. В браузере данных выберите свой сигнал TSA. Затем выберите Time-Domain Features> Rotating Machinery Features.

Signals & Spectra pane with the Vibration-tsa signal selected on the left, and Time-Domain Features list on the right. Rotating Machinery Features is the second option on the list

Вкладка Rotating Machinery Features может создать функции из сигналов TSA, а также из сигналов различия в TSA и TSA регулярные сигналы. Поскольку у вас есть только сигнал TSA, приложение отключает выборы, которые действительно требуют различного типа сигнала.

The Rotating Machinery tab contains the following sections from left to right: Signals to use, Metrics using TSA Signal, metrics using Difference Signal, Metrics Using Mixed Signals, Plot, and Apply.

Примите выборы по умолчанию путем нажатия на Apply.

The middle pane of the data browser on the left contains the new feature names. The top row of the histogram array contains the new feature histograms.

Приложение автоматически добавляет новые опции к таблице функции и списку Select Features, и строит новые гистограммы наверху отображения гистограммы. CrestFactor и Kurtosis гистограммы являются по существу тем же самым, вычисляются ли они, когда сигнал показывает или вращающиеся функции машинного оборудования, поскольку оба расчета используют сигнал TSA в качестве источника.

Спектральные признаки

Вычислите спектральные функции из спектра мощности, который вы сгенерировали ранее. Выберите Vibration_ps/SpectrumData. Затем выберите Frequency-Domain Features> Spectral Features.

Signals & Spectra pane with the Vibration-ps/SpectrumData signal selected on the left, and Frequency-Domain Features list on the right. Spectral Features is the first option on the list.

Задайте диапазон частот, чтобы использовать путем устанавливания минимальных и максимальных значений полосы. Чтобы получить peaks спектра мощности эффективно, ограничьте частотный диапазон максимумом 10 Гц, запускающихся на уровне 0,001 Гц. График отображает эту полосу как оранжевый прямоугольник, лежащий в основе частотного графика.

The Spectral Features tab contains the following sections from left to right: Frequency Band, Spectral Peaks, Modal Coefficients, Band Power, Plot, Apply, and Close. The maximum frequency is the lower item in the Frequency Band section.

Гистограммы показывают существенное смешивание здоровых и нездоровых данных в одном или нескольких интервалов для всех трех функций.

У вас теперь есть разнообразный набор функций.

Сохраните свои данные о сеансе. Вам нужны эти данные, чтобы запустить Ранг и Экспортировать Признаки в примере Diagnostic Feature Designer.

The Save Session button is the rightmost one in the File portion of the Feature Designer tab.

Следующие шаги

Следующий шаг должен отранжировать те признаки, чтобы определить, которые обеспечивают лучшую индикацию состояния системы. Для получения дополнительной информации смотрите Ранг и Экспортируйте Признаки в Diagnostic Feature Designer.

Смотрите также

Diagnostic Feature Designer

Документация