Design of a digital twin for an industrial aspiration process
Conception d’un jumeau numérique pour un procédé d’aspiration industrielle
Résumé
This thesis is devoted to the design of a digital twin for industrial ventilation systems in a monitoring and diagnostic context. The input measurements of the model are exclusively electrical and no mechanical sensors are used. The particular cases of fixed and variable speed are studied. At constant speed, the demodulation of electrical currents is particularly studied and an original algorithm, based on an orthogonal signal generator, is proposed, compared to the main known methods, and validated experimentally. At variable speed, the proposed approach is based on order tracking methods without mechanical sensor in which the analysis signals are sampled as a function of the mechanical angle. In this case, the spectral components become independent of the rotation speed and the frequency analysis can be exploited. An original method is presented. It is based on the definition of an observer from a reduced number of information on the considered motor. The estimated speed is used to deduce the mechanical position and to perform the angular resampling. A generalization of the concept of ordertracking is also presented, allowing to define resampling angles adapted to the monitored faults. This method is tested on a LIAS test bench and on the industrial ventilation process.
Cette thèse est consacrée à la conception d’un jumeau numérique pour système de ventilation industriel dans un contexte de surveillance et de diagnostic. Les mesures d’entrées du modèle sont exclusivement électriques et aucun capteur mécanique n’est utilisé. Les cas particuliers de la vitesse fixe et variable sont étudiés. À vitesse constante, la démodulation des courants électriques est particulièrement étudiée et un algorithme original, basé sur un générateur de signaux orthogonaux est proposé, comparé aux principales méthodes connues, et validé expérimentalement. À vitesse variable, l’approche proposée est basée sur les méthodes d’order tracking sans capteur mécanique dans lesquelles les signaux d’analyse sont échantillonnés en fonction de l’angle mécanique. Dans ce cas, les composantes spectrales deviennent indépendantes de la vitesse de rotation et l’analyse fréquentielle peut être exploitée. Une méthode originale est présentée. Elle est basée sur la définition d’un observateur à partir d’un nombre réduit d’informations sur le moteur considéré. La vitesse estimée est exploitée pour déduire la position mécanique et réaliser le ré-échantillonnage angulaire. Une généralisation de la notion d’order tracking est par ailleurs présentée, permettant de définir des angles de ré-échantillonnages adaptés aux défauts surveillés. Cette méthode est testée sur un banc d’essai du LIAS et sur le procédé de ventilation industriel.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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