Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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dc.creatorRIBEIRO JUNIOR, Ronny Francis-
dc.date.issued2021-02-16-
dc.identifier.urihttps://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3109-
dc.description.abstractFault diagnosis is critical to any maintenance industry, as early fault detection can prevent catastrophic failures as well as a waste of time and money. In view of these objectives, vibration analysis in the frequency domain is a mature technique. Although well established, traditional methods involve a high cost of time and people to identify failures, causing machine learning methods to grow in recent years. The Machine learning (ML) methods can be divided into two large learning groups: supervised and unsupervised, with the main difference between them being whether the dataset is labeled or not. This study presents a total of four different methods for fault detection and diagnosis. The frequency analysis of the vibration signal was the first approach employed. This analysis was chosen to validate the future results of the ML methods. The Gaussian Mixture model (GMM) was employed for the unsupervised technique. A GMM is a probabilistic model in which all data points are assumed to be generated by a finite number of Gaussian distributions with unknown parameters. For supervised learning, the Convolution neural network (CNN) was used. CNNs are feedforward networks that were inspired by biological pattern recognition processes. All methods were tested through a series of experiments with real electric motors. Results showed that all methods can detect and classify the motors in several induced operation conditions: healthy, unbalanced, mechanical looseness, misalignment, bent shaft, broken bar, and bearing fault condition. Although all approaches are able to identify the fault, each technique has benefits and limitations that make them better for certain types of applications, therefore, a comparison is also made between the methods.pt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Itajubápt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectVibraçãopt_BR
dc.subjectDiagnóstico de falhaspt_BR
dc.subjectAnalise de frequênciapt_BR
dc.subjectMachine learningpt_BR
dc.subjectGaussian mixture modelpt_BR
dc.subjectConvolution neural networkpt_BR
dc.subjectMotor elétricopt_BR
dc.titleMachine learning-based fault detection and diagnosis in electric motorspt_BR
dc.typeDissertaçãopt_BR
dc.date.available2022-02-18-
dc.date.available2022-02-18T11:24:00Z-
dc.date.accessioned2022-02-18T11:24:00Z-
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/7222317956827988pt_BR
dc.contributor.advisor1GOMES, Guilherme Ferreira-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4963257858781799pt_BR
dc.description.resumoO diagnóstico de falhas é fundamental para qualquer indústria de manutenção, a detecção precoce de falhas pode evitar falhas catastróficas, bem como perda de tempo e dinheiro. Tendo em vista esses objetivos, a análise de vibração através do domínio da frequência é uma técnica madura. Embora bem estabelecidos, os métodos tradicionais envolvem um alto custo de tempo e pessoas para identificar falhas, fazendo com que os métodos de aprendizado de máquina cresçam nos últimos anos. Os métodos de Machine learning (ML) podem ser divididos em dois grandes grupos de aprendizagem: supervisionado e não supervisionado, sendo a principal diferença entre eles é o conjunto de dados que está rotulado ou não. Este estudo apresenta um total de quatro métodos diferentes para detecção e diagnóstico de falhas. A análise da frequência do sinal de vibração foi a primeira abordagem empregada. foi escolhida para validar os resultados futuros dos métodos de ML. O Gaussian Mixture Model (GMM) foi empregado para a técnica não supervisionada. O GMM é um modelo probabilístico em que todos os pontos de dados são considerados gerados por um número finito de distribuições gaussianas com parâmetros desconhecidos. Para a aprendizagem supervisionada, foi utilizada a Convolutional Neural Network (CNN). CNNs são redes feedforward que foram inspiradas por processos de reconhecimento de padrões biológicos. Todos os métodos foram testados por meio de uma série de experimentos com motores elétricos reais. Os resultados mostraram que todos os métodos podem detectar e classificar os motores em várias condições de operação induzida: íntegra, desequilibrado, folga mecânica, desalinhamento, eixo empenado, barra quebrada e condição de falha do rolamento. Embora todas as abordagens sejam capazes de identificar a falha, cada técnica tem benefícios e limitações que as tornam melhores para certos tipos de aplicações, por isso, também e feita uma comparação entre os métodos.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentIEM - Instituto de Engenharia Mecânicapt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia Mecânicapt_BR
dc.publisher.initialsUNIFEIpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICApt_BR
dc.relation.referencesRIBEIRO JUNIOR, Ronny Francis. Machine learning-based fault detection and diagnosis in electric motors. 2021. 85 f. Dissertação. (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2021.pt_BR
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