Sensor placement for fault diagnosis based on structural models: application to a fuel cell stak system

Abstract

The present work aims to increase the diagnosis systems capabilities by choosing the location of sensors in the process. Therefore, appropriate sensor location will lead to better diagnosis performance and implementation easiness. The work is based on structural models ands some simplifications are considered in order to only focus on the sensor placement analysis. Several approaches are studied to solve the sensor placement problem. All of them find the optimal sensor configuration.

The sensor placement techniques are applied to a fuel cell stack system. The model used to describe the behaviour of this system consists of non-linear equations. Furthermore, there are 30 candidate sensors to improve the diagnosis specifications. The results obtained from this case study are used to strength the applicability of the proposed approaches.

El present treball té per objectiu incrementar les prestacions dels diagnosticadors mitjançant la localització de sensors en el procés. D'aquesta manera, instal·lant els sensors apropiats s'obtenen millors diagnosticador i més facilitats d'implementació. El treball està basat en models estructurals i contempla una sèrie de simplificacions per tal de entrar-se només en la problemàtica de la localització de sensors. S'utilitzen diversos enfocs per tal de resoldre la localització de sensors, tot ells tenen com objectiu trobar la configuració òptima de sensors.

Les tècniques de localització de sensors són aplicades a un sistema basat en una pila de combustible. El model d'aquest sistema està format per equacions no lineals. A més, hi ha la possibilitat d'instal·lar fins a 30 sensors per tal de millorar la diagnosis del sistema. Degut a aquestes característiques del sistema i del model, els resultats obtinguts mitjançant aquest cas d'estudi reafirmen l'aplicabilitat dels mètodes proposats.