236 research outputs found

    Multi-scale PCA based fault diagnosis on a paper mill plant

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    In paper mill plants, the competition for increasing efficiency and reducing costs is a primary purpose. Fault detection and diagnosis can help by minimize the loss of production. In particular for the stock preparation sub-process a signal based fault detection and isolation procedure is developed. Multi-Scale Principal Component Analysis (MSPCA) is used to monitor some critical variables of the stock preparation of a paper mill plant in order to diagnose faults and malfunctions. MSPCA simultaneously extracts both, cross correlation across the sensors (PCA approach) and auto-correlation within a sensor (Wavelet approach). The advantage of MSPCA is validated on considered paper mill plant where several sensors are installed to control and monitor the automation system

    Modeling, estimation and identification of complex system dynamics: issues and solutions

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    La modellazione dei sistemi è di fondamentale importanza in tutte le discipline, sono utili per l’analisi, la previsione o la simulazione dei sistemi. Esistono due pratiche per definire modelli: modellazione e di identificazione. La modellazione è basata su leggi note. L’identificazione consiste nella selezione di un modello sulla base delle osservazioni effettuate sul sistema. In questo lavoro si è dato un contributo all’identificazione e stima di dinamiche complesse di sistemi. Con attenzione ai sistemi reali, sono proposte tre soluzioni. Il primo argomento riguarda un inceneritore per rifiuti solidi urbani, dove i modelli matematici sono troppo complessi per essere utilizzati. La soluzione data è in grado di stimare e predire, la produzione di vapore di un inceneritore RSU. L’algoritmo di apprendimento si basa su reti di funzioni a base radiale e combina la tecnica Minimal Resource Allocating Network con un filtro di Kalman esteso adattativo per aggiornare i parametri della rete. Il secondo problema riguarda la compensazione degli errori di controllo per un manipolatore industriale. Se un contro è ben progettato l’errore di controllo non può essere compensato. Tuttavia nel controllo Sliding Mode discreto, l’errore di controllo presenta dinamiche residue. Si propongono sue approcci per compensare l’incertezza, l’obiettivo è sviluppare un SMC discreto più robusto con due soluzioni, una basata sullo stimatore di incertezza del modello, e un predittore autosintonizzante. La diagnosi guasti ha ricevuto un crescente interesse degli ultimi anni. L’ultimo argomento riguarda una procedura di rilevamento guasti e isolamento per la rilevazione e l’analisi di difetti di motori elettrici a fine linea di un impianto di produzione di cappe. L’obiettivo consiste nel rilevare e identificare i motori difettosi per l’analisi di qualità. Un approccio diagnostico basato sull’analisi dei segnali è preferibile per le caratteristiche dei segnali acquisiti e per la soluzione di implementazione

    A multidisciplinary approach for the air quality evaluation in industrial settlements

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    Il quadro normativo nazionale prevede che tutti gli impianti e le attività con impatto sull’ambiente siano sottoposti a preventiva autorizzazione, così da assicurare che lo svolgimento delle attività antropiche avvenga in linea con il principio di sviluppo sostenibile. Tali autorizzazioni contengono tutte le misure necessarie per prevenire o ridurre le emissioni in aria, acqua e suolo generate dagli stabilimenti, e la produzione di rifiuti. I dati relativi le acque reflue industriali e urbane, le emissioni in atmosfera e la gestione dei rifiuti degli impianti soggetti ad autorizzazione generano interesse tra gli stakeholder. Sfortunatamente, non sono adeguatamente digitalizzati ed elaborati, di conseguenza spesso non sono disponibili. L'obiettivo principale di questo progetto è quello di fornire uno strumento flessibile, interattivo e di facile utilizzo agli stakeholders per consentire loro di consultare questi tipi di dati ambientali. A tal fine è stato progettato e realizzato un database integrato con una piattaforma web GIS per la raccolta, la gestione e la condivisione dei dati relativi le emissioni inquinanti. La piattaforma web offre agli utenti moduli informativi interconnessi sulle autorizzazioni, sui procedimenti ambientali e sui controlli analitici. Inoltre, i dati memorizzati delle industrie e sulle emissioni sono georeferenziati e visualizzati in una mappa web GIS. Le parti interessate hanno accesso gratuito, ma limitato a sezioni specifiche della piattaforma web, a seconda del loro ruolo. Possono consultare i dati ambientali e le rappresentazioni GIS, scaricare report o documenti, inserire nuovi dati. Questa applicazione web mira a: (1) promuovere la collaborazione tra gli stakeholders, (2) semplificare il monitoraggio dello stato autorizzativo di un impianto e dei trend delle emissioni industriali, (3) ottimizzare le procedure di autorizzazione ambientale, (4) migliorare la gestione del controllo ambientale da parte delle autorità competenti, (5) sostenere la ricerca sanitaria e ambientale e (6) fornire alle industrie servizi innovativi per la trasmissione dei dati. Per valutare le funzionalità e i vantaggi di questo nuovo strumento, è stato scelto un caso pilota e sono stati utilizzati i dati delle industrie situate nella provincia di Ascoli Piceno (regione Marche, Italia). Alcuni stakeholder (forze di polizia, autorità competenti, gestori e consulenti) sono stati coinvolti in una fase di test da ottobre 2021 a giugno 2022 per verificare le funzionalità, la flessibilità e la facilità di utilizzo dello strumento. Al termine di questa fase, sono stati raccolti feedback e consigli per future implementazioni. Nel progetto saranno coinvolti anche ricercatori e cittadini. A tal fine, una sezione specifica sarà dedicata alla condivisione dei risultati delle valutazioni analitiche e statistiche. A questo scopo, sono state effettuate delle misurazioni dirette del particolato atmosferico (PM10) e l'analisi delle "backward air mass trajectory" in un sito pilota. Questi studi sono fondamentali per comprendere i problemi di inquinamento locale e attuare strategie ambientali specifiche, efficaci e condivise. Possono essere replicati in altre situazioni critiche e per altri tipi di inquinanti.The European regulatory framework requires prior authorization for the use of plants and activities that may impact the environment, to ensure an adequate level of environmental and human health protection. These authorizations set the measures required to prevent or reduce pollutant emissions to air, water and soil from installations, and generation of waste. Data on industrial wastewater, urban sewage, atmospheric emissions and waste management of installations subjected to licenses generate interest among stakeholders (Environmental Protection Agencies, Police Forces, regions, provinces, municipalities, Local Health Authorities, operators, research bodies, citizens). Unfortunately, they are not properly digitized and processed, as they are often unavailable. The main goal of this project is to provide a flexible, interactive and easy-to-use tool for stakeholders to allow them to consult these types of environmental data. For this purpose, a database integrated with a web-based Geographical Information System (GIS) platform to collect, manage and share pollutant emissions data, was designed and developed. The web platform offers to users interconnected informative modules on required authorizations, license processes and analytical controls. Moreover, stored data from industries and on emissions are georeferenced and displayed in a web GIS map. Stakeholders have free but limited access to specific sections of the web platform, depending on their tasks. They can consult environmental data and GIS representations, download reports or documents, and enter new data. This web application seeks to: (1) promote collaboration among stakeholders, (2) simplify the monitoring of an installation’s authorization status and industrial emissions trends, (3) optimize the environmental licensing procedures, (4) enhance the management of environmental control by the relevant authorities, (5) support health and environmental research, and (6) provide industries with innovative services for data transmission. To evaluate the performance and benefits of this newly-developed tool, a real-life pilot case has been applied using data from industries located in the Province of Ascoli Piceno (Marche region, Italy). Some stakeholders (police forces, competent authorities, operators and consultants) were involved in a testing phase from October 2021 to June 2022 to verify the functionality, flexibility and ease-of-use of the tool. At the end of this step, feedback and advice were collected for future implementations. Researchers and citizens will also be involved. For this purpose, a specific section will be dedicated to the sharing of results of the analytical and statistical evaluations. To develop this research section, direct measurements of atmospheric particulate matter (PM10) and backward air mass trajectory analysis were carried out in a pilot site. These studies are essential for understanding local pollution problems and implementing specific, effective and shared environmental strategies. They can be replicated in other critical situations and for other types of pollutants

    Proposal of a system for diagnosing with inefficient occupant behaviour and systems malfunctioning in the household sector

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    One of the key factors in curbing energy consumption in the household sector, together with energy efficiency and renewable energies, is widely recognized to be the amendment of occupant erroneous behaviour and systems malfunctioning, mainly explained by the lack of awareness of the final user. The aim of this work is to propose a diagnostic system in the household sector which can improve the users’ awareness with respect to the energy consumption in final uses. In particular, this paper presents an energy, environmental and economic analysis of different diagnostics systems, corresponding to different degrees of complexity and cost. Given a reference occupancy and thermal user profile, for each diagnostic system the relevant energy consumption is assessed by simulation and the subsequent economic savings are calculated and compared to the diagnostic system cost in order to evaluate the payback period of the architecture proposed

    Discrete Time Variable Structure Control of Robotic Manipulators Based on Fully Tuned RBF Neural Networks

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    This paper presents a discrete-time variable structure control based on neural networks for a planar robotic manipulator. Radial basis function neural networks are used to learn about uncertainties affecting the system. The learning algorithm combines the growth criterion of the resource allocating network technique with an adaptive extended Kalman filter to update all network parameters. The analysis of the control stability is given and the controller is evaluated on the ERICC robot arm. Simulations show that the proposed controller produces good trajectory tracking performance and is robust in the presence of model inaccuracies

    Electrons and phonons in the ternary alloy CaAl2-xSix as a function of composition

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    We report a detailed first-principles study of the structural, electronic, and vibrational properties of the superconducting C32 phase of the ternary alloy CaAl2?xSix, both in the experimental range 0.6x1.2, for which the alloy has been synthesized, and in the theoretical limits of high aluminum and high silicon concen- tration. Our results indicate that, in the experimental range, the dependence of the electronic bands on com- position is well described by a rigid-band model, which breaks down outside this range. Such a breakdown, in the theoretical limit of high aluminum concentration, is connected to the appearance of vibrational instabili- ties and results in important differences between CaAl2 and MgB2. Unlike MgB2, the interlayer band and the out-of-plane phonons play a major role on the stability and superconductivity of CaAlSi and related C32 intermetallic compounds

    Proposal of a system for diagnosing with inefficient occupant behaviour and systems malfunctioning in the household sector

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    One of the key factors in curbing energy consumption in the household sector, together with energy efficiency and renewable energies, is widely recognized to be the amendment of occupant erroneous behaviour and systems malfunctioning, mainly explained by the lack of awareness of the final user. The aim of this work is to propose a diagnostic system in the household sector which can improve the users’ awareness with respect to the energy consumption in final uses. In particular, this paper presents an energy, environmental and economic analysis of different diagnostics systems, corresponding to different degrees of complexity and cost. Given a reference occupancy and thermal user profile, for each diagnostic system the relevant energy consumption is assessed by simulation and the subsequent economic savings are calculated and compared to the diagnostic system cost in order to evaluate the payback period of the architecture proposed

    On-line steam production prediction for a municipal solid waste incinerator by fully tuned minimal RBF neural networks

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    The paper describes an on-line prediction algorithm able to estimate, over a specified time horizon, the steam production of a municipal solid waste incinerator. The algorithm has to work on-line due to the heavy disturbances acting on the incineration process. The learning algorithm is based on radial basis function networks and combines the growing criterion and the pruning strategy of the minimal resource allocating network technique with an adaptive extended Kalman filter to update all the parameters of the networks
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