I nte rna t io na l J o urna l o f   Appl ied P o w er   E ng ineering   ( I J AP E )   Vo l. 8 ,   No . 2 A u g u s t   201 9 ,   p p .   1 7 3 ~1 8 5   I SS N:  2252 - 879 2   DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ap e. v 8 . i2 . p p 1 7 3 - 185          173       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : // ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JA P E   Faults  de tectio n and  diag no ses  of p er m a ne nt  m a g ne t   sy nchro no us  m o t o r bas ed on neur o - fu zz y  ne tw o rk       H a s h m ia   Sh.   Da k heel Z a i na b   B.   Abdu lla H elen  J a s s i m   J a wa d   El e c tro m e c h a n ica D e p a rt m e n t U n iv e rsity   o f   Tec h n o lo g y Ira q       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   1 9 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   Feb   1 4 ,   2 0 1 9   A cc ep ted   Ma r   1 ,   2 0 1 9       F a u lt in   e lec tri c a m a c h in e   a re   v e r y   i m p o rtan in   o rd e to   imp ro v e   th e   m a c h in e   e x p e n siv e   m a in ten a n c e ,   e ff ici e n c y ,   li fe   ti m e ,   a n d   re li a b il it y   a re a ti m e ,   th e re f o re   th is  stu d y   d e a ls  w i th   S im u li n k   m o d e re sp o n se   f o h e a lt h y   a n d   n e u ro - f u z z y   n e t w o rk   ( A NFIS ) ,   th is  in telli g e n tec h n i q u e   c o n sist  o f   tw o   p a rts,   th e   f irst  p a rt  in c l u d e   e lec tri c a a n d     d e m a g n e ti z a ti o n   f a u lt w h il e   a n o t h e p a rt   d e a ls  w it h   m e c h a n ica f a u lt s.  S im u latio n   re su lt o b tain   re c o r d   a c ti v a ti o n ,   h ig h   p e rf o rm a n c e ,   a n d   e ff icie n c y   o f   th is  n e tw o rk .   K ey w o r d s :   A N FIS   Fau lt  d etec t a n d   d iag n o s e s   Mo to r   s y s te m   Neu r o - f u zz y   P er m a n en m a g n et   Co p y rig h ©   201 9   In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Hash m ia  S h .   Da k h ee l ,   E lectr o m ec h a n ical  Dep ar t m e n t ,   Un i v er s it y   o f   T ec h n o lo g y ,   Al - S in a ' S tr ee t ,   3 5 0 1 0 ,   B ag h d ad ,   I r a q   E m ail:  h as h i m ia. s h r @ y a h o o . co m       1.   I NT RO D UCT I O N   P er m a n en m a g n et  s y n c h r o n o u s   m o to r s   ( P MSM s )   h a v h i g h   s p ec i f icatio n s   i n   ap p licatio n s   r eq u ir ed   h ig h   e f f icie n c y ,   lo w   i n er tia,   h ig h   p o w er   d en s it y ,   h ig h   s ec o n d   r atio   an d   h ig h   to r q u to   cu r r en r atio .   [ 1 ] ;   th er ef o r P MSM   ar w id el y   u s ed   i n   in d u s tr ial   ap p licatio n s   s u c h   as   m ac h in e   to o l,  w i n d er s ,   r o b o ts   an d   t h e   s y s te m s   r eq u ir ed   to r q u an d   s p ee d   co n tr o in   h i g h   ac c u r ac y   an d   ca p ab ilit y   to   w o r k   at   m u l ti  s p e e d s   an d   o cc asio n al  in er tia  [ 2 - 3 ] . P er io d ic  p r eser v atio n   w i ll  in cr ea s m o to r   lif s t y les  in   m ac h i n e s   alo n g   w it h     P MSM .   L atter l y ,   p r o g r a m s   e n g in ee r s   an d   s cie n ti s ts   h a v e   tar g eted   o n   p r ed ictiv e   p r o tectio n   i n   p r e f er en ce   to   p er io d ic  p r eser v atio n   [ 4 ] .   T h f ai lu r o f   f o r ce   i n   d is tin c t p ac k a g es   h as a   s er ies e f f ec t a t   t h o p er atio n   o f   a   s y s te m ,   th e   f ail u r r esu lt s   o n   o cc asio n   in   m is p lace d   m an u f ac t u r in g wh ile  in   o th er s   it  m a y   h av a n   ef f ec o n   s a f et y   o f   h u m a n .   [ 5 ] .   I n   en g i n ee r in g   s tr u ct u r es  to   a v o id   s ev er co n s eq u e n c e,   i n   c o m p lica ted   s y s te m s   a n y   f au l p o s s ess es   th p o ten tial  to   i m p ac th e n tire   s y s te m s   b eh a v io r   ev en   as  in   p r o d u ctio n   p r o ce d u r s i m p le  f a u lt  in   o f f   s p ec if icatio n   p r o d u cts,   clo s d o w n   o f   p r o d u ctio n   li n e s ,   b et ter   o p er atio n s   co s t,   an d   e n v ir o n m e n tal   h ar m ,   a n d   s o   o n [ 6 ] . A r ec en d a y s ,   th d e m an d   i n cr ea s i n g   in   i n d u s tr ial   ap p licatio n s   b y   o p er ato r s   an d   u s er s   to   d etec an d   d iag n o s e s   f a u lt s   th at  o cc u r   in   elec tr ic  m ac h i n d u r in g   o p er atio n   to   ac h iev h ig h   r eliab ili t y   an d   s a f et y   [ 7 - 8 ] .   T h n eu r o - f u zz y   tec h n iq u c an   b o b tain ed   b y   co m b i n ati o n   b et w ee n   ar tific ial  n e u r al  n et w o r k   ( A NN)   a n d   f u zz y   co n tr o ller ,   th ese   tech n i q u es   h av p r o p er ties   o f   f u zz y   r u les  a n d   s et s   ar ad j u s ted   b y   u s ed   ( A NN)   [ 9 ] .   T h is   p ap er   s tu d ies  s p ee d   ch ar ac ter is tic  a n d   elec tr o m ec h an ica to r q u at  elec tr i ca l,   m ec h a n ical  a n d   d em a g n etiza tio n   f a u lts   co n d iti o n s   i n   P MSM   b y   i m p le m e n tat io n   a n   i n tell ig e n ap p r o ac h   n e u r o - f u zz y   n et w o r k   . A d ap tiv n eu r o - f u zz y   i n f er e n ce   s y s te m ( A NFI S)   b ased   ag en t s   ar tr ain ed   u s i n g   s i m u latio n   r es u lt s   to   au to m ate   t h p r o ce s s .   W h ich   is   a   d ev elo p ed   to o u s to   d etec an d   d ia g n o s is   elec tr ic al,   m ec h a n ical  a n d   d em a g n etiza tio n   f a u lt s   in   P M SM  in   o r d er   to   av o id   th ese  f a u lts   an d   en h a n ce   ef f icie n c y   a n d   lif ti m e.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   I n t J   A p p l P o w er   E n g ,   Vo l.   8 ,   No .   2 A u g u s t 2 0 1 9 :   1 7 3     1 8 5   174   2.   M AT H E M AT I CAL M O DE L   O F   P M S M : -   T h d ir ec t ( d )   an d   q u ad r atu r ( q )   v ar iab les o f   v o lta g eq u ati o n s   f o r m u la  in   r o to r   r ef er en c f r a m o f   P MSM   ar e:                      (     )                 ( 1 )                        (     )                         ( 2 )       T h at  co m p o n e n ts   o f   th s tato r   f l u x   li n k ag ar e: -                                 ( 3 )                         ( 4 )     W h er R S   is   t h r esis tan ce   o f   s tato r   w in d i n g ,    is   q -   a x i s   v o lta g an d      is     d   ax is   v o lta g e,         is   d - ax i s   f lu x   an d         is   q -   ax is   f l u x ,   f   is   t h r o to r   f lu x   li n k ag g e n er ated   b y   t h p er m a n en t   m a g n et,         is   d - a x is   cu r r e n an d         is   q -   ax is   cu r r en t,       is   th an g u lar   s p ee d   in   th   r o to r ,   L q   an d   L d   ar e   q - d   ax is   in d u cta n ce s .   Me ch an ical   to r q u in   m o to r   at  lo ad   is   g i v e n   b y :           (     )       (     )               W ith                               (           )                 W h er e       is   th m o m en o f   t h in er tia  in   r o to r ,   P   is   th n u m b e r   o f   p o le  p air s ,   T L   is   th lo ad   t o r q u e,   an d   D   is   th e   d am p i n g   o f   to r q u co ef f icie n [ 1 0 ] .       3.   NE URA L - F U Z Z Y   N E T WO RK S     3 . 1 .     F uzzy   lo g ic  co ntr o ller   ( F L C)   T h is   t y p is   class   o f   ar ti f icia in telli g e n ce   w it h   latest  h i s t o r y   an d   aler t n ess .   F u zz y   lo g ic  p r esen ts   a   s i m p le  m a n n er   to   r ea ch   at   p ar ticu lar   e n d   b ased   to tall y   u p o n   v a g u e,   a m b i g u o u s ,   o b s c u r e,   n o is y ,   o r   lack i n g   in p u d ata.   I ts   ap p r o ac h   to   c o n tr o p r o b l em s   m i m ic s   h o p er s o n   w o u ld   m a k s elec tio n s ,   g o o d   d ea l     f aster   [ 1 1 ] .     3 . 2 .     Art if ici a l neura l net w o r ks   ( ANN)   I is   k i n d   o f   s y n t h etic  in tel lig en ce   m et h o d   in   t h b eg in n i n g   d esig n ed   to   m i m ic   t h f u n ct i o n alit y   o f   th h u m an   m i n d .   A   n e u r al  n et w o r k   i s   co m p o s e d   o f   m an y   ea s y   an d   p ar ticu lar l y   i n ter co n n ec ted   p r o ce s s o r s   k n o w n   a s   n e u r o s es .   T h ese  ar an alo g o u s   to   th b io lo g ical  n eu r o n s   i n s id t h h u m a n   m i n d .   T h ar tif icial  n eu r o s e s   ar li n k ed   b y   h y p er lin k s   t h at  b r i n g   s i g n als  a m o n g   ea c h   o th er ,   j u s t   li k b io lo g ical  n e u r o n s .   T h n eu r o s e s   r ec eiv e   in p u s ti m u l w h ic h   ca n   b tr a n s lated   i n t o   an   o u tp u s ti m u l u s   [ 1 2 ] .   ANN  h a s   es s en tiall y   d ef in ed   as  t h k n o w led g r e q u ir ed   b y   t h n et w o r k   f r o m   its   en v ir o n m e n th r o u g h   le ar n in g   p r o ce s s   an d   s y n ap tic  w ei g h t a r u s ed   to   s t o r ac q u ir ed   k n o w led g e   [ 1 3 ] .     3. 3   Neuro - f uzzy   net w o rk s   T h is   n et w o r k   is   f u zz y   s y s t e m   th i s   is   ed u ca ted   b y   lear n in g   s et  o f   r u le s   d er iv ed   f r o m   n eu r al   co m m u n it y   p r in cip le.   I n   n e u r o - f u zz y   m o d els,  co n n ec tio n   w ei g h ts ,   a n d   p r o p ag atio n   an d   ac tiv atio n   f u n ctio n s   f l u ctu a te  f r o m   co m m o n p lace   n eu r al  n et w o r k s .   T h is   lear n i n g   p r o ce d u r w o r k   o n   lo ca i n f o r m atio n ,   a n d   ca u s e s   o n l y   lo ca l c h a n g es i n   t h f u zz y   d ev ice  [ 1 4 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A p p l P o w er   E n g   I SS N:  2252 - 8792       F a u lts   d etec tio n   a n d   d i a g n o s es o f p erma n en t m a g n et  s yn ch r o n o u s   mo to r   b a s ed     ( Ha s h mia   S h .   Da k h ee l )   175   3. 4   Ada ptiv neuro - f uzzy   i nfe re nce  s y s t e m   ( ANF I S)   I is   o n t y p es  o f   n eu r o - f u zz y   n et w o r k ,   it  b ased   o n   f u zz y   s y s te m   w h ich   i s   tr ain ed   b y   lear n in g   alg o r ith m   d er iv ed   f r o m   n e u r al  n et w o r k   th eo r y   ,   w h ile  t h le ar n in g   ca p ab ilit y   i s   ad v an tag e   f r o m   v ie w   p o in o f   FIS  ,   th f o r m atio n   o f   li n g u i s tic  r u le s   b ase  w ill  ad v an tag f r o m   t h v ie w p o i n o f   A N N,   th er ar s ev er al   ap p r o ac h es  to   in te g r ate  A N an d   FI an d   v er y   o f te n   t h c h o ice  d ep en d s   o n   t h e   a p p licatio n   [ 1 5 ] ,   th e   i m p le m en ta tio n   o f   f u zz y   in f er en ce   m ec h a n i s m s   o n   ad ap tiv n et w o r k   ar c h itect u r es e n ab les   th o p ti m izatio n   o f   s y s te m   p ar a m eter s   to   m atc h     t ar g eted   n o n - li n ea r   p er f o r m a n c e.   A N FIS  ab ilit ie s   to   p er f o r m   p atter n   r ec o g n i tio n ,   n o n li n ea r   m ap p in g   an d   s y s te m   id e n ti f icatio n   m a k i an   o u ts tan d i n g   ca n d id ate  to   a u to m a te  th m ac h i n f au l d iag n o s i s . [ 1 6 ] Am o n g   m a n y   F I m o d els   t h s u g e u o   f u zz y   m o d el   is   t h m o s t   w id el y   ap p lied   o n f o r   h i g h   in ter p r et  ab ilit y   an d   co m p u ta t io n al  ef f icie n c y   a n d   b u ilt - in   o p ti m al   an d   ad ap tiv tech n iq u e s .   A N FIS  co n s i s ts   o f   t w o   i n p u n a m el y   an d       an d   o n o u tp u t ( Z )   an d   th er ar t w o   r u les :     R u le  1 : i f   x   i s   A 1   an d   y   i s   B 1 ,   th en   z1   p 1 x   q 1 y   r 1     R u le  2 : i f   x   i s   A 2   an d   y   i s   B 2 ,   th en   z2   p 2 x   q 2 y   r 2   ,     W h er A an d   B ar th f u z z y   s ets  i n   th a n tece d en t,  a n d   p i,  q an d   r ar th d esig n   p ar am eter s   th at  ar e   d eter m in ed   d u r i n g   t h tr ain in g   p r o ce s s   [ 1 7 ] .   T h s tr u ctu r o f   A N FIS  co n s i s ts   o f     f i v la y er s :   L a y er   1 co n s is t s   o f   i n p u t   v ar iab les  ( m e m b er s h ip   f u n ctio n s )   a n d   tr ia n g u lar   o r   b ell  s h ap ed   m e m b er s h ip   f u n ctio n s .   L a y er   2 is   m e m b er s h ip   la y er   an d   it  ch ec k s   f o r   th w ei g h t s   o f   ea ch   m e m b er s h ip   f u n c ti o n s .   I r ec eiv es  th e   in p u v al u es  f r o m   t h f ir s la y er   an d   ac as  m e m b er s h ip   f u n ctio n s   to   r ep r esen t h f u zz y   s ets  o f   t h r esp ec tiv e   in p u v ar iab les.   L a y er   3 is   ca lled   as  r u le  la y er   an d   it  r ec eiv e s   in p u f r o m   t h e   p r ev io u s   la y er .   E ac h   n o d ( ea ch   n e u r o n )   i n   t h is   la y er   p er f o r m s   th p r e - co n d iti o n   m atc h in g   o f   t h f u zz y   r u le s .   T h is   la y er   co m p u te s   th ac ti v atio n   le v el  o f   ea ch   r u le  an d   th n u m b e r   o f   la y er s   eq u als  to   th n u m b er   o f   f u zz y   r u les.  E ac h   n o d o f   th is   la y er   ca lcu late s   th e   w ei g h ts   w h ic h   w ill b n o r m a li ze d .   L a y er   4 :   is   th d ef u zz i f icatio n   la y er   w h ic h   p r o v id es t h o u tp u t v al u e s   r esu l tin g   f r o m   t h in f er en ce   o f   r u les.   L a y er   5 :   is   ca lled   as  th o u tp u la y er   w h ich   s u m s   u p   all  th in p u ts   co m in g   f r o m   la y er   4   an d   tr an s f o r m s   th e   f u zz y   c lass if icatio n   r esu lts   in t o   cr is p   v alu e,   th e   s tr u ct u r o f   ANFI ca n   b e   s h o w n   in   Fi g u r 1   [ 1 8 ] .   An d   t h p r o p o s ed   A NFI b ased   d etec tio n   an d   d iag n o s is   ca n   b s h o w n   in   F ig u r 2   an d   Fig u r 3   s h o w s   s i m u l in k   m o d el.           Fig u r 1 .   A NFI S st r u c tu r e           Fig u r 2 .   S y s te m   o f   d etec tio n   an d   d iag n o s is   f au l ts   i n   P MSM   co n d itio n s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   I n t J   A p p l P o w er   E n g ,   Vo l.   8 ,   No .   2 A u g u s t 2 0 1 9 :   1 7 3     1 8 5   176       Fig u r 3 .   Si m u li n k   m o d el  f o r   d etec tio n   an d   d iag n o s is   f a u lts   in   P MSM       4.   F AULT   I P M S M   I ts   v er y   n ec es s ar y   to   ac h ie v i n cr ea s p er f o r m an ce ,   r ai s li f ti m e,   an d   s m aller   co s t s .   I n   g en er al  t h e   f au lts   o cc u r   i n   P MSM   ca n   b class i f ied   i n to   t h f o llo win g 1 - E lectr ical  f au lts 2 - m e ch an ica f au lts 3 - m ag n etic  ( d e m ag n etiza tio n )   f a u lts   [ 1 9 ] ,   th ese  f au l ts   ca n   b s h o w n   i n   t h b elo w   c h ar           Fig u r 4 .   C lass if ica tio n   o f   f a u l t in   P MSM       4 . 1   E lect rica l f a ults   Stato r   f au lts   o cc u r   b ec a u s i n s u latio n   f ail u r e,   t h er ar d if f er en t y p e s   o f   t h ese  f a u lts ,   ab o u 3 5   to   4 0   p er ce n tag o f   m o to r s   ar f ail u r r elate d   to   s tato r   w in d i n g   in s u lat io n   a n d   co r e.   T h is   f a u lt  c au s e s   h i g h   cu r r en t   f lo w   a n d   g en er ate  e x ce s s iv h ea in   s h o r ted   tu r n   s i m ilar   to   3 - p h ase  ac   m ac h in [ 1 4 ] .   T h ab n o r m al  v ar iat io n   o f   R s   a n d   L ca u s e s   th e lectr i ca f a u lt  t h at  i n cr ea s es  h ea ti n g   o f   th g e n er atin g   w i n d in g   w h ich   lead s   to   r ed u ce   th e f f ic ien c y   i n   m o to r ,   Fi g u r e   4 - 5   s h o w   t h c h ar ac ter is tics   o f   P MSM   ( elec tr o m ec h a n ica to r q u an d   s p ee d   r esp ec tiv el y ) a h ea l th y   co n d it i o n s ,   an d   Fig u r e   6 - 7   s h o w   t h ch ar ac ter is tic s   u n d er   elec tr ical   f a u lt  ( v ar iat io n   o f   R s   an d   L q ).       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A p p l P o w er   E n g   I SS N:  2252 - 8792       F a u lts   d etec tio n   a n d   d i a g n o s es o f p erma n en t m a g n et  s yn ch r o n o u s   mo to r   b a s ed     ( Ha s h mia   S h .   Da k h ee l )   177       Fig u r 4 .   E lectr o m ec h a n ical  t o r q u at  h ea lth y   co n d itio n s   Fig u r 5 .   Sp ee d   ch ar ac ter is tic  at  h ea lt h y   co n d it io n s             Fig u r 6 .   E lectr o m ec h a n ical  t o r q u at  elec tr ical  f au lts   co n d itio n s   Fig u r 7 .   Sp ee d   ch ar ac ter is tic  at  elec tr ical  f a u lts   co n d itio n s       4 . 2   Dem a g net iza t io n f a ults   T h i s   is   th e   m ag n etic   f a u lt,   t h at  ca n   o cc u r   b ec au s a   co m b i n atio n   o f   elec tr ical,   m ec h an ic al,   th er m al   an d   en v ir o n m e n tal  s tr e s s   o n   th m o to r   lead in g   to   o th er   f a u lts   ca n   o cc u r   b ec a u s s o m e   d ef ec tio n s   i n   p er m a n e n m a g n et  ca u s ed   b y   m ec h a n ical  o r   en v ir o n m e n tal  s tr ess e s     lead in g   to   ch ip p ed   o r   cr ac k ed   m a g n et s   p r o d u cin g   an   air   g ap   f l u x   d is t u r b an ce   s i m ilar   to   lo ca d e m ag n etiza tio n   [ 2 0 - 2 1 ] ,   th is   t y p o f   f au lt s   u s u all y   o cc u r s   d u r in g   f ast  c h a n g f r o m   s ta tio n ar y   to   tr an s ie n s tate s .   I n   o p p o s ite  d ir ec tio n s   o f   m ag n et ic  f ield s     ar ca u s ed   h i g h   c u r r en t s   p ass in g   th r o u g h   s tato r   co ils   an d   h i g h   te m p er atu r i n   w in d i n g   f au lts   [ 2 2 ] .   Fig u r 8 - 9   s h o w   t h ch ar ac ter is t ics o f   P MSM   at  d e m a g n etiza tio n   f au lt s .           Fig u r 8 .   E lectr o m ec h a n ical  t o r q u at  d em a g n etiza tio n   f a u lt s   co n d iti o n s   Fig u r 9 .   Sp ee d   ch ar ac ter is tic  at  d em a g n etiza tio n   f au lts   co n d itio n s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   I n t J   A p p l P o w er   E n g ,   Vo l.   8 ,   No .   2 A u g u s t 2 0 1 9 :   1 7 3     1 8 5   178   4 . 3   M ec ha nica l f a ult   T h m ec h a n ical   f au l i n   P MS o cc u r s   d u to   a   f au l i n   b e ar in g ,   d i f f er en ce   f lu x es   i n   air   g ap ,   m o to r   ec ce n tr icit y ,   a n d   d ef lectio n   in   s h a f t o r   m as s   u n b alan ce   [ 2 3 ] .     B ea ring   f a ult   T h b ea r in g   f a u lt  i s   m ec h an ica f a u lt  w h ic h   ca n   ar i s in   P MSM s .   T h is   f au l is   ca u s ed   b y   p r o d u ctio n   d ef ec ts ,   th m o to r   s h a f v o lta g es,  s o m en v ir o n m en tal  w h ic h   in cl u d es  ex ce s s iv te m p er at u r an d   h u m id it y ,   f ac to r s   w h ich   i n cl u d es  i m p r o p er   in s tallat io n   a n d   in s u f f icien lu b r icatio n .     W h ile  th s elec tio n   o f   s w itc h in g   f r eq u en c y   h ig h   i n s id th m o to r   f o r ce   g i v es  n o is eles s   o p er atio n   o f   th m o to r ,   it  s p ee d y   ca u s e s   d ef ec ts   w it h i n   th b ea r i n g s   [ 5 ] .     E cc ent ricit y   f a ult   T h is   f au l t   o cc u r s   w h e n   u n eq u al  air   g ap   b et w ee n   t h r o to r   a n d   s tato r ,   ec ce n tr icit y   i n   air   g ap   ca n   b in tr o d u ce d   d u r i n g   i m p er f ec tio n s   in   th e   m a n u f ac tu r i n g   s tag e   o r   m o to r   o p er a tio n   [ 2 0 ] .   I n co r r ec p o s itio n i n g   f o r   ec ce n tr icit y   f au l ts   t h at  ca u s ed   th b e n d in g   o f   th e   m o to r   s h a f t.  T h is   f a u lt  ca n   b cla s s i f ied   in to   t h r ee     t y p es:   s tatic  ec ce n tr ic it y   ( SE) ,   d y n a m ic  ec ce n tr icit y   ( DE ) ,   an d   m ix ed   ec ce n tr icit y   w h ich   i s   tac k   p lace   f r o m   s tatic  an d   d y n a m ic  s i m u ltan eo u s l y [ 2 ] ,   s tatic  ec ce n tr icit y   is   o cc u r   w h e n   th air   g ap   m in i m u m   r a d ial  o f   th p o s itio n   is   f ix ed .   I ca n   b ca u s ed   b y   th i n co r r ec p o s itio n i n g   o f   t h s ta to r   m id d le  o r   th e   s tato r   c o r o v alit y ,   at   th e   s a m ti m as  d y n a m ic  ec ce n tr icit y   i s   ar is in   w h ic h   th lo c atio n   o f   th m i n i m u m   r ad ial  a ir   g ap   r o tates  w it h   r o to r .   T h is   f a u lt  ca n   b ca u s e d   b y   d i s h o n est  s h a f t,  w o r n   b ea r in g s ,   u n ev e n   t h er m a ex p an s io n   o f   t h r o to r ,   an d   ex ce s s iv d eg r ee   o f   s tatic  ec ce n tr icit y ,   ec ce n tr icit y   p r o d u ce s   u n b alan ce d   m a g n etic  p u l l,  w h ich   en d s   u p   in   b ea r in g   p u o n ,   v ib r atio n ,   r o to r   d ef lectio n   a n d   ac o u s tic   n o i s e   [ 2 0 ] .   I n   an o t h er   m ea n   ( DE )   f a u lts   o cc u r   w h e n   th ce n ter   o f   r o to r   an d     th ce n ter   o f   r o tatio n   ar n o id en tical  w h ile  ( SE)   o cc u r s   w h e n   th e   ce n ter lin d o es  n o t   s y n ch r o n o u s   w i th   t h s ta to r   b o r th ese  f a u lt s   ca n   b s h o w n   i n   Fig u r 1 0   [ 2 4 ] .                   C en tr ic  r o to r   S tatic  ec ce n tr ici t y   ( SE)   D y n a m ic  ec ce n tr icit y   ( DE )         Fig u r 10 . E cc en tr icit y   f au l ts       5.   SI M UL AT I O R E S UL T O F   P M S M   T h s i m u latio n   r esu lts   o f   t h is   s tu d y   in c lu d t h co n d itio n s   o f   t h P MSM ,   th m o d el  co n s i s ts   o f   t w o   p ar ts ,   th f ir s p ar r ef er s   to   elec tr ical  an d   d e m a g n e tizatio n   f a u lt s   w h ile  a n o th er   p ar co n tain s   m ec h a n ical   f au lt.     5 . 1   E lect ri ca l a nd   de m a g ne t iza t io n f a ults   T h tr ain in g   d ata  b y   u s in g   n e u r o - f u zz y   n et w o r k   an d   n eu r al   ar tif icial  n et w o r k   o f   th e   s i m u lin k   m o d el   ca n   b s h o w n   in   F ig u r e   1 1   an d   1 2 .     T h is   in telli g e n t   n et w o r k   co n s i s ts   o f   t h r ee   in p u ts   ( R s   Lq   )   an d   o n o u tp u co n d itio n s   o f   m ac h i n e   ( h ea lth y   o r   f au lt s   co n d itio n s ) )   an d   2 7   h id d en   lay er s   o f   t h n et w o r k   t h at  r ep r esen ted   2 7   r u les  o f   f u zz y   d etec to r s .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A p p l P o w er   E n g   I SS N:  2252 - 8792       F a u lts   d etec tio n   a n d   d i a g n o s es o f p erma n en t m a g n et  s yn ch r o n o u s   mo to r   b a s ed     ( Ha s h mia   S h .   Da k h ee l )   179       Fig u r 1 1 .   T r ain in g   d ata  o f   n e u r al  f u zz y   at  elec tr ical  an d   d e m ag n etiza t io n   f a u lt s   co n d itio n s   Fig u r 1 2 .   Neu r al  ar tif icial  n et w o rk       Fig u r e   1 3   r ep r esen ts   t h s i m u latio n   r esu lts   o f   t h p r o p o s ed   m o d el  at  h ea l th y   co n d it io n   w h e n   t h v alu o f   p ar a m eter s   at  r ated   v alu ( i n p u t1   ( R s ) =2 . 8 5 Ω ,   in p u t2   (   L q =8 . 7 5 e - 3 )   an d   in p u 3 ( f lu x     =0 . 1 7 5 w b )   th en   t h o u tp u o f   th e   m o d el   =1 ( n o r m al  co n d itio n ) ,   w h ile   F ig u r ( 1 4 )   r ep r esen ts   elec tr ical  f a u lt  w h e n   R s   va r y i n g   f r o m   ( 2 . 8 5   to 8 . 4 9   Ω )   an d   Fi g u r 1 5   at  L q   v ar y i n g   to ( 1 6 e - 4 ) ,   th o u tp u =2   w h ic h   r ep r esen ts   elec tr ica f au lt.           Fig u r 1 3 .   R esu lt s   s i m u latio n   at  h ea lt h y   co n d it io n   o f   P MSM   Fig u r 1 4 .   R esu lt s   s i m u latio n   at  elec tr ical  f a u lt  co n d itio n   ( ch a n g i n   R s   v a lu e)       De m a g n et izatio n   f a u lt  in tr o d u ce d   b y   v ar y in g   f l u x   ( d ec r ea s f l u x ) ,   Fi g u r 1 6   s h o w s   th s i m u latio n   r esu lt s   o f   th is   f a u lt a t ( in p u t1 = ( R s =2 . 8 3 Ω ) ,   in p u t 2 ( L q =8 . 7 5 e - 3 ) ,   in p u t   3 =f l u x =3 . 4 8 e - 2 w b ) .   Ho w ev er ,   w h e n   th f lu x   d ec r ea s es  th a n   r ated   v alu =0 . 1 7 5 w b ) ,   th o u tp u o f   th d etec to r   r ec o r d s   ( 3 )   th at  is   r ef er r ed   to   d em a g n etiza tio n   f a u lt .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   I n t J   A p p l P o w er   E n g ,   Vo l.   8 ,   No .   2 A u g u s t 2 0 1 9 :   1 7 3     1 8 5   180       Fig u r 1 5 .   Si m u latio n   r es u lt s   at  elec tr ical  f a u lt  co n d itio n   ( ch a n g i n   L q   v al u e )   Fig u r 1 6 .   R esu lt s   s i m u latio n   at  d em a g n etiza tio n   f au lt c o n d itio n   ( c h an g i n   f l u x   v alu e)       5 . 2   At   m ec ha nica l f a ult   T h e   s ec o n d   p ar o f   th m o d el   in cl u d es  m ec h a n ical  f a u lt  t h a h av e   t w o   in p u ( m o m e n o f   in er tia  ( J )   an d   f r ictio n   f ac to r   ( B m ) ) ,   ( 9 )   h id d en   la y er s   ( r u les o f   f u zz y   d e tecto r )   an d   o n o u tp u t r ep r esen ts   th co n d itio n   o f   m ac h in at  h ea lt h y   o r   m ec h a n i ca l f au lt   .F i g u r 1 7   s h o w s   ar ti f icial  n e u r al  n et w o r k   o f   th is   m o d el .       Fig u r 1 7 .   Neu r al  ar tif icial  n et w o r k   at  m ec h an ica l f a u lt       T h is   t y p o f   f a u lt    o cc u r s   d u e   to   th u n a n ticip ated   v ar ia tio n   o f   m o m e n i n er tia  ( J )   a n d   f r ictio n   co ef f icie n t   ( B m ) ,   i n   ca s o f   f au lt y   b ea r in g   t h f r ictio n   ca u s ed   b y   t h b ea r in g   w ill  b h ig h ,   F i g u r e   1 8 ) - 1 9   r ep r esen elec tr o m ec h a n ical  t o r q u an d   s p ee d   at  m ec h a n ica f au lt  co n d itio n .   Fig u r 20   s h o w s   t h s i m u latio n   r esu lt s   o f   d etec to r   at  m ec h a n ical  f au l w h e n   ( in p u t1 = m o m e n in er tia)   ch a n g f r o m   r ate d   v alu ( 0 . 8 e - 3 )   to   ( 0 . 0 5 3 7 )   an d   ( in p u t2 =f r ictio n   co ef f ic ien t   =0 ) , th o u tp u = 4 .   A ls o   Fig u r 21   ill u s tr ated   m ec h an ica f au l t   ( o u tp u t = 4 )   w h en   c h a n g B m   f r o m   0   to   ( 0 . 1 6 6 ) .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   A p p l P o w er   E n g   I SS N:  2252 - 8792       F a u lts   d etec tio n   a n d   d i a g n o s es o f p erma n en t m a g n et  s yn ch r o n o u s   mo to r   b a s ed     ( Ha s h mia   S h .   Da k h ee l )   181       Fig u r 1 8 .   Sp ee d   ch ar ac ter is tic  at  m ec h a n ical  f au lts   co n d itio n s   Fig u r 1 9 .   E lectr o m ec h an ical  to r q u at  m ec h a n ical  f au lts           Fig u r 2 0 .   T h r esu lts   at  m ec h an ical  f au l t ( at  ch an g i n g   J )   Fig u r 2 1 .   T h r esu lts   at  m ec h an ical  f au l t ( at  ch an g i n g   B m )       T h P MSM   p ar am eter s   w er p r o p o s ed   in   th is   s t u d y   ca n   b s h o w n   in   T ab le   1.       T ab le  1 .   P MSM   P ar am eter s   C o n st a n t s   V a l u e s   S t a t o r   r e si st a n c e     ( R s )   2 . 8 7 5   q - a x i i n d u c t a n c e     ( L q )   8 . 5 e - 3   d - a x i i n d u c t a n c e     ( L d )   8 . 5 e - 3   R a t e d   s p e e d     (   )   7 0 0   r a d / se c   T o r q u e       ( T e )   1 . 0 5   N u mb e r   o f   p o l e s( p )   4   M o me n t   o f   i n e r t i a   ( J)   0 . 8 e - 3   F l u x (   )   0 . 1 7 5   F r i c t i o n   f a c t o r   ( B m )   0       T h e   tr ain in g   d ata   in   f ir s a n d   s ec o n d   p ar ts   o f   t h i n t elli g e n t   m o d el  ca n   b s h o w n   i n   T ab le  2   an d   3   r esp ec tiv el y .             Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
              I SS N :   2252 - 8792   I n t J   A p p l P o w er   E n g ,   Vo l.   8 ,   No .   2 A u g u s t 2 0 1 9 :   1 7 3     1 8 5   182   T ab le  2 .   T r ain in g   Dat o f   t h First Mo d el  at  ( Hea lth y ,   E lec t r ical  an d   De m g n e tizatio n   Fa u l ts )   S t a t o r   r e si st a n c e   ( R s)   i n   Ω   W i n d i n g   q u a d r a t u r e   ( L q )   i n   H   F l u x   l i n k a g e   (   )   C o n d i t i o n   o f   mac h i n e   NO   0   < R s<   2   ( ( R L ) )   8e - 3 < L q <   1 2 e - 3   L M ) ) ))   0 . 0 9 <   <   0 . 1 7   ( ( F M ) )   El e c t r i c a l   f a u l t   2   2   < R s<   3 . 5   ( ( R M ) )   8e - 3 < L q <   1 2 e - 3   L M ) ) ))   0 . 0 9 <   <   0 . 1 7   ( ( F M ) )   H e a l t h y   1   3 . 5   < R s<   1 0   ( ( R H ) )   8e - 3 < L q <   1 2 e - 3   L M ) ) ))   0 . 0 9 <   <   0 . 1 7   ( ( F M ) )   El e c t r i c a l   f a u l t   2   2   < R s<   3 . 5   ( ( R M ) )   0   < L q <   7 e - 3   L L ) ) ))   0 . 0 9 <   <   0 . 1 7   ( ( F M ) )   El e c t r i c a l   f a u l t   2   2   < R s<   3 . 5   ( ( R M ) )   2e - 3 < L q <   5 e - 2   ( ( L H ) )   0     <   <   9 e - 2   FL   El e c t r i c a l   f a u l t   2   2   < R s <   3 . 5   ( ( R M ) )   8e - 3 < L q < 1 2 e - 3   ( ( L M ) )   0   <   <   9 e - 2   ( ( F L ) )   D e mag n e t i z a t i o n   f a u l t   3   2   < R s<   3 . 5   ( ( R M ) )   8e - 3 < L q < 1 2 e - 3   ( ( L M ) )   0 . 0 9 <   <   0 . 1 7   ( ( F M ) )   D e mag n e t i z a t i o n   f a u l t   3   2   < R s<   3 . 5   ( ( R M ) )   8e - 3 < L q < 1 2 e - 3   ( ( L M ) )   0 . 0 9 <   <   0 . 1 7   ( ( F M ) )   D e mag n e t i z a t i o n   f a u l t   3   2   < R s<   3 . 5   ( ( R M ) )   8e - 3 < L q < 1 2 e - 3   ( ( L M ) )   0 . 1 7 <   <   0 . 2   ((FH))   D e mag n e t i z a t i o n   f a u l t   3       W h er R L   ( lo w   r e s is ta n ce ) ,   R ( m ed i u m   r esi s tan ce ) ,   R ( h ig h   r e s is ta n ce ) ,   L L   ( l o w   q - ax i s   in d u cta n ce ) ,   L ( m ed iu m   q - ax is   in d u cta n ce ) ,   L H   ( h i g h   q - ax is   i n d u c tan ce ) ,   FL   ( lo w   f l u x ) ,   FM  ( m ed iu m   f l u x ) ,   FH ( h ig h   f lu x ) .       T ab le  3.   T r ain in g   Dat o f   t h Seco n d   Mo d el   at  ( Hea lth y   a n d   Me ch an ica l Fau lt )   M o me n t   o f   i n e r t i a ( J)   F r i c t i o n   f a c t o r ( B m)   C o n d i t i o n   o f   mac h i n e   N o .   0 <   J   < 5 e - 4   JL   0   < B m<   0 . 0 2   BL   M e c h a n i c a l   f a u l t   4     6e - 4 <   J   <   1 8 e - 4   JM   0   < B m<   0 . 0 2   BL   H e a l t h y   1     2e - 3   <   J <   1 e - 2   JH   0   < B m<   0 . 0 2   BL   M e c h a n i c a l   f a u l t   4     6e - 4 <   J   <   1 8 e - 4   JM   0 . 0 2 <   <   0 . 0 9   BM   M e c h a n i c a l   f a u l t   4     6e - 4 <   J   <   1 8 e - 4   JM   0 . 1   < B m<   0 .   2   BH   M e c h a n i c a l   f a u l t   4       W h er J L   ( lo w   i n er tia) ,   J ( m ed iu m   i n er tia) ,   J ( h ig h   in er tia) ,   B L   ( lo w   f r ictio n ) ,   B ( m ed i u m   f r icti o n ) ,   B ( h i g h   f r ictio n ) .   F ig u r 2 2   s h o w   t h m e m b er s h i p   o f   d etec to r   f o r   d ata  s h o w n   i n   T a b le  2 - 3.           Fig u r 22.   ( a) .   I n p u Var iab le   R s   ( R Hig h   R e s is tan ce )   Fig u r 2 2 .   ( b ) .   I n p u Var iab le  Flu x   ( FH ( Hig h   Fl u x ) )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.