진단 특징 디자이너에서 앙상블 데이터 가져오기 및 시각화하기

진단 특징 디자이너는 다기능 그래픽 인터페이스를 사용하여 특징을 개발하고 잠재적인 상태 지표를 평가할 수 있는 앱입니다.

이 앱은 데이터 앙상블에 대해 연산을 수행합니다. 앙상블이란 다양한 상태에서 시스템을 측정 또는 시뮬레이션하여 만든 데이터 세트의 모음을 의미합니다. 하나의 상태 세트에 속한 하나의 시스템을 나타내는 개별 데이터 세트를 멤버라고 합니다. 진단 특징 디자이너는 한 번의 연산으로 앙상블 멤버 전체를 처리합니다.

이 튜토리얼에서는 진단 특징 디자이너로 데이터를 가져와서 가져온 데이터를 시각화하는 방법을 보여줍니다.

변속기 모델 데이터 불러오기

이 예제에서는 Simulink를 사용하여 결함 데이터 생성하기의 변속기 시스템 모델에서 생성된 데이터를 사용합니다. 모델의 출력값은 다음과 같습니다.

케이싱 진동을 모니터링하는 센서의 진동 측정값
축이 회전을 완료할 때마다 펄스를 발생시키는 회전속도계의 데이터
모델링된 결함이 있음을 나타내는 결함 코드

데이터를 불러옵니다. 이 데이터는 변동하는 상태의 모델 시뮬레이션을 여러 차례 실시하면서 기록한 변수를 포함하는 테이블입니다. 변속기 모델 로그로부터 멤버를 16개씩 추출하여 하나의 앙상블을 구성합니다. 그중에서 4개의 멤버는 정상 데이터를 나타내고, 나머지 12개의 멤버는 여러 레벨의 센서 드리프트를 나타냅니다.

load dfd_Tutorial dataTable

MATLAB^® 명령 창에서 다음 테이블을 확인합니다.

dataTable =

  16×3 table

        Vibration               Tacho           faultCode
    __________________    __________________    _________

    {6000×1 timetable}    {6000×1 timetable}        0    
    {6000×1 timetable}    {6000×1 timetable}        1    
    {6000×1 timetable}    {6000×1 timetable}        1    
    {6000×1 timetable}    {6000×1 timetable}        1    
    {6000×1 timetable}    {6000×1 timetable}        1    
    {6000×1 timetable}    {6000×1 timetable}        1    
    {6000×1 timetable}    {6000×1 timetable}        1    
    {6000×1 timetable}    {6000×1 timetable}        1    
    {6000×1 timetable}    {6000×1 timetable}        0    
    {6000×1 timetable}    {6000×1 timetable}        0    
    {6000×1 timetable}    {6000×1 timetable}        0    
    {6000×1 timetable}    {6000×1 timetable}        1    
    {6000×1 timetable}    {6000×1 timetable}        1    
    {6000×1 timetable}    {6000×1 timetable}        1    
    {6000×1 timetable}    {6000×1 timetable}        1    
    {6000×1 timetable}    {6000×1 timetable}        1

이 테이블에는 16개의 행이 있으며, 각 행은 하나의 멤버를 나타냅니다. 각 열에는 변수 이름이 있습니다. 데이터 변수 Vibration과 Tacho는 각각 timetable로 표현되며, 모든 타임테이블은 길이가 동일합니다. 세 번째 변수 faultCode는 상태 변수입니다. faultCode의 값은 정상의 경우 0이고 성능 저하의 경우 1입니다.

진단 특징 디자이너 열기

진단 특징 디자이너를 열기 위해 명령 창에 다음 명령을 입력합니다.

diagnosticFeatureDesigner

데이터 가져오기

앞에서 MATLAB 작업 공간으로 불러온 데이터 세트를 가져옵니다. 가져오기 과정을 시작하기 위해 특징 디자이너 탭에서 새 세션을 클릭합니다.

The New Session button is the leftmost item in the Feature Designer tab.

새 세션 대화 상자가 열립니다. 작업 공간에서 데이터셋 선택 창의 소스 목록에서 dataTable을 선택합니다.

The Source Choose variable list shows one entry, "dataTable".

이제 대화 상자의 소스 변수 선택 창에 dataTable에 있는 변수가 표시됩니다. 기본적으로 처음에는 앱이 모든 소스 변수를 가져오도록 선택합니다.

New session dialog box. Source selection of dataTable is on the left. Source variables are in the middle. Source variable properties is empty.

앱이 멤버 테이블과 임베디드 타임테이블에서 변수 이름을 추출합니다. Vibration과 Tacho 변수 이름 옆의 아이콘은 앱이 이들 변수를 각각 Time 변수와 Data 변수를 포함하는 시간 기반 신호로 해석함을 나타냅니다. 하단에 있는 요약 창에서 각 소스 수준의 변수에 대한 변수 이름, 유형, 독립 변수를 통해 앱의 해석을 확인할 수 있습니다.

세 번째 변수인 Sample (가상)도 목록에 표시되지만, 선택되어 있지 않으므로 요약에 표시되지 않습니다. 가져오기 대화 상자에는 항상 이 변수가 옵션으로 포함되어 있기 때문에 사용자는 앱 내에서 가상의 독립 변수를 생성할 수 있습니다.

Vibration 행을 선택하여 Vibration의 속성을 봅니다.

The Vibration row is selected in the source variables on the left. The properties of Vibration and a table containing its first 10 values are on the right.

앱에서 속성 구성을 위한 첫 번째 변수 행이 자동으로 선택되므로, 소스 변수 속성 구성 창에 Vibration 변수 이름과 신호 변수 유형이 표시됩니다. Vibration의 경우 진동 데이터가 타임테이블로 패키징되므로 가질 수 있는 유일한 변수 유형이 신호입니다. 소스 변수 속성에는 Vibration 데이터의 미리보기도 표시됩니다.

이제 faultCode의 변수 유형을 살펴봅니다. 히스토그램을 표시하는 faultCode 옆의 아이콘은 특징을 나타냅니다. 특징과 상태 변수는 둘 다 스칼라로 나타낼 수 있고, 상태 변수가 범주 데이터가 아닌 한 앱이 이 둘을 구분할 수 없습니다. 변수 유형을 변경하려면 faultCode를 클릭하여 해당 속성을 열고 변수 유형에서 특징을 상태 변수로 변경하십시오.

The faultCode row is selected on the left. The Variable type list on the right contains Feature, Condition Variable, and Independent Variable.

faultCode에 대한 아이콘이 이제 종이 태그를 표시하고, 이는 상태 변수임을 나타냅니다.

faultCode with an icon that looks like a paper tag

요약에서 앙상블 사양을 확인하고 가져오기를 클릭합니다.

Summary window shows the ensemble name on the top left. The table below contains rows for Vibration, Tacho, and faultCode. Each row contains columns for Variable Name, Variable Type, and Independent Variable.

가져온 변수는 이제 변수 창에 신호 및 상태 변수 유형으로 정리되어 표시됩니다. 각 신호 옆의 컬러 상자는 플롯에서 해당 신호의 색을 나타냅니다. Vibration 및 Tacho 신호는 모두 Data라는 열에 신호 데이터가 포함된 타임테이블이므로 두 신호 이름 아래에 Data라는 이름이 나타납니다.

Vibration 신호가 선택되었으므로 세부 정보 창에는 신호 파생 정보(직접 가져옴) 및 독립 변수(IV)를 포함하여 신호에 대한 추가 정보가 제공됩니다. 세부 정보 창에서는 또한 이 신호가 프레임 세그먼트로 처리된 신호가 아닌 전체 신호이며, 16개의 멤버가 포함된 데이터셋에 속해 있음을 보여줍니다.

The Variables pane on the top shows Vibration and Tacho with legend boxes of different colors. The Details panel on the bottom provides information on Vibration.

데이터 시각화하기

신호를 불러온 후, 불러온 신호를 플로팅하고 앙상블 멤버를 모두 다 함께 표시합니다. 진동 신호를 표시하려면 변수 창의 Vibration 신호에서 Data를 선택하십시오. 신호 변수를 선택하면 플롯 갤러리에서 신호 추적 옵션이 활성화됩니다. 신호 추적을 클릭합니다.

The Signal Trace Icon is the second icon from the right in this portion of the feature designer tab.

플로팅 영역에 16개 멤버 전체의 신호 추적 플롯이 표시됩니다. 데이터 위에서 커서를 움직이면 오른쪽 아래 코너에 있는 표시자가 커서가 가리키는 멤버를 알려줍니다. 두 번째 지표 해당 멤버의 결함 코드 값을 알려줍니다.

The signal trace is plotted in the pane on the right.

확대/축소 및 패닝과 같은 표준 MATLAB 플롯 툴을 사용하여 추적 플롯과 상호 작용할 수 있습니다. 플롯의 오른쪽 위 모서리를 가리켜서 이러한 툴에 액세스합니다. 신호 추적 플롯을 선택하면 나타나는 신호 추적 탭에서 특화된 옵션을 사용할 수도 있습니다.

신호 추적 옵션을 사용하여 데이터 탐색하기

신호 추적 탭의 옵션을 사용하여 플롯의 데이터를 탐색합니다.

The plot on the right shows multiple signals of the same color. Data cursors intersect two major peaks of one of the members. Information about the member is in the lower right corner.

높은 피크 값을 갖는 멤버의 피크 간 거리를 측정합니다.

두 번째 피크 군집을 확대합니다. 패너 스트립에서 오른쪽 핸들을 약 8로 이동합니다. 그런 다음 왼쪽 핸들이 약 4에 오도록 패너 창을 움직입니다. 이제 창 안에 두 번째 피크 세트가 표시됩니다.
첫 번째 높은 피크에서 멈추고 멤버 번호를 확인합니다. 두 번째 높은 피크도 동일한 멤버의 추적입니다.
데이터 커서를 클릭하고 세로 커서를 선택합니다. 왼쪽 커서를 해당 멤버의 첫 번째 높은 피크 위에 올리고 오른쪽 커서를 두 번째 높은 피크 위에 올립니다. 플롯의 오른쪽 아래 코너에 분리 dX가 표시됩니다.
가로 간격 잠금을 선택합니다. 동일한 멤버에서 커서 쌍을 오른쪽으로 한 피크만큼 이동합니다. 이제 오른쪽 커서가 세 번째 멤버 피크와 겹쳐집니다.

정상 레이블과 결함 레이블을 가진 신호를 서로 다른 색으로 표시하기

색 코드를 사용하여 어느 멤버가 일치하는 faultCode 값을 갖는지 표시합니다. 그룹화 기준에서 faultCode를 선택합니다.

The Group By option is the first item on the right. The list contains items for none and faultCode.

결과로 표시되는 신호 추적을 통해 가장 높은 모든 진동 피크는 성능이 저하된 시스템의 데이터와 관련이 있음을 알 수 있습니다. 그러나 성능이 저하된 모든 시스템에 높은 피크가 있는 것은 아닙니다.

The plot of the signals with two colors, one for members with faultCode = 1, and one for members with faultCode = 0

플롯 탭에서 그룹화 기준과 같은 옵션을 사용할 경우 선택 항목이 현재 플롯으로 제한됩니다. 모든 플롯에 대해 디폴트 플롯 옵션을 설정하려면 특징 디자이너 탭에서 플롯 옵션을 클릭하십시오. 그런 다음 그룹화 기준에서 faultCode를 선택합니다.

The Plot Options dialog box contains, from top to bottom, General, Spectrum, and Ensemble Summary preferences. Group By is at the top of the General section.