طراحی کنترل‌کننده تحمل‌پذیر عیب برای سیستم‌های با تعداد سنسور و عملگر زیاد مبتنی‌بر رویکرد انرژی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی برق و رباتیک - دانشگاه صنعتی شاهرود

2 دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر - دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

در این مقاله روشی نوین برای کنترل تحمل‌پذیر عیب در سیستم‌های با تعداد عملگر و سنسور زیاد، که در معرض عیوب ضرب‌شونده و جمع‌شونده قرار دارند،  ارائه‌شده است. ایده اصلی مقاله استفاده از یک واحد مصالحه‌کننده به‌همراه سنسور مجازی در خروجی سیستم است که وظیفه آن تشخیص سنسورهای دارای عیب و انتخاب خروجی مناسب برای استفاده توسط کنترل‌کننده می‌باشد. بدین منظور با به‌کارگیری روش مبتنی‌بر انرژی، عیوب ضرب‌شونده عملگر تخمین زده می‌شوند. سپس نتایج حاصل از تخمین به‌همراه رویت‌گر ورودی نامعلوم جهت تخمین عیوب جمع‌شونده و حالت‌های سیستم مورد استفاده قرار می‌گیرند. در نهایت با توزیع مناسب سیگنال‌های کنترلی، به‌جای تغییر ساختار کنترل‌کننده، اهداف کنترلی برآورده می‌شود. همچنین  موثربودن روش توسط یک مثال نشان داده شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Fault Tolerant Control for Overactuated-Oversensed Systems using Energetic Based Approach

نویسندگان [English]

  • H. Behzad 1
  • M. A. Sadrnia 1
  • A. Darabi 1
  • A. Ramezani 2
1 Faculty of Electrical and Robotic Engineering, shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
2 Faculty of Electrical and Computer Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
چکیده [English]

This paper presents a fault tolerant approach for overactuated-oversensed systems subject to multiplicative and additive faults. The main idea is to use a reconciliatory unit in charge to discover online the possibly faulty physical sensors and exclude their measures from the generation of the ”virtual” sensors. In the proposed approach, the energetic based approach has been used to estimate the actuator multiplicative faults. In the next step, an unknown input observer has been coupled with the energetic based estimator to estimate sensor multiplicative and additive faults. Finally, the control allocation approach has been used to reach the desire output. Finally, a simulation example is reported in details to show the effectiveness of the scheme.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fault estimation
  • energetic approach
  • fault tolerant control
  • multiplicative faults
  • control allocation

مراجع

[1] T. A. Johansen, T. I. Fossen, P. Tøndel, Efficient, “optimal constrained control allocation via multi-parametric programming”, Journal of guidance, control, and dynamics, vol. 28, no. 3, pp. 506–515, 2005.
[2] مرتضی خرّم کشکولی، مریم دهقانی «"تشخیص، شناسایی و جداسازی عیب توربین گاز پالایشگاه دوم پارس جنوبی با استفاده از روش‌های ترکیبی داده‌کاوی، k-means، تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) و ماشین بردار پشتیبان(SVM) » مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، شماره 2، جلد 47، تابستان 96
[3] مینا سلیم، محمدجواد خسروجردی "« طراحی تخمین گر عیب با استفاده از تکنیک H∞ مبتنی‌بر داده»  مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز،  شماره 4،" جلد 46،  زمستان 95.
[4] H. Behzad, A. Casavola, F. Tedesco, M. A. Sadrnia, “A fault-tolerant sensor reconciliation scheme based on lpv unknown input observers”, Decision and Control (CDC), 2016 IEEE 55th Conference on, IEEE,  pp. 2158–2163, 2016.
[5] J. Lunze, J. H. Richter, “Reconfigurable fault-tolerant control: a tutorial introduction”, European journal of control, vol. 14 , no.5, pp. 359–386, 2008.
[6] T. Steffen, “Control reconfiguration of dynamical systems: linear approaches and structural tests”, Springer Science & Business Media, Vol. 320,  2005.
[7] J.-C. Ponsart, D. Theilliol, C. Aubrun, “Virtual sensors design for active fault tolerant control system applied to a winding machine”, Control Engineering Practice, vol.18 , no.9, pp. 1037–1044, 2010.
[8] O. Harkegard, “Efficient active set algorithms for solving constrained least squares problems in aircraft control allocation”, Decision and Control, 2002, Proceedings of the 41st IEEE Conference on, Vol. 2, IEEE, pp. 1295–1300, 2002.
[9] M. W. Oppenheimer, D. B. Doman, M. A. Bolender, “Control allocation for over-actuated systems”, in: Control and Automation, 2006. MED’06. 14th Mediterranean Conference on, IEEE, pp. 1–6, 2006.
[10]  J. B. Davidson, F. J. Lallman, W. T. Bundick, “Real-time adaptive control allocation applied to a high performance aircraft”, 5th SIAM conference on control and its application, 2001.
[11]  A. Casavola, E. Garone, “Fault-tolerant adaptive control allocation schemes for overactuated systems”, International Journal of Robust and Nonlinear Control, vol. 20, no.17, pp. 1958–1980, 2010.
[12]  H. Behzad, M. A. Sadrnia, A. Ramezani, “A. Darabi, Actuator multiplicative fault estimation in discrete-time systems using energetic based approach”, The Modares Journal of Electrical Engineering,2018.
[13]  Y. Guan, M. Saif, “A novel approach to the design of unknown input observers”, IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 36, no.5, pp. 632–635, 1991.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار