طراحی کنترل‌کننده‌ تحمل‌پذیر خطای مد لغزشی ترمینال غیرتکین برای سیستم‌های غیرخطی بر مبنای فیلتر کالمن توسعه یافته‌ تطبیقی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه تبریز

2 عضو هیئت علمی دانشگاه تبریز

چکیده

چکیده: در این مقاله برای غلبه بر خطاهای سنسور، کنترل‌کننده‌ تحمل‌‌پذیر خطای مد لغزشی ترمینال غیرتکین معرفی شده است. در مقایسه با کنترل مد لغزشی مرسوم، این روش نه تنها مزایای کنترل مد لغزشی را دارا است، بلکه سبب می‌شود تا عملکرد سیستم بهبود یافته و حالت‌های سیستم در زمان محدودی به نقطه‌ کار همگرا شوند. همچنین، این روش قادر است مشکل تکینگی در کنترل‌کننده‌ مد لغزشی ترمینال را نیز رفع کند. کنترل‌کننده‌ ارائه­شده از یک سیستم تشخیص و شناسایی خطای مبتنی بر بانکی از فیلترهای کالمن توسعه‌یافته تطبیقی بهره می‌برد. فیلتر کالمن توسعه‌یافته‌ در شرایطی که مشخصات آماری نویز معلوم نباشد، کارآمدی خود را از دست داده و حتی ممکن است سبب واگرایی تخمین گردد. ازاین‌رو در این مقاله نوعی فیلتر کالمن توسعه‌یافته‌ تطبیقی معرفی شده است که قادر است در شرایطی که مشخصات آماری نویز معلوم نیست، عملکرد مطلوب خود را حفظ کند. در ادامه، با شبیه‌سازی خطاهای سنسور در یک ربات دو درجه‌ آزادی، توانایی روش تحمل‌پذیر خطای ارائه­شده در حفظ و تضمین پایداری سیستم در حضور خطاهای سنسور نسبت به کنترل مد لغزشی مرسوم را نشان داده و ارجحیت فیلتر کالمن توسعه‌‌یافته‌ تطبیقی بر فیلتر کالمن توسعه‌یافته از لحاظ دقت تخمین و تشخیص و شناسایی خطای سنسور نشان داده شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Design of Fault Tolerant Nonsingular Terminal Sliding Mode Control for Nonlinear Systems based on an Adaptive Extended Kalman Filter

چکیده [English]

Abstract: In this paper to deal with the sensor faults, Non-singular Terminal Sliding Mode Fault Tolerant Control (NTSM-FTC) is proposed. In comparison to existing sliding mode control (SMC), the proposed controller can retain the advantages of the SMC and it can also improve the system performance and make the systems states converge to equilibrium point in a finite time. Moreover, it can solve the singularity problem in terminal SMC method. This controller utilizes a Fault Detection and Diagnosis (FDD) system based on bank of Adaptive Extended Kalman Filter (AEKF). Conventional Extended Kalman Filter (EKF) suffers from performance depreciation and may even diverge in case the statistics of the noises were unknown. Hence, in this paper AEKF has been proposed to maintain the desired performance, while the statistics of the noises are unknown. Next, by simulating sensor faults on a two degree of freedom robot manipulator, the capability of the proposed FTC in terms of stability ensuring in comparison to conventional SMC has been shown and the superiority of the proposed AEKF in terms of estimation and FDD accuracy has been illustrated.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: Nonsingular terminal sliding mode fault tolerant control
  • fault detection and diagnosis
  • bank of adaptive extended Kalman filter