Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1394
3
1
gregorian
2015
6
1
15
4
online
1
fulltext
fa
تخمینگر ورودی نامعلوم برای تشخیص نقص حسگر در سیستمهای خطی با عدمقطعیت نامنطبق
Unknown input observer for sensor fault detection in linear systems with unmatched uncertainties
در این مقاله، بر پایه تخمینگر (رویتگر)، الگوریتمی پیشنهاد شده است که قادر به تشخیص نقص حسگر در سیستمهای خطی است. سیستم خطی مورد مطالعه در این پژوهش بواسطه ورودی نامعلوم (اغتشاش) توام با عدمقطعیت ساختاری فرض میشود. افزون بر این، فرض میشود که شرط تطابق تخمینگر نیز برقرار نباشد. برای جبران تاثیر ورودی نامعلوم و فراهم آوردن امکان تخمین در چنین شرایطی، یک سیستم دینامیکی معادل توسعه داده شده و به کمک مجموعهای از ورودیهای کمکی، امکان مستقلسازی دینامیک معادل از ورودی نامعلوم فراهم آمده است. این فرایند به کمک یک فیلتر انتگرالی موسوم به فیلتر انتگرالی-بافری انجام پذیرفته است. فیلتر معرفی شده پاسخ فرکانسی مشابهای چون فیلتر کم-گذر دارد؛ لذا، امکان مدیریت نویز در تخمینگر را نیز فراهم میسازد. تعداد این فیلتر که باید برای توسعه سیستم معادل بکار گرفته شوند، از درجه نسبت بین خروجی و ورودی نامعلوم تبعیت میکند. سپس از یک تخمینگر ورودی نامعلوم برای تخمین متغیرهای حالت سیستم معادل استفاده شده که در شرایط بروز نقص، بردار ماندهای حساس به نقص و مستقل از ورودی نامعلوم نامنطبق ایجاد خواهد کرد. از نتایج روش پیشنهادی این مقاله میتوان در مسائل تشخیص نقص -اعم از نقص حسگر یا عملگر- استفاده کرد. در عینحال، تمرکز مقاله حاضر منحصر به تشخیص بروز نقص حسگر خواهد بود. کارآمدی روش پیشنهادی به کمک نتایج بدست آمده از شبیهسازی یک مدل دینامیکی خطی ارائه شده است.
This paper is devoted to sensor fault detection in linear systems with observer-based approach. It is assumed that the system has linear dynamics with the presence of uncertainties. The uncertainties are modeled as unknown input (disturbance), while it is assumed that the well-known observer matching condition is not necessarily satisfied. To decouple the unknown-input effects, and distinguish their effects from the fault effects, an equivalent dynamic system is proposed which is independent from the unknown input. The equivalent system is constructed by the use of a unique integral filter. The introduced integral-filter, which is called buffer-based integral filter in this paper, has frequency response similar to the low-pass filter. Hence, the capability of noise filtration will also be provided. The construction of the equivalent dynamic system is achieved from the use of multiple successive buffer-based integrators and the number of successive filters is related to relative degree between the unknown input and the sensor output. Then, an unknown input observer is proposed for the equivalent system, and therefore, a disturbance-decoupled and fault-sensitive with exponential-convergent toward-zero residual vector will be generated. Although, the generated residual vector can be used for sensor and actuator fault diagnosis problems; however, the focus of this paper will be on the sensor fault detection. Finally, the applicability of the proposed method will be investigated via simulation of a simple inverted-pendulum on a horizontal-moving cart.
تخمینگر ورودی-نامعلوم,شرط تطابق تخمینگر,تولید مانده,تشخیص نقص,نقص حسگر
Unknown input observer,Observer Matching Condition,Residual Generation,Fault detection,Sensor Fault
292
300
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-699&slc_lang=fa&sid=15
Esmaeel
Bagherpour-Ardakani
اسماعیل
باقرپور اردکانی
100319475328460056473
100319475328460056473
No
دانش آموخته دکترای مهندسی مکانیک از دانشگاه تهران
Mohammad Reza
Hairi Yazdi
محمد رضا
حائری یزدی
100319475328460056469
100319475328460056469
Yes
Associate Chair for Undergraduate Studies
دانشیار معاون آموزشی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تهران
Mohammad
Mahjoob
محمد
محجوب
100319475328460056468
100319475328460056468
No
دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه تهران