مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تشخیص خطا در سیستم های دینامیکی غیرخطی با استفاده از ترکیب اطلاعات چند سنسوری مبتنی بر فیلتر اطلاعات توسعه یافته ی ترکیبی

نویسندگان
دانشگاه صنعت نفت
چکیده
یک راه موثر برای افزایش قابلیت اطمینان یک فرآیند صنعتی، طراحی الگوریتم تشخیص خطا جهت پایش لحظه به لحظه ی آن است. در یک سیستم دینامیکی، خطا به هر گونه انحراف از وضعیت کاری مطلوب اتلاق می شود. متناسب با ابعاد سیستم، معماری های مختلفی از قبیل: متمرکز، غیر متمرکز و توزیع شده برای پیاده سازی الگوریتم تشخیص خطا وجود دارد. در این مقاله، رویکردی متمرکز با استفاده از تکنیک ترکیب اطلاعات چند سنسوری (MSDF) مبتنی بر فیلتر اطلاعات توسعه یافته ی ترکیبی(HEIF) ارائه شده است. این فیلتر، هم زمان مزایای دو الگوریتم موجود، یعنی فیلتر کالمن توسعه یافته ی ترکیبی(HEKF) و فیلتر اطلاعات(IF) را دارد. این روش مانند فیلتر کالمن توسعه یافته ی ترکیبی از دقت بالاتری در مقایسه با فیلتر مرسوم کالمن برخوردار است و همپنین همانند فیلتر اطلاعات قابلیت پیاده سازی به صورت غیر متمرکز و توزیع شده را نیز دارد. الگوریتم متمرکز ارائه شده برای سیستمهای دینامیکی با ابعاد پایین، به تخمینی دقیق تر با سرعت همگرایی بیشتر و تشخیص زودتر خطا می انجامد که به پیاده سازی بلادرنگ کمک خواهد کرد. همچنین برای سیستم های با ابعاد بزرگ(LSS)، مبنایی برای مقایسه عملکرد رویکردهای غیرمتمرکز می باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Fault detection in nonlinear dynamical systems using multi-sensor data fusion based on Hybrid Extended Information Filter

نویسندگان English

Amin Azarshab
Mehdi Shahbazian
petroleum university of technology
چکیده English

An effective way to enhance the system reliability is to develop a fault detection algorithm to perform the monitoring task instantly. In a dynamic system, fault is defined as any deviation from a desired operating condition. According to system dimensions, there are different architectures to implement fault detection algorithm including centralized, decentralized and distributed. In this paper, a centralized approach is designed using multi sensor data fusion technique based on Hybrid Extended Information Filter (HEIF). This approach has the advantages of both existing algorithms, the Hybrid Extended Kalman Filter (HEKF) and the Information Filter (IF). Similar to HEKF, it has better performance compared to conventional Kalman filter and as the IF, it can be implemented non-centrally. The proposed centralized algorithm is more efficient for low-order nonlinear dynamic systems. It is also important for the high-order systems because it is the basis for performance comparison of non-central approaches. This approach not only enables us to distribute the algorithm for non-central schemes, but is also superior to the conventional Kalman filter in precision and computational burden with a same convergence speed which helps to move toward a real time implementation. It also acts more timely in fault detection task. In this work, in addition to improved results, we are going to establish a basis for further investigation in large-scale systems.

کلیدواژه‌ها English

Fault detection
Non-linear dynamic systems
Multi Sensor Data Fusion (MSDF)
Hybrid Extended Information Filter (HEIF)