Спектральная схема дискретного H2 оптимального наблюдателя обнаружения неисправностей
Аннотация
Статья посвящена проблеме построения аддитивного наблюдателя для обнаружения неисправностей для дискретных объектов LTI со скалярным измерением и внешним возмущением с известными спектральными характеристиками. Выбор параметров фильтра-наблюдателя должен обеспечивать его максимальную чувствительность к воздействию неисправностей и минимальную реакцию на сигнал внешнего возмущения. Эти возможности обеспечивает специальный фильтр, формирующий корректирующий сигнал. Специальный спектральный подход к дискретной H2-оптимизации в частотной области, основанный на полиномиальной факторизации, применяется с целью повышения вычислительной эффективности синтеза. Обсуждаются некоторые теоретические аспекты, и формулируется новый алгоритм аналитического проектирования дискретного адаптивного наблюдателя обнаружения неисправностей, эффективность которого демонстрируется на численном примере с реализацией пакета MATLAB.
Литература
2. Chen J., Patton R.J. Robust Model-Based Fault Diagnosis for Dynamic Systems. In: The International Series on Asian Studies in Computer and Information Science. Vol. 3. New York, NY: Springer Science & Business Media; 2012. 356 p. doi: https://doi.org/10.1007/978-1-4615-5149-2
3. Ding S.X. Model-Based Fault Diagnosis Techniques: Design Schemes, Algorithms and Tools. Advances in Industrial Control. Springer-Verlag London; 2012. 504 p. doi: https://doi.org/10.1007/978-1-4471-4799-2
4. Veremey E.I., Knyazkin Y.V. Spectral H2 optimal correction of additive fault estimation observer. ITM Web of Conferences. 2016;6:01005. doi: https://doi.org/10.1051/itmconf/20160601005
5. Aliev F.A., Larin V.B. Parametrization of sets of stabilizing controllers in mechanical systems. International Applied Mechanics. 2008;44(6):599-618. doi: https://doi.org/10.1007/s10778-008-0085-3
6. Veremey E.I. Efficient Spectral Approach to SISO Problems of H2-Optimal Synthesis. Applied Mathematical Sciences. 2015;9(79):3897-3909. doi: https://doi.org/10.12988/ams.2015.54335
7. Veremey E.I. H2-Optimal Synthesis Problem with Nonunique Solution. Applied Mathematical Sciences. 2016;10(38):1891-1905. doi: https://doi.org/10.12988/ams.2016.63120
8. Veremey E.I., Knyazkin Y.V. Spectral H2 fault estimation observer design based on allocation of the correction effect. Journal of Theoretical and Applied Information Technology. 2017;95(12):2776-2782. Available at: http://www.jatit.org/volumes/Vol95No12/18Vol95No12.pdf (accessed 29.07.2022).
9. Veremey E. Irregular H∞-optimization of control laws for marine autopilots. In: 2017 Constructive Nonsmooth Analysis and Related Topics (dedicated to the memory of V.F. Demyanov) (CNSA). St. Petersburg, Russia: IEEE Computer Society; 2017. p. 1-4. doi: https://doi.org/10.1109/CNSA.2017.7974028
10. Veremey E., Sotnikova M. Spectral Approach to H∞-Optimal SISO Synthesis Problem. WSEASTrans. Syst. Control. 2014; 9(43):415-424. doi: https://doi.org/10.12988/ams.2015.54335
11. Veremey E., Knyazkin Y. Spectral MIMO H∞-Optimization Problem. In: Sukhomlin V., Zubareva E. Convergent Cognitive Information Technologies. Convergent 2018. Communications in Computer and Information Science. Vol. 1140. Cham: Springer; 2020. p. 119-131. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-37436-5_10
12. Veremey E.I., Knyazkin Y.V. Marine Ships’ Control Fault Detection Based on Discrete H2-Optimization. WIT Transactions on The Built Environment. 2019;187:73-82. doi: https://doi.org/10.2495/MT190081
13. Raghavan S., Hedrick J.K. Observer design for a class of nonlinear systems. International Journal of Control. 1994;59(2):515-528. doi: https://doi.org/10.1080/00207179408923090
14. Thau F.E. Observing the state of non-linear dynamic systems. International journal of control. 1973;17(3):471-479. doi: https://doi.org/10.1080/00207177308932395
15. Ball J.A., Gohberg I., Rodman L. Interpolation of Rational Matrix Functions. Operator Theory: Advances and Applications. Vol. 45. Basel: Birkhäuser; 2013. 605 p. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-0348-7709-1
16. Coelho C.P., Phillips J.R., Silveira L.M. Passive constrained rational approximation algorithm using Nevanlinna-Pick interpolation. In: Proceedings 2002 Design, Automation and Test in Europe Conference and Exhibition. Paris, France: IEEE Computer Society; 2002. p. 923-930. doi: https://doi.org/10.1109/DATE.2002.998410
17. Zhang Y., Jiang J. Bibliographical review on reconfigurable fault-tolerant control systems. Annual reviews in control. 2008; 32(2):229-252. doi: https://doi.org/10.1016/j.arcontrol.2008.03.008
18. Zhang K., Jiang B., Shi P. Observer-Based Fault Estimation and Accomodation for Dynamic Systems. Lecture Notes in Control and Information Sciences. Vol. 436. Berlin, Heidelberg: Springer; 2013. 181 p. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-642-33986-8
19. Zhang K., Jiang B., Shi P., Cocquempot V. Observer-Based Fault Estimation Techniques. Studies in Systems, Decision and Control. Vol. 127. Cham: Springer; 2018. 187 p. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-67492-6
20. Zhang K., Jiang B., Cocquempot V. Adaptive Observer-based Fast Fault Estimation. International Journal of Control, Automation, and Systems. 2008;6(3):320-326. Available at: https://www.koreascience.or.kr/article/JAKO200822049838900.page (accessed 29.07.2022).
21. Zhang K., Jiang B., Shi P. Fast fault estimation and accommodation for dynamical systems. IET Control Theory & Applications. 2009;3(2):189-199. doi: https://doi.org/10.1049/iet-cta:20070283
22. Jiang B., Staroswiecki M., Cocquempot V. Fault accommodation for nonlinear dynamic systems. IEEE Transactions on Automatic Control. 2006;51(9):1578-1583. doi: https://doi.org/10.1109/TAC.2006.878732
23. Lan J., Patton R.J. A new strategy for integration of fault estimation within fault-tolerant control. Automatica. 2016;69:48-59. doi: https://doi.org/10.1016/j.automatica.2016.02.014
24. Jiang B., Chowdhury F.N. Fault estimation and accommodation for linear MIMO discrete-time systems. IEEE transactions on control systems technology. 2005;13(3):493-499. doi: https://doi.org/10.1109/TCST.2004.839569
25. Chen F., Jiang R., Zhang K., Jiang B., Tao G. Robust Backstepping Sliding-Mode Control and Observer-Based Fault Estimation for a Quadrotor UAV. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2016;63(8):5044-5056. doi: https://doi.org/10.1109/TIE.2016.2552151
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Редакционная политика журнала основывается на традиционных этических принципах российской научной периодики и строится с учетом этических норм работы редакторов и издателей, закрепленных в Кодексе поведения и руководящих принципах наилучшей практики для редактора журнала (Code of Conduct and Best Practice Guidelines for Journal Editors) и Кодексе поведения для издателя журнала (Code of Conduct for Journal Publishers), разработанных Комитетом по публикационной этике - Committee on Publication Ethics (COPE). В процессе издательской деятельности редколлегия журнала руководствуется международными правилами охраны авторского права, нормами действующего законодательства РФ, международными издательскими стандартами и обязательной ссылке на первоисточник.
Журнал позволяет авторам сохранять авторское право без ограничений. Журнал позволяет авторам сохранить права на публикацию без ограничений.
Издательская политика в области авторского права и архивирования определяются «зеленым цветом» в базе данных SHERPA/RoMEO.
Все статьи распространяются на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная, которая позволяет другим использовать, распространять, дополнять эту работу с обязательной ссылкой на оригинальную работу и публикацию в этом журналe.