Method of Control System Fault Tolerance Based on Full or Partial Fault Decoupling

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Рассматривается задача получения свойства отказоустойчивости в технических системах, описываемых нелинейными динамическими моделями, за счет введения обратной связи, обеспечивающей полную или частичную развязку от дефектов. Решение основано на выделении подсистемы, нечувствительной или малочувствительной к дефектам, и последующем ее анализе. Для решения используется логико-динамический подход, оперирующий только методами линейной алгебры. Изложенное иллюстрируется практическим примером.

References

  1. Половко А.М., Гуров С.В. Основы теории надежности. СПб.: ПХВ-Петербург, 2006.
  2. Мироновский Л.А. Функциональное диагностирование динамических систем. М.-СПб.: МГУ-ГРИФ, 1998.
  3. Blanke M., Kinnaert M., Lunze J., Staroswiecki M. Diagnosis and fault-tolerant control (3nd ed.). Berlin: Springer, 2016.
  4. Sarkar N. Fault-accommodating thruster force allocation of an AUV considering thruster redundancy and saturation // IEEE Trans. Robot. Autom. 2002. P. 223–233.
  5. Li Z., Li C., Li S., Cao X. A fault-tolerant method for motion planning of industrial redundant manipulator // IEEE Trans. Indust. Inform. 2020. V. 16. P. 7469–7478.
  6. Tao G. Adaptive control design and analysis. Virginia: John Wiley & Sons, 2001.
  7. Мирошник И.В., Никифоров В.О., Фрадков А.Л. Нелинейное и адаптивное управление сложными динамическими системами. СПб.: Наука, 2000.
  8. Fan Q.-Y., Xu S., Deng C., Wang C.-C. Event tiggered fault tolerant control for nonlinear systems based on adaptive fault estimation // Proc. of the 16th Int. Conf. Control, Automation, Robotics and Vision. Shenzhen, China. 2020. P. 1236–1241.
  9. Joshi S., Talange D. Fault tolerant control for autonomous underwater vehicle // Proc. of the IEEE Int. Conf. Mechatronics and Automation. Tianjin, China. 2014. P. 658–662.
  10. Rotondo D., Puig V., Nejjari F., Romera J. A fault-hiding approach for the switching quasi-LPV fault-tolerant control of a four-wheeled omnidirectional mobile robot // IEEE Trans. Indust. Electronics. 2015. V. 62. P. 3932–3944.
  11. Ling Y., Sun X., Wu X., Liu J. Robust H∞ fault-tolerant control for uncertain linear system based on pole assignment // Proc. of the 2nd IEEE Conf. Indust. Electronics and Applications. Harbin, China. 2007. P. 2701–2706.
  12. Liu C., Jiang B., Zhang K. Adaptive fault-tolerant H-infinity output feedback control for lead-wing close formation flight // IEEE Trans. Syst. Man. Cybernet. Syst. 2020. V. 50. P. 2804–2814.
  13. Miguel A., Puig V., Alenya G. Fault-tolerant control of a service robot using a LPV robust unknown input observer // Proc. of the 4th Conf. Control and Fault Tolerant Systems. Casablanca, Morocco. 2019. P. 207–212.
  14. Nair R., Karki H., Shukla A., Behera L., Jamshidi M. Fault-tolerant formation control of nonholonomic robots using fast adaptive gain nonsingular terminal sliding mode control // IEEE Syst. J. 2019. V. 13. P. 1006–1017.
  15. Van M., Ge S., Ren H. Robust fault-tolerant control for a class of second-order nonlinear systems using an adaptive third-order sliding mode control // IEEE Trans. Syst. Man. Cybernet. Syst. 2017. V. 47. P. 221–228.
  16. Yin S., Yang H., Kaynak O. Sliding mode observer-based FTC for markovian jump systems with actuator and sensor faults // IEEE Trans. Autom. Control. 2017. V. 62. No. 7. P. 3551–3558.
  17. Chen C., Xu S., Liang Y. Study of nonlinear integral sliding mode fault-tolerant control // IEEE/ASME Trans. Mechatronics. 2016. V. 21. P. 1160–1168.
  18. Kaldmae A., Kotta U., Shumsky A., Zhirabok A. Measurement feedback disturbance decoupling in discrete-time nonlinear systems // Automatica. 2013. V. 49. P. 2887–2891.
  19. Kaldmae A., Kotta U., Jiang B., Shumsky A., Zhirabok A. Faulty plant reconfiguration based on disturbance decoupling methods // Asian J. Control. 2016. V. 8. No. 3. P. 858–867.
  20. Справчник по теории автоматического управления / Под ред. А.А. Красовского. М.: Наука, 1987.
  21. Isidori A., Krener A., Gori-Giorgi C., Monaco S. Nonlinear decoupling via feedback: A differential geometric approach // IEEE Trans. Autom. Control. 1981. V. AC-26. P. 331–345.
  22. Zhirabok A., Shumsky A., Solyanik S., Suvorov A. Design of nonlinear robust diagnostic observers // Autom. Remote Control. 2017. No. 9. P. 1572–1584.
  23. Жирабок А.Н., Зуев А.В., Бобко Е.Ю. Метод построения виртуальных датчиков для замены отказавших физических датчиков // Мехатроника, автоматизация, управление. 2023. Т. 24. № 10. C. 526–532.
  24. Жирабок А.Н., Зуев А.В., Ким Ч.И. Интервальное оценивание в дискретных линейных системах с параметрическими неопределенностями // Известия РАН. Теория и системы управления. 2023. № 6. С. 116–125.
  25. Low X., Willsky A., Verghese G. Optimally robust redundancy relations for failure detection in uncertain systems // Automatica. 1996. V. 22. P. 333–344.
  26. Patton R., Chen J. A review of parity space approach to fault diagnosis // Proc. 1th IFAC Symp. Safeprocess, Baden-Baden, Germany, 1991. P. 239–255.

Copyright (c) 2024 The Russian Academy of Sciences

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies