آمار
| تعداد نشریات | 43 |
| تعداد شماره‌ها | 1,222 |
| تعداد مقالات | 15,019 |
| تعداد مشاهده مقاله | 50,486,524 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 13,574,323 |
مشاهده‌گرهای متعامل غیرخطی درتشخیص عیب‌های حسگری و عملگری در سیستم ماهواره | ||
| مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز | ||
| مقاله 24، دوره 50، شماره 4 - شماره پیاپی 94، اسفند 1399، صفحه 1709-1722 اصل مقاله (1.55 M) | ||
| نوع مقاله: علمی-پژوهشی | ||
| نویسندگان | ||
| نرگس صادق‌زاده نخودبریز* 1؛ بیژن سلطانی2؛ مسعود میرزایی تشنیزی3؛ میلاد پسند2 | ||
| 1دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر- دانشگاه صنعتی قم- | ||
| 2پژوهشکده سامانه‌های حمل و نقل فضایی- پژوهشگاه فضایی ایران | ||
| 3دانشکده مهندسی هوا فضا- دانشگاه تهران | ||
| چکیده | ||
| : در این مقاله، مسئله تشخیص به‌هنگام عیب‌های حسگری و عملگری با استفاده از ترکیب اطلاعات حسگری در یک سیستم ماهواره، مورد بررسی قرار می‌گیرد که در آن اطلاعات حسگرهای اینرسی، متشکل از شتاب‌سنج و ژیروسکوپ، با حسگرهای کمکی دیگر نظیر حسگر خورشید، حسگر زمین، حسگر ستاره، مغناطیس‌متر و سیستم موقعیت‌یاب جهانی ترکیب می‌شود. تمامی این حسگرها در معرض عیب‌ها، خرابی‌ها و نویزهای حسگری هستند. همچنین، پیشرانه‌ها، به عنوان عملگرها، در سیستم کنترل وضعیت ماهواره، مورد استفاده قرار می‌گیرند و در معرض عیب‌های متعددی هستند. در این مقاله، با فرض عدم وجود عیب‌های کالیبراسیون در حسگرها، تنها عیوب سخت (خرابی) و نویزهای حسگری مورد بررسی قرار می‌گیرند. با توجه به این واقعیت که مدل اندازه‌گیری در صورت بروز عیب سخت حسگری تغییر می‌کند، از مشاهده‌گرهای چندمدلی متعامل (IMM) برای تشخیص خرابی حسگرها استفاده می‌شود. مشاهده‌گرهای مورد استفاده با توجه به غیرخطی و گوسی بودن مدل‌های موقعیت و وضعیت، فیلترهای کالمن خنثی (UKF) هستند. به‌منظور کاهش تعداد فیلترهای موازی مورد استفاده در روش IMM پیشنهادی، زیرسیستم‌های وضعیت و موقعیت از یکدیگر دکوپله شده و برای هر زیرسیستم به صورت جداگانه IMM طراحی می‌شود. برای تشخیص عیب‌های عملگری از مشاهده‌گر ورودی ناشناخته (UIO) استفاده می‌شود که با تخمین دقیق ورودی و مقایسه آن مقدار معلوم می‌توان به وجود، نوع و اندازه عیب در آن پی برد و در نتیجه عیب پیشرانه‌ای را تشخیص داد. صحت روش پیشنهادی از طریق شبیه‌سازی در محیط سیمولینک مورد ارزیابی و مقایسه با روش‌های مشابه قرار می‌گیرد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| سیستم ماهواره؛ تشخیص عیب؛ فیلترهای چندمدلی متعامل؛ مشاهده‌گر ورودی ناشناخته | ||
| مراجع | ||
|
[1]
|
N. Sadeghzadeh-Nokhodberiz, J. Poshtan, “Loosely coupled fusion of camera and inertial sensors for distributed error compensation in strapdown inertial navigation system,” Transactions of the Institute of Measurement and Control, vol. 38, no. 11, 2016/11.
|
|
|
[2]
|
C. Masaru Pong, D. W. Miller, “Autonomous thruster failure recovery fo runderactuated spacecraft,” M.Sc. thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2010.
|
|
|
[3]
|
M. Abid, “Fault Detection in Nonlinear Systems: An Observer-based Approach,” PhD Dissertation, University of Duisburg-Essen, Duisburg-Essen, Germany, 2010.
|
|
|
[4]
|
E. Sobhani-Tehrani, K. Khorasani, “Fault diagnosis of nonlinear systems using a hybrid approach,” in Lecture Notes in Control and Information Sciences, Vol. 383, Heidelberg, Springer, 2009, pp. 21-49.
|
|
|
[5]
|
E.C. Larson, B.E. Parker, B.R. Clark, “Model-based sensor and actuator fault detection and isolation,” in American Control Conference, Anchorage, AK, USA, 2002.
|
|
|
[6]
|
K. Xiong, C. W. Chan, H. Y. Zhang, “Unscented kalman filter for fault detection,” in 16th Triennial World Congress, Prague, Czech Republic, 2005.
|
|
|
[7] ر. هاونگی, “ﻣﻮﻗﻌﯿﺖﯾﺎﺑﯽ رﺑﺎت ﺑﺮ اﺳﺎس ﻓﯿﻠﺘﺮ ذرهای ﺑﻬﺒﻮدﯾﺎﻓﺘﻪ ﺑﺎ ﻓﯿﻠﺘﺮ ﮐﺎﻟﻤﻦ ﮔﺮوﻫﯽ ﻫﻮﺷﻤﻨﺪ و گام MCMC,” مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز, دوره 46, شماره 4, صفحه 245-356، 1395. |
||
|
[8]
|
N. E. Cornejo, R. Amini, G. Gaydadjiev, "Model-based fault detection for the DELFI-N3XT attitude determination system," in IEEE Aerospace Conference, Big Sky, MT, 6-13 March 2010 .
|
|
|
[9]
|
F. N. Pirmoradi, F. Sassani, C. W. de Silva, "Fault detection and diagnosis in a spacecraft attitude determination system," Acta Astronautica, vol. 65, no. 5-6, pp. 710-729, 2009.
|
|
|
[10]
|
A. C. Louro, R. V. F. Lopes, H. K. Kuga, "Fault diagnose in the autonomy micro-satellite attitude determination using GPS and gyros," in 19th International Congress of Mechanical Engineering , Brasilia, DF, 5-9 Nov. 2007 .
|
|
|
[11]
|
R. Patton , F. Uppal, S. Simani, B. Polle, "Robust FDI applied to thruster faults of a satellite system," Control Eng Practice, vol. 18, no. 9, p. 1093–1109, 2010.
|
|
|
[12]
|
R. Fonod, D. Henry, C. Charbonnel, E. Bornschlegl, "A class of nonlinear unknown input observer for fault diagnosis: application to fault tolerant control of an autonomous spacecraft," in 10th UKACC International Conference on Control, Loughborough, UK, Jul 2014.
|
|
|
[13]
|
P. S. Maybeck, R. D. Stevens, “Reconfigurable flight control Via multiple model adaptive control methods,” IEEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems, vol. 27, no. 3, pp. 470-479, 1991.
|
|
|
[14]
|
J. K. Lim, C. G. Park, “Satellite fault detection and isolation scheme with modified adaptive fading EKF,” Journal of Electrical Engineering and Technology, vol. 9, no. 4, pp. 1401-1410, 2014.
|
|
|
[15]
|
N. Sadeghzadeh-Nokhodberiz, J. Poshtan, “Distributed interacting multiple filters for fault diagnosis of navigation sensors in a robotic system,” IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems, vol. PP, no. 99, pp. 1-11, 2016.
|
|
|
[16]
|
H. Curtis, Orbital mechanics for engineering students, Elsevier earospace engineering series, 3rd edition 2014.
|
|
|
[17]
|
M. D. Shuster, "A survey of attitude representations," Journal of the Astronautical Sciences, vol. 41, no. 4, p. 439–517, 1993.
|
|
|
[18]
|
N. Sadeghzadeh-Nokhodberiz, J. Poshatn, "Distributed strapdown inertial navigation system error and inertial sensory bias compensation," Majlesi Journal of Electrical Engineering, vol. 9, no. 2, pp. 27-35, 2015.
|
|
|
[19] ا. قنبری، مهران محبوب‌خواه، قادر کریمیان , “تعیین موقعیت عملگر نهایی یک ربات موازی چهار درجه آزادی با استفاده از روش بینایی ماشین,” مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز, دوره 46, شماره 4, صفحه 259-271، 1395. |
||
|
[20]
|
Y. Yang, "Spacecraft attitude determination and control: Quaternion based method," Annual Reviews in Control, vol. 36, p. 198–219, 2012.
|
|
|
[21]
|
N. Sadeghzadeh-Nokhodberiz, "Decentralized fault diagnosis in nonlinear large scale systems focusing on inertial navigation systems," PhD Dissertation, Iran University of Science & Technology, Tehran, Iran, 2014 (In Persian).
|
|
|
[22]
|
N. Sadaghzadeh N., J. Poshtan, A. Wagner, E. Nordheimer, E. Badreddin, "Cascaded Kalman and particle filters for photogrammetry based gyroscope drift and robot attitude estimation," ISA Transactions: The Journal of Automation, vol. 53, no. 2, p. 524–532, 2014.
|
|
|
[23]
|
D. Gebre-Egziabher, "Design and performance analysis of a low-cost aided dead reckoning navigator," ProQuest Dissertations And Theses, Stanford, 2002.
|
|
|
[24]
|
H. Khaloozadeh, A. Karsaz, "Modified input estimation technique for tracking manoeuvering targets," IET Radar, Sonar and Navigation, vol. 3, no. 1, pp. 30-41, 2009.
|
|
|
[25]
|
N. Sadeghzadeh-Nokhodberiz, J. Poshatn, "Belief consensus–based distributed particle filters for fault diagnosis of non-linear distributed systems," Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part I: Journal of Systems and Control Engineering, vol. 228, no. 3, p. 123–137, 2014.
|
|
|
[26]
|
N. Tudoroiu, K. Khorasani, "Satellite fault diagnosis using a bank of interacting Kalman filters," IEEE Tran. on aerospace and electronic systems, vol. 43, no. 4, pp. 1334-1350, 2007.
|
|
|
[27]
|
X. R. Li, "Engineer’s guide to variable-structure Multiple-Model estimation for tracking," in Multitarge-multisensor tracking: applications & advances, vol. III, Boston, MA, Artech House, 2000, pp. 499-567.
|
|
|
[28]
|
R. Kandepua, B. Fossa, L. Imsland, “Applying the unscented Kalman filter for nonlinear state estimation,” Journal of Process Control, vol. 18, no. 7-8, p. 753–768, 2008.
|
|
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 357
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 329