تعداد نشریات | 43 |
تعداد شمارهها | 1,275 |
تعداد مقالات | 15,735 |
تعداد مشاهده مقاله | 51,835,765 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 14,672,285 |
طراحی رؤیتگر مقاوم مد لغزشی مبتنی بر مدل فازی TS برای بازسازی عیب عملگر: روش تابع لیاپانوف غیرمربعی | ||
مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز | ||
مقاله 3، دوره 49، شماره 1 - شماره پیاپی 87، اردیبهشت 1398، صفحه 25-35 اصل مقاله (951.91 K) | ||
نویسندگان | ||
سمیرا اسدی؛ علیرضا خیاطیان* ؛ مریم دهقانی؛ نوید وفامند | ||
دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر - دانشگاه شیراز | ||
چکیده | ||
در این مقاله، یک رؤیتگر مد لغزشی برای بازسازی عیب عملگر در سیستمهای غیرخطی و در حضور اغتشاش خارجی، ارائه میگردد. در روش پیشنهادی، ابتدا سیستم غیرخطی با استفاده از مدل فازی تاکاگی-سوگنو با متغیرهای مقدم غیرقابل اندازهگیری، مدلسازی میشود. سپس، از یک رؤیتگر مد لغزشی جهت تخمین متغیرهای حالت و عیب عملگر استفاده میشود. درنهایت، با بهکارگیری تابع لیاپانوف غیرمربعی، پایداری سیستم و رؤیتگر اثبات میگردد. با اعمال معیار ، تأثیر مخرب اغتشاش خارجی بر روی تخمین حالتها حداقل میشود که منجر به تخمین دقیقتر عیب میگردد. همچنین، در سیستم بدون اغتشاش، تخمین حالتها و عیب بهصورت مجانبی به مقادیر حقیقی خود همگرا میشوند. در روند تحلیل پایداری سیستم و طراحی ضرایب رؤیتگر، تغییر مختصاتهایی مطرح میشوند که ماتریس انتقال یکی از آنها، از حل نامساویهای ماتریسی خطی بهدست میآید. راهکار پیشنهادی مزایای مختلفی نسبت به روشهای موجود دارد. اولاً، با بهکارگیری تابع لیاپانوف غیرمربعی، شرایط نامساویهای ماتریس خطی با محافظهکاری کمتری بهدست میآیند و در نتیجه، اغتشاش خارجی تأثیر کمتری بر بازسازی عیب خواهد داشت. دوماً، استفاده از رؤیتگر مد لغزشی حساسیت بازسازی عیب نسبت به عدمقطعیت و ورودیهای نامعلوم را از بین میبرد و علاوه بر تشخیص عیب، ساختار و اندازه آن را تعیین میکند. سوماً، با توجه به فرض غیرقابل اندازهگیریبودن متغیرهای مقدم، روش پیشنهادی برای دسته گستردهتری از سیستمهای غیرخطی، قابل اعمال است. نهایتاً، جهت نشاندادن کارایی روش پیشنهادی در مقایسه با روشهای اخیر، یک راکتور با تانک همزن پیوسته در نظر گرفته و شبیهسازی عددی انجام شده است. | ||
کلیدواژهها | ||
سیستم فازی تاکاگی-سوگنو؛ عیب عملگر؛ تابع لیاپانوف غیرمربعی؛ رؤیتگر مد لغزشی؛ نامساوی ماتریسی خطی؛ بازسازی و آشکارسازی مقاوم عیب؛ راکتور با تانک همزن پیوسته | ||
مراجع | ||
[1] W. Ao, Y. Song and C. Wen, “Adaptive robust fault tolerant control design for a class of nonlinear uncertain MIMO systems with quantization,” ISA Trans., vol. 68, pp. 63–72, May 2017. [2] H. Mekki, O. Benzineb, D. Boukhetala, M. Tadjine and M. Benbouzid, “Sliding mode based fault detection, reconstruction and fault tolerant control scheme for motor systems,” ISA Trans., vol. 57, pp. 340–351, Jul. 2015. [3] Q. Shen, B. Jiang and V. Cocquempot, “Fuzzy Logic System-Based Adaptive Fault-Tolerant Control for Near-Space Vehicle Attitude Dynamics With Actuator Faults,” IEEE Trans. Fuzzy Syst., vol. 21, no. 2, pp. 289–300, Apr. 2013. [4] Y. Zhang and J. Jiang, “Issues on Integration of Fault Diagnosis and Reconfigurable Control in Active Fault-Tolerant Control Systems,” IFAC Proc. Vol., vol. 39, no. 13, pp. 1437–1448, 2006. [5] منصور اوجاقی، ناصر یزدان دوست و شهریار گل محمدزاده، ”تشخیص عیب گردش روغن در یاتاقان لغزشی موتور القایی با استفاده از هارمونیکهای توان لحظهای“، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 46، شماره 4، صفحه7-17، زمستان 1395. [6] مرتضی خرّم کشکولی و مریم دهقانی، ”تشخیص، شناسایی و جداسازی عیب توربین گاز پالایشگاه دوم پارس جنوبی با استفاده از روشهای ترکیبی دادهکاوی، k-means، تحلیل مؤلفههای اصلی (PCA) و ماشین بردار پشتیبان (SVM) “، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، دوره 47، شماره 2، صفحه501-515، تابستان 1396. [7] S. Ahmadizadeh, J. Zarei and H. R. Karimi, “A robust fault detection design for uncertain Takagi–Sugeno models with unknown inputs and time-varying delays,” Nonlinear Anal. Hybrid Syst., vol. 11, pp. 98–117, Jan. 2014. [8] H. Alwi, C. Edwards and C. Pin Tan, Fault Detection and Fault-Tolerant Control Using Sliding Modes, London: Springer London, 2011. [9] M. Darouach, M. Zasadzinski and L. Boutat-Baddas, “Discussion on ”a comparison of sliding mode and unknown input observer for fault reconstruction”,” Eur. J. Control, vol. 12, no. 3, pp. 261–266, 2006. [10] S. Mobayen, “An LMI-based robust controller design using global nonlinear sliding surfaces and application to chaotic systems,” Nonlinear Dyn., vol. 79, no. 2, pp. 1075–1084, Jan. 2015. [11] S. Mobayen, “Fast terminal sliding mode controller design for nonlinear second-order systems with time-varying uncertainties,” Complexity, vol. 21, no. 2, pp. 239–244, Nov. 2015. [12] S. Mobayen, “An adaptive chattering-free PID sliding mode control based on dynamic sliding manifolds for a class of uncertain nonlinear systems,” Nonlinear Dyn., vol. 82, no. 1–2, pp. 53–60, Oct. 2015. [13] J. Yang, F. Zhu, X. Wang and X. Bu, “Robust sliding-mode observer-based sensor fault estimation, actuator fault detection and isolation for uncertain nonlinear systems,” Int. J. Control Autom. Syst., vol. 13, no. 5, pp. 1037–1046, Oct. 2015. [14] G. H. Yang and H. Wang, “Fault Detection and Isolation for a Class of Uncertain State-Feedback Fuzzy Control Systems,” IEEE Trans. Fuzzy Syst., vol. 23, no. 1, pp. 139–151, Feb. 2015. [15] Y. Zhao, J. Lam and H. Gao, “Fault Detection for Fuzzy Systems with Intermittent Measurements,” IEEE Trans. Fuzzy Syst., vol. 17, no. 2, pp. 398–410, Apr. 2009. [16] A. Salem, Z. Kardous, N. B. Braiek and J. Ragot, “On the state observer based stabilization of Takagi-Sugeno systems with immeasurable premise variables,” Int. J. Control Autom. Syst., vol. 10, no. 6, pp. 1153–1163, Dec. 2012. [17] S. Dhahri, A. Sellami and F. B. Hmida, “Robust H ∞ sliding mode observer design for fault estimation in a class of uncertain nonlinear systems with LMI optimization approach,” Int. J. Control Autom. Syst., vol. 10, no. 5, pp. 1032–1041, Oct. 2012. [18] D. Ichalal, B. Marx, J. Ragot and D. Maquin, “Advances in observer design for Takagi-Sugeno systems with unmeasurable premise variables,” Control & Automation (MED), 2012 20th Mediterranean Conference on. IEEE, 2012, pp. 848–853,. [19] L. Li, S. X. Ding, J. Qiu, Y. Yang and Y. Zhang, “Weighted Fuzzy Observer-Based Fault Detection Approach for Discrete-Time Nonlinear Systems via Piecewise-Fuzzy Lyapunov Functions,” IEEE Transactions on Fuzzy Systems, vol. 24, no. 6, pp. 1320–1333, Dec. 2016. [20] A. B. Brahim, S. Dhahri, F. B. Hmida and A. Sellami, “An H∞ sliding mode observer for Takagi–Sugeno nonlinear systems with simultaneous actuator and sensor faults An,” Int. J. Appl. Math. Comput. Sci., vol. 25, no. 3, pp. 547–559, 2015. [21] A. Ben Brahim, S. Dhahri, F. Ben Hmida and A. Sellami, “Simultaneous Actuator and Sensor Faults Reconstruction Based on Robust Sliding Mode Observer for a Class of Nonlinear Systems,” Asian J. Control, vol. 19, no. 1, pp. 362-371, Jan. 2017. [22] F. Pöschke, S. Georg and H. Schulte, “Fault reconstruction using a Takagi-Sugeno sliding mode observer for the wind turbine benchmark,” International Conference on Control (CONTROL), 2014, pp. 456–461. [23] A. Akhenak, M. Chadli, J. Ragot and D. Maquin, “Fault detection and isolation using sliding mode observer for uncertain Takagi-Sugeno fuzzy model,”16th Mediterranean Conference on Control and Automation, 2008, pp. 286–291. [24] D. Ichalal, B. Marx, J. Ragot and D. Maquin, “Simultaneous state and unknown inputs estimation with PI and PMI observers for Takagi Sugeno model with unmeasurable premise variables,” in 17th Mediterranean Conference on Control and Automation, 2009, pp. 353–358. [25] N. Vafamand, M. H. Asemani and A. Khayatiyan, “A robust L1 controller design for continuous-time TS systems with persistent bounded disturbance and actuator saturation,” Eng. Appl. Artif. Intell., vol. 56, pp. 212–221, Nov. 2016. [26] G. He, Y. Liu, J. Ji and W. Yu, “Observer-based scheme for fault estimation and robust tolerant control: An LMI approach,” in 2016 Chinese Control and Decision Conference (CCDC), 2016, pp. 3466–3471. [27] V. I. Utkin, Sliding Modes in Control and Optimization. Springer Science & Business Media, 2013. [28] V. Ghaffari, S. V. Naghavi and A. A. Safavi, “Robust model predictive control of a class of uncertain nonlinear systems with application to typical CSTR problems,” J. Process Control, vol. 23, no. 4, pp. 493–499, Apr. 2013. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 485 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 443 |