Diagnosis of Uncertain Systems with Arbitrary Relative Degree and Unknown Input

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Рассматривается проблема обнаружения дефектов датчиков и приводов для класса многоканальных систем с произвольной относительной степенью. Разработанное решение основано на синтезе наблюдателей, инвариантных по отношению к входному сигналу. Предложена модификация, обеспечивающая задаваемое разработчиком время сходимости, основанная на методе динамического расширения регрессора и схеме Крессельмейера. Полученное решение развито на класс систем с параметрическими неопределенностями. Приведены результаты моделирования, иллюстрирующие работоспособность предложенного подхода.

About the authors

A. A Margun

Университет ИТМО; ИПМаш РАН

Email: alexeimargun@gmail.com
канд. техн. наук Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Van Huan Bui

Университет ИТМО

Email: buinguyenkhanh201095@gmail.com
Санкт-Петербург

A. A Bobtsov

Университет Ханчжоу Дяньцзы; Университет ИТМО; ИПМаш РАН

Email: bobtsov@mail.ru
д-р техн. наук Ханчжоу, Китай; Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

References

  1. Кулик А.С., Рубанов В.Г., Соколов Ю.Н. Синтез систем, приспосабливающихся к изменениям параметров элементов и их отказам // АиТ. 1978. № 1. С. 96–107.
  2. Patton R.J., Chen J. Observer-based fault detection and isolation: Robustness and applications // Control Engineering Practice. 1997. V. 5. No. 5. P. 671–682.
  3. Isermann R. Supervision, fault-detection and fault-diagnosis methods, An introduction // Control Engineering Practice. 1997. V. 5. No. 5. P. 639–652.
  4. Жирабок А.Н., Зуев А.В., Сергиенко О.Ю., Шумский А.Е. Идентификация дефектов в нелинейных динамических системах и их датчиках на основе скользящих наблюдателей // АиТ. 2022. № 2. С. 63–89.
  5. Hou M., Muller P.C. Design of Observers for Linear Systems with Unknown Inputs // IEEE. Trans. Autom. Control. 1992. V. 36. No. 6. P. 871–875.
  6. Warrad B., Boubaker O. Design of Unknown Input Observers for Linear Systems with State and Input Delays // 15th International Multi-Conference on Systems, Signals & Devices (SSD). 2018. P. 1–5.
  7. Буй В., Маргун А.А., Бобцов А.А. Синтез наблюдателя переменных состояния и синусоидального возмущения для линейной нестационарной системы с неизвестными параметрами // Изв. ВУЗов. Приборостроение. 2024. T. 67. № 3. С. 209–219.
  8. Буй В., Маргун А.А., Бобцов А.А. Синтез наблюдателя, обеспечивающего финитную оценку состояния по выходу // Мехатроника, автоматизация, управление. 2024. T. 25. № 2. С. 65–71.
  9. Chen W., Saif M. Fault detection and isolation based on novel unknown input observer design // 2006 American Control Conference. 2006. P. 6.
  10. Duan G.-R., Patton R.J. Robust fault detection using Luenberger-type unknown input observers – a parametric approach // Int. J. Syst. Sci. 2001. V. 32. No. 4. P. 533–540.
  11. Xu F., Tan J., Wang X., Puig V., Liang B., Yuan B. A novel design of unknown input observers using set-theoretic methods for robust fault detection // 2016 American Control Conference (ACC). 2016. P. 5957–5961.
  12. Zarei J., Poshtan J. Design of Nonlinear Unknown Input Observer for Process Fault Detection // Indust. Engineer. Chemisr. Res. 2010. V. 49. No. 22. P. 11443–11452.
  13. Duan G.R., Howe D., Patton R.J. Robust fault detection in descriptor linear systems via generalized unknown input observers // Int. J. Syst. Sci. 2002. V. 33. No. 5. P. 369–377.
  14. Zhou M., Wang Z., Shen Y. Fault Detection and Isolation Method Based on H,H∞ Unknown Input Observer Design in Finite Frequency Domain // Asian J. Control. 2017. V. 19. P. 1777–1790.
  15. Bui V.H., Margun A.A., Kremlev A.S. Detection and isolation of sensor faults under external disturbances // 8th International Conference on Control, Decision, and Information Technologies (CoDIT). 2022. P. 1255–1260.
  16. Ichalal D., Mammar S. On Unknown Input Observers for LPV Systems // IEEE Transact. Indust. Electron. 2015. V. 69. No. 9. P. 5870–5880.
  17. Floquet T., Edwards C., Spurgeon S.K. On sliding mode observers for systems with unknown inputs // Int. J. Adaptiv. Control Signal Proc. 2007. V. 21. No. 8. P. 638–656.
  18. Wang X., Tan C., Liu L., Qi Q. A novel unknown input interval observer for systems not satisfying relative degree condition // Int. J. Robust Nonlin. 2021. V. 31. P. 2762–2782.
  19. Coutinho P., Bessa I., Xie W., Nguyen A., Palhares R. A sufficient condition to design unknown input observers for nonlinear systems with arbitrary relative degree // Int. J. Robust Nonlin. 2022. V. 52. No. 15. P. 8331–08348.
  20. Margun A.A., Bui V.H., Bobtsov A.A., Efimov D.V. State estimation for a class of nonlinear time-varying uncertain system under multiharmonic disturbance // arXiv:2407.18987, 2024.
  21. Ortega R., Aranovskiy S., Pyrkin A., Astolfi A., Bobtsov A. New results on parameter estimation via dynamic regressor extension and mixing: Continuous and discrete-time cases // IEEE. Transact. Autom. 2020. V. 66. No. 5. P. 2265–2272.
  22. Korotina M., Aranovskiy S., Ushirobira R., Efimov D., Wang J. A note on fixed-and discrete-time estimation via the DREM method // hal-03746920. 2022.
  23. Khac T.N., Vlasov S., Pyrkin A. Parameters estimation of multi-sinusoidal signal in finite-time // Cybernet. Phys. 2022. V. 11. No. 2. P. 74–81.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 The Russian Academy of Sciences