In this paper we propose an input/output model based fault diagnosis method to detect and isolate single faults in the robot arm control system. The proposed algorithm is functionally composed of three main parts-parameter estimation, fault detection, and isolation, When a change in the system occurs, the errors between the system output and the estimated output cross a predetermined threshold, and once a fault in the system is detected, and in this zone the estimated parameters are transferred to the fault classifier by ART2(adaptive resonance theory 2) neural network for fault isolation. Since ART2 neural network is an unsupervised neural network fault classifier does not require the knowledge of all possible faults to isolate the faults occurred in the system. Simulations are carried out to evaluate the performance of the proposed ...
Proceedings of the Korea Society for Industrial Systems Conference
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1997.11a
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pp.417-433
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1997
A real-time operating system has focused primary on techniques to minimize processing time, with a secondary emphasis on system reliability issues. Conversely, fault-tolerant system has concentrated on using recourse and information redundancy to maximize the availability and reliability of the system, with a lesser emphasis on performance. We have developed a fault-tolerant and real-time operations system which support a powerful concurrent runtime environment under the above requirements. In this paper, we present an overview of real-time systems, design and implementation of a duplex architecture using advanced concepts and technologies such as fast " fault detection", "fault isolation" and "fault recovery" Because the duplex architecture has two dentical hardware elements and has several recovery steps and hierarchy to facilitate a fast recovery which must be proceeded by a prompt fault detection and isolation. Thus it makes possible to minimize the overhead of the systems including hardware and software and guarantee the service continuity of he systems.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.8
no.11
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pp.928-934
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2002
A natural way to cope with fault tolerant control (FTC) problems is to modify the control parameters according to an online identification of the system parameters when a fault occurs. However. due to not only difficulties Inherent to the online multivariable identification in closed-loop systems, such as modeling errors, noise or the lack of excitation signals, but also long time requirement to identify the post-fault system and implemeutation of control problems during the identification process, we propose an alternative approach based on the observer-based fault detection and isolation (FDI) and model reference adaptive control (MRAC). The proposed robust fault diagnosis method is based on a bank of observers. We also propose a model reference adaptive control with changeable reference models according to the occurred faults. Simulation results of a flight control example show the validity and applicability of the proposed algorithms.
Recent studies have discovered that a conventional passive isolation system may suffer from an excessive isolator displacement when subjected to a near-fault earthquake that usually has a long-period velocity pulse waveform. Semi-active isolation using variable friction dampers (VFD), which requires a suitable control law, may provide a solution to this problem. To control the VFD in a semi-active isolation system more efficiently, this paper investigates experimentally the possible use of a control law whose control logic is similar to that of the anti-lock braking systems (ABS) widely used in the automobile industry. This ABS-type controller has the advantages of being simple and easily implemented, because it only requires the measurement of the isolation-layer velocity and does not require system modeling for gain design. Most importantly, it does not interfere with the isolation period, which usually decides the isolation efficiency. In order to verify its feasibility and effectiveness, the ABS-type controller was implemented on a variable-friction isolation system whose slip force is regulated by an embedded piezoelectric actuator, and a seismic simulation test was conducted for this isolation system. The experimental results demonstrate that, as compared to a passive isolation system with various levels of added damping, the semi-active isolation system using the ABS-type controller has the better overall performance when both the far-field and the near-fault earthquakes with different PGA levels are considered.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.37
no.12
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pp.1225-1231
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2009
One reaction wheel cluster of satellite usually has four reaction wheels. Each wheel is not arranged parallel to the attitude axis of satellite. Therefore, if one reaction wheel is broken, it is very hard to isolate the fault except using the sensors of wheel itself. In this paper, the isolator of satellite reaction wheel cluster is designed. Using a dual filter, FDP(Fault Detection Parameter) is made to detect fault, and using a multi-hypothesis extended Kalman filter, fault isolation of wheel cluster is done. We verify the improvement of isolation performance of wheel cluster by simulation with 4-reaction wheel cluster.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.20
no.7
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pp.706-712
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2014
The inverters used to drive Brushless DC motors (BLDC) include switching devices such as FETs and the faults in FETs cause severe performance degradation in systems where a BLDC acts as actuator. This paper presents a fault detection and isolation method for the FETs of an inverter for BLDC motor control systems, which is based on the EKF (Extended Kalman filter). Firstly, an equivalent circuit model for a BLDC motor plus its inverter system was derived. Secondly, a state-space equation was established, where the on-resistance of the FETs is expressed as a state variable and the EKF equation estimates the on-resistance. If the estimated resistance differs greatly from the known value, it can be asserted that there is a fault on that FET. Thirdly, the local convergence of the established EKF was proved. Finally, through the experiments, the performance of the proposed method was verified. The results show that the on-resistance is estimated close to the value specified in the FET data sheet in normal operation, whereas the estimated resistance is a much larger value than the normal one in case an FET fault occurs. Therefore, it is confirmed that the proposed fault detection and isolation method works appropriately in real systems.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers A
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v.48
no.1
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pp.52-60
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1999
This paper deals with a fault detection and isolation scheme for a DC motor driven centrifugal pump system. The emphasis is placed on the design and implementation of the residual generatorm, based on parity relation, that provides decision logic unit with residuals that will be further processed to detect and isolate three important faults in the system;brush fault, impeller fault, and the speed sensor fault. Two process faults are modelled as multiplicative type faults, while the sensor fault as an additive one. With multiplicative fault, the implementation of the residual generator needs the time varying transformation matrix that must be computed on-line. Typical implementation methods lack in generality because only a numerical approximation around the assumed fault levels is employed. In this paper, a new implementation method using well tranined neural network is proposed to improve the generality of the residual generator. Application results show that the fault detection and isolation scheme with the proposed residual generator effectively isolates three major faults in the centrifugal pump system even with a wide range of fault magnitude.
GPS is widely used for outdoor positioning in many applications. But it is not suitable for positioning in an obstacle environment such as urban area, tunnels and so on, due to variable signal level. So new technology of the positioning is required to provide the consistent error level regardless of any changes in any environment. Abrupt changes of GPS signal can be detected by various fault detection and isolation methods. Conventional FDI (Fault Detection and Isolation) methods are categorized into two approaches. One approach is the snapshot method that uses measurements only at present step. The other approach is the filtering method that uses measurements stacked from previous step to present step. The FDI result of the snapshot method can be considered reliable independently with previous results and the FDI result of the filtering method is more reliable and detection time is a little longer. Therefore combining approach of two methods is proposed for increasing FDI performance in this paper. Three approaches that are the snapshot method, the filtering method and the combining method are compared to show the probability of correct FDI in simulations. The combining approach presents best result of FDI among them and shows the consistent accuracy irrespective of any changes in outdoor environment.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.39
no.1
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pp.24-32
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2002
This paper is concerned with the fault diagnosis for stuck-at faults of a multistage interconnection network(MIM) which is a kind of interconnection networks in multicomputer systems. Up to the present, a fault diagnosis scheme has dealt with a fault model of all types, which results in complicated algorithms. In the literature, it is shown that a number of steps and computation are required for the fault detection and isolation algorithms for a class of MINs. In this paper, we propose a simple and easily implementable algorithm for the detection and isolation of the stuck-at fault in MIM. specifically, we develope an at algorithm for the isolation of the source fault in switching elements whenever tile stuck-at fault is detected in MINs. After all, the proposed algorithm is illustrated by an example of 16$\times$16 baseline networks of MINs.
Near-fault ground motions are characterized by high values of the ratio between the peak of vertical and horizontal ground accelerations, which can significantly affect the nonlinear response of a base-isolated structure. To check the effectiveness of different base-isolation systems for retrofitting a r.c. framed structure located in a near-fault area, a numerical investigation is carried out analyzing the nonlinear dynamic response of the fixed-base and isolated structures. For this purpose, a six-storey r.c. framed building is supposed to be retrofitted by insertion of an isolation system at the base for attaining performance levels imposed by current Italian code in a high-risk seismic zone. In particular, elastomeric (e.g., high-damping-laminated-rubber bearings, HDLRBs) and friction (e.g., steel-PTFE sliding bearings, SBs, or friction pendulum bearings, FPBs) isolators are considered, with reference to three cases of base isolation: HDLRBs acting alone (i.e., EBI structures); in-parallel combination of HDLRBs and SBs (i.e., EFBI structures); FPBs acting alone (i.e., FPBI structures). Different values of the stiffness ratio, defined as the ratio between the vertical and horizontal stiffnesses of the HDLRBs, sliding ratio, defined as the global sliding force divided by the maximum sliding force of the SBs, and in-plan distribution of friction coefficient for the FPs are investigated. The EBI, EFBI and FPBI base-isolation systems are designed assuming the same values of the fundamental vibration period and equivalent viscous damping ratio. The nonlinear dynamic analysis is carried out with reference to near-fault earthquakes, selected and scaled on the design hypotheses adopted for the test structures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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