This paper presents a fault detection and isolation(FDI) scheme for a nonlinear systems with a actuator and sensor faults. A residual generator based on the observer model generate the information for a fault detection. The proposed fault estimators are activated for a fault isolation and applied to estimate the time-varying lumped faults(model uncertainty + fault). but a fault estimator error dose not converge to zero since the derivative of lumped fault is not zero. Then the fuzzy neural network(FNN) is used to estimate the fault estimator error. Simulation results are presented to illustrate the effectiveness and the applicability of the approaches proposed.
Choi, Ji-Hoon;Oh, Sang Heon;Kim, Hyo Seok;Lee, Yong Woo
Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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제1권1호
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pp.35-43
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2012
The UGV is one of the special field robot developed for mine detection, surveillance and transportation. To achieve successfully the missions of the UGV, the accurate and reliable navigation data should be provided. This paper presents design and implementation of multi-sensor-based open architecture integrated navigation for localization of UGV. The presented architecture hierarchically classifies the integrated system into four layers and data communications between layers are based on the distributed object oriented middleware. The navigation manager determines the navigation mode with the QoS information of each navigation sensor and the integrated filter performs the navigation mode-based data fusion in the filtering process. Also, all navigation variables including the filter parameters and QoS of navigation data can be modified in GUI and consequently, the user can operate the integrated navigation system more usefully. The conventional GPS/INS integrated system does not guarantee the long-term reliability of localization when GPS solution is not available by signal blockage and intentional jamming in outdoor environment. The presented integration algorithm, however, based on the adaptive federated filter structure with FDI algorithm can integrate effectively the output of multi-sensor such as 3D LADAR, vision, odometer, magnetic compass and zero velocity to enhance the accuracy of localization result in the case that GPS is unavailable. The field test was carried out with the UGV and the test results show that the presented integrated navigation system can provide more robust and accurate localization performance than the conventional GPS/INS integrated system in outdoor environments.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제13권3호
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pp.398-404
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2012
A fault detection process is necessary for high integrity systems like satellites, missiles and aircrafts. Especially, the satellite has to be expected to detect faults autonomously because it cannot be fixed by an expert in the space. Faults can cause critical errors to the entire system and the satellite does not have sufficient computation power to operate a large scale fault management system. Thus, a fault detection method, which has less computational burden, is required. In this paper, we proposed a modified PCA (Principal Component Analysis) as a powerful fault detection method of redundant IMU (Inertial Measurement Unit). The proposed method combines PCA with the parity space approach and it is much more efficient than the others. The proposed fault detection algorithm, modified PCA, is shown to outperform fault detection through a simulation example.
This paper considers a decentralized multiple faults detection and isolation (FDI) scheme for reconfigurable manipulators. Inspired by their modularization property, a global sliding mode (GSM) based stable adaptive fuzzy decentralized controller is investigated for the system in fault free, while for the system suffering from multiple faults (actuator fault and sensor fault), the decentralized sliding mode observer (DSMO) is employed to detect their occurrence. Hereafter, the time and location of faults can be determined by a fault isolation scheme via a bank of DSMOs. Finally, the effectiveness of the proposed schemes in controlling, detecting and isolating faults is illustrated by the simulations of two 3-DOF reconfigurable manipulators with different configurations successfully.
We consider a problem of application of analytical redundancy to engine synchronization process of spark ignition engines, which is critical to timing for every ECU process including ignition and injection. The engine synchronization process we consider here is performed using the pulse signal obtained by the revolution of crankshaft trigger wheel (CTW) coupled to crank shaft. We propose a discrete-time linear model for the signal, for which we construct FDI (Fault Detection & Isolation) system consisting residual generator and threshold based on linear observer.
The main contribution of this work is the design of a field programmable gate array (FPGA) based ARX-Laguerre proportional-integral observation (PIO) system for fault detection and identification (FDI) in a multi-input, multi-output (MIMO) nonlinear uncertain dynamical robot manipulators. An ARX-Laguerre method was used in this study to dynamic modeling the robot manipulator in the presence of uncertainty and disturbance. To address the challenges of robustness, fault detection, isolation, and estimation the proposed FPGA-based PI observer was applied to the ARX-Laguerre robot model. The effectiveness and accuracy of FPGA based ARX-Laguerre PIO was tested by first three degrees of the freedom PUMA robot manipulator, yielding 6.3%, 10.73%, and 4.23%, average performance improvement for three types of faults (e.g., actuator fault, sensor faults, and composite fault), respectively.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제5권3호
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pp.329-336
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2007
This paper considers a fault accommodation problem for inertial navigation systems (INS) that have redundant inertial sensors such as gyroscopes and accelerometers. It is wellknown that the more sensors are used, the smaller the navigation error of INS is, which means that the error covariance of the position estimate becomes less. Thus, when it is decided that double faults occur in the inertial sensors due to fault detection and isolation (FDI), it is necessary to decide whether the faulty sensors should be excluded or not. A new accommodation rule for double faults is proposed based on the error covariance of triad-solution of redundant inertial sensors, which is related to the navigation accuracy of INS. The proposed accommodation rule provides decision rules to determine which sensors should be excluded among faulty sensors. Monte Carlo simulation is performed for dodecahedron configuration, in which case the proposed accommodation rule can be drawn in the decision space of the two-dimensional Cartesian coordinate system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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