In this paper, an integrated design of fault detection, diagnosis and reconfigurable control tot multi-input and multi-output system is proposed. It is based on the interacting multiple model estimation algorithm, which is one of the most cost-effective adaptive estimation techniques for systems involving structural and/or parametric changes. This research focuses on the method to recover the performance of a system with failed actuators by switching plant models and controllers appropriately. The proposed scheme is applied to a fault tolerant control design for flight control system.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.6
no.4
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pp.254-260
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2000
This paper deals with the development of fault tolerant control for a nonlinear boiler system with noise and disturbance. The MCMBPC(Multivariable Constrained Model Based Predictive Control) is adopted for the control of the specific boiler turbin model. The fault detection and diagnosis are accomplished with the Kalman filter and two bias estimators. Once a fault is detected, two Bias estimators are driven to estimate the fault and to discriminate Process fault and sensor fault. In this paper, a fault tolerant control scheme combining MCMBPC with a fault compensation method based on the bias estimator is proposed. The proposed scheme has been applied to the nonlinear boiler system and shown a satisfactory performance through some simulations.
This paper outlines the basic concepts, approaches and research trends of fault diagnosis and fault tolerant control applied to industrial processes, facilities, and motor drives. The main role of fault diagnosis for industrial processes is to create effective indicators to determine the defect status of the process and then take appropriate measures against failures or hazadous accidents. The technologies of fault detection and diagnosis have been developed to determine whether a process has a trend or pattern, or whether a particular process variable is functioning normally. Firstly, data-driven based and model-based techniques were described. Secondly, fault detection and diagnosis techniques for industrial processes are described. Thirdly, passive and active fault tolerant control techniques are considered. Finally, major faults occurring in AC motor drives were listed, described their characteristics and fault diagnosis and fault tolerant control techniques are outlined for this purpose.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.9
no.2
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pp.107-116
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2003
This paper presents a systematic design methodology for fault tolerant controller against a fault in actuators and sensors of linear stochastic systems with uncertainties. The scheme is based on fault detection and diagnosis(isolation and estimation) using a bank of robust two-stage Kalman filters, and accommodation of the actuator fault by eigenstructure assignment and immediate compensation of the sensor's faulty measurement. In order to clarify the fault feature in test statistics of residual, noise reduction method is given by multi-scale discrete wavelet transform. The effectiveness of our approach Is shown via simulations for a VTOL(vertical take-off and landing) aircraft subjected to parameter variations, external disturbances, process and sensor noises.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.5
no.6
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pp.683-690
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1999
This paper deals with a fault-tolerant control method for robust control of RPV(Remotely Piloted Vehicle). To design the flight control system, the 6-DOF simulation program has been developed based on the dynamic model of RPV. A robust fault detection and diagnosis method proposed by Kwon et al. [8]-[10] is adopted to detect the actuator fault of RPV and to make the controller reconfiguration. The Hoo control method is applied to the flight control system. An integrated simulation for performance evaluation of the fault-tolerat\nt control system designed is performed via 6 DOF simulation and shows that the control system works even under the actuator fault.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers D
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v.51
no.6
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pp.241-251
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2002
The effect of sensor faults in direct torque control(DTC) based induction motor drives is analyzed and a new Instrument fault detection isolation scheme(IFDIS) is proposed. The proposed IFDIS, which operated in real-time, detects and isolates the incipient fault(s) of speed sensor and current sensors that provide the feedback information. The scheme consists of an adaptive gain scheduling observer as a residual generator and a special sequential test logic unit. The observer provides not only the estimate of stator flux, a key variable in DTC system, but also the estimates of stator current and rotor speed that are useful for fault detection. With the test logic, the IFDIS has the functionality of fault isolation that only multiple estimator based IFDIS schemes can have. Simulation results for various type of sensor faults show the detection and isolation performance of the IFDIS and the applicability of this scheme to fault tolerant control system design.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.4
no.5
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pp.666-673
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1998
To increase reliability and performance of an IMS(Intelligent Manufacturing System), fault tolerant control based on an accurate fault diagnosis is needed. In this paper, robot FDI(fault detection and identification) is proposed for IMS where the robot is controlled with state estimates of a nonlinear filter using a mathematical robot model. The Chi-square test and GLR(General likelihood ratio) test are applied for fault detection and fault size is estimated by a proposed bias filter. Performance of the proposed algorithm is tested by simulation for studies.
To increase reliability and performance of an IMS(Intelligent Manufacturing System), fault tolerant control based on an accurate fault diagnosis is needed. In this paper, robot FDI(fault detection and identification) is proposed for IMS where the robot is controlled with state estimates of a nonlinear filter using a mathematical robot model. The Chi-square distribution is applied fault detection and fault size is estimated by a proposed bias filter. Performance of the proposed algorithm is tested by simulation for studies.
Salehifar, Mehdi;Arashloo, Ramin Salehi;Eguilaz, Manuel Moreno;Sala, Vicent
Journal of Power Electronics
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v.15
no.1
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pp.131-145
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2015
The voltage-source inverters (VSI) supplying a motor drive are prone to open transistor faults. To address this issue in fault-tolerant drives applicable to electric vehicles, a new open transistor fault diagnosis (FD) method is presented in this paper. According to the proposed method, in order to define the FD index, the phase angle of the converter output current is estimated by a simple trigonometric function. The proposed FD method is adaptable, simple, capable of detecting multiple open switch faults and robust to load operational variations. Keeping the FD in mind as a mandatory part of the fault tolerant control algorithm, the FD block is applied to a five-phase converter supplying a multiphase fault-tolerant PM motor drive with non-sinusoidal unbalanced current waveforms. To investigate the performance of the FD technique, the fault-tolerant sliding mode control (SMC) of a five-phase brushless direct current (BLDC) motor is developed in this paper with the embedded FD block. Once the theory is explained, experimental waveforms are obtained from a five-phase BLDC motor to show the effectiveness of the proposed FD method. The FD algorithm is implemented on a field programmable gate array (FPGA).
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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