A novel real-time actuator failure detection algorithm is developed in this paper. Actuator fails when the input to the structure is different from the commanded one. Previous research has shown that one error function can be formulated for each actuator through interaction matrix method. For output without noise, non-zero values in the actuator functions indicate the instant failure of the actuator regardless the working status of other actuators. In this paper, it is further demonstrated that the actuator's error function coefficients will be directly calculated from the healthy input of the examined actuator and all outputs. Hence, the need for structural information is no longer needed. This approach is termed as direct method. Experimental results from a NASA eight bay truss show the successful application of the direct method for isolating and identifying the real-time actuator failure. Further, it is shown that the developed method can be used for real-time sensor failure detection.
Auto-Pilot System uses heading angle information via the position sensor and the rudder device to control the ship's direction. Most of the control logics are composed of the state estimation and control algorithms assuming that the measurement device and the actuator have no fault except the measurement noise. But such asumptions could bring the danger in real situation. For example, if the heading angle measuring device is out of order the control action based on those false position information could bring serious safety problem. In this study, the control system including improved method for processing the position information is applied to the Auto-Pilot System. To show the difference between general state estimator and F.D.F., BJDFs for the sensor and the actuator failure detection are designed and the performance are tested. And it is shown that bias error in sensor could be detected by state-augmented estimator. So the residual confined in the 2-dimension in the presence of the sensor failure could be unidirectional in output space and bias sensor error is much easier to be detected.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.30
no.4
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pp.8-16
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1993
Auto-Pilot System uses heading angle information via the position sensor and the rudder device to control the ship direction. Most of the control logics are composed of the state estimation and control algorithms assuming that the measurement device and the actuator have no fault except the measurement noise. But such asumptions could bring the danger in real situation. For example, if the heading angle measuring device is out of order the control action based on those false position information could bring serious safety problem. In this study, the control system including improved method for processing the position information is applied to the Auto-Pilot System. To show the difference between general state estimator and F.D.F., BJDFs for the sensor and the actuator failure detection are designed and the performance are tested. And it is shown that bias error in sensor could be detected by state-augmented estimator. So the residual confined in the 2-dim in the presence of the sensor failure could be unidirectional in output space and bias sensor error is much easier to be detected.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.10
no.3
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pp.216-224
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2004
In this paper we address reliable output feedback control problem for a class of linear systems with actuator/sensor failures. An output feedback control method is proposed which stabilizes the plant and guarantees $H_\inftyt$-norm constraint against all admissible actuator/sensor failures. The controller can be obtainer by solving some LMls that cover all failure cases. Effectiveness of this controller is validated via a numerical example. This paper addresses reliable output feedback control problem for a class of linear systems with actuator/sensor failures. An output feedback control method is proposed which stabilizes the plant and guarantees $H_\inftyt$-norm constraint against all admissible actuator/sensor failures. The controller can be obtained by solving some LMls that cover all failure cases. Effectiveness of this controller is validated via numerical example.
In this paper a neural network-based fault tolerant control system for aircraft sensor and actuator failures is considered. By exploiting flight dynamic relations a set of neural networks is constructed to detect sensor failure and give alternative signal for the faulty sensor. For actuator failures another set of neural networks is designed to perform fault detection, identification, and accomodation which returns the aircraft to a new stable trim. Integrated system is simulated to show the performance of the system with sensor and control surface failures.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.14
no.2
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pp.41-47
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1997
Fault diagnosis problem is currently a subject of extensive research in the control field. Although there are several works on the fault detection and isolation observers and the residual generators, those are con- cerned with only the detection of actuator failures or sensor failures. So, the perfect detection and isolation for the actuator and sensor failures is strongly required in the field of the practical applications. In this paper, a strategy of fault diagnosis using multiple proportional integral (PI) observers including the magnitude of actuator failures is provided. It is shown that actuator failures are detected and isolated perfectly by monitoring the integrated error between actual output and estimated output by a PI observer. Also in presence of complex actuator and sensor failures, these failures are detected and isolated by multiple PI observers.
In this paper, we present our analysis of tribological failure examples for an anti-lock brake system(ABS) in a car. The study range of this paper is to improve the quality of ABS system by analyzing with sensor, computer, actuator and oil lines. In the first example, the brake leak from hydraulic supply line in a caliper on the rear left side of the ABS hydraulic modulator. This produces the sponge phenomenon, where the car does not brake even when the driver operates the brake pedal. The hydraulic unit operating ABS is actuator that play role regulating drive condition according with the oil pressure supplied with wheel of a car. In the second example, the service man does not completely tighten the fixed bolt after repairing the car. This causes the ABS warning lamp to light up as the ABS wheel speed sensor cannot detect whether the ABS has been activated. In the third example, the ABS electronic control unit is separated from the soldered part of the inner circuit board. Consequently, the ABS fails in control because the ABS motor pump receives no-signal for the hydraulic unit. The wheel speed sensor has to large durability because of giving signal of acting condition to computer by detected the acceleration and deceleration of wheel of a car. In the fourth example, the ABS warning lamp lights up of when cracks propagate in the circuit board soldering part. The circuit of this computer is very important part for input and output the operating signal of system. Such failures can aggravate the durability of the ABS. Thus, the ABS needs to be optimized to eliminate malfunction phenomenon.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2005.05a
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pp.494-497
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2005
Direct velocity feedback (DVFB) control with a collocated distributed actuator and point sensor pair is known that it offers a good stability with high performance when the control strategy is applied at the suppression of structural vibration. Also decentralized control method introduced to offer to reduce implementaion effort and malfunction due to failure in sensors and actuators of control system has become an important position in DVFB. In this paper, the decentralized control is compared with centralized control in terms of vibrational velocity reduction in a clamped-clamped beam.
This note addresses the problem of reliable (equation omitted) output-feedback control design for linear systems with actuator and/or sensor failures. An output feedback control design is proposed which stabilizes the plant and guarantees an (equation omitted)-norm bound on at-tenuation of augmented disturbances including all admissible actuator/sensor failures. Based on the linear matrix inequality (LMI) approach, the output- feedback controller design method is constructed by formulating to LMIs that cover all failure cases. Ef-fectiveness of this controller is validated via a numerical example.
In this paper, a fault detection method for operator failures using the observation technique is proposed. The suggested algorithm is extended using the conventional sensor/actuator fault detection method. First, it is assumed that operator failure affects human work operations, as it is an external input signal. With this assumption, a human work model with operator failure is suggested. Second, an unknown input observer with proportional and integral gains is introduced. The characteristic of this observer of estimating an external signal without an exact input is shown, and the conditions for the detection of an operator failure are proposed. Finally, by simulating the container crane operations, it is verified that the observer can accurately detect an operator failure and estimate its magnitude from the given internal signal.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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