Aplicando Tolerancia a Fallas para la Implementación de Compensación de Saturación en Accionadores

Wilber Acuña-Bravo, Addison Ríos-Bolívar

Resumen

En esta contribución se presenta un método para la implementación práctica de sistemas de control con compensación de saturación en los actuadores. La técnica se aplica en sistemas lineales, tomando como base un mecanismo de diagnóstico y detección de fallas. Para ello, la saturación en los actuadores es considerada como una falla en el sistema de control, la cual es detectada y aislada mediante un banco de filtros de diagnóstico de fallas, cuyos residuos son utilizados para efectuar la compensación de la saturación, proporcionando un esquema de control tolerante a esta falla particular. Así, el método exhibe ciertas propiedades de robustez frente a cambios en el funcionamiento de los actuadores. Para la síntesis de los filtros de detección de fallas se propone un método derivado de las técnicas de control óptimo robusto en H_2/H_inf, basado en desigualdades lineales matriciales. Para verificar las propiedades de la técnica propuesta se presenta un ejemplo numérico.

Palabras clave

Control tolerante a fallas; compensación anti-windup; filtros de detección de fallas; desigualdades lineales matriciales

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Referencias

Acuña, W. and A. Ríos-Bolívar (2007). AW implementation using multifiltering for fault detection. In: Proc 9th WSEAS International Conference on Automatic Control, Modelling and Simulation (ACMOS ’07). Istanbul, Turkey. pp. 139–144.

Acuña, W. and A. Ríos-Bolívar (2008). H2/H∞ multiobjectives for fault detection in uncertain polytopic systems. In: 17th IFAC World Congress (Submitted). Seoul, Korea. p. CDROM.

Aström, K.J. and L. Rundqwist (1989). Integrator windup and how to avoid it. In: Proc. of the American Control Conference. pp. 1693–1698.

Beard, R.V. (1971). Failure accommodation in linear systems throught self-reorganization. PhD thesis. Mass. Inst. Technol.

Bernstein, D.S. and A.N. Michel (1995). A chronological bibliography on saturating actuators. Int. Journ. of Robust and Nonlinear Control 5(5), 375–380.

Blanke, M., M. Staroswiecki and N.E. Wu (2001). Concepts and methods in fault-tolerant control. In: Proc. of the American Control Conference. Vol. 4. Arlington, VA, USA. pp. 2606–2620.

Bokor, J. and G. Balas (2004). Detection filter design for lpv systems–a geometric approach. Automatica ´ 40, 511–518.

Casavola, A., D. Famularo, G. Franzè and M. Sorbara (2007). A fault detection, filter-design method for linear parametervarying systems. Proc IMechE. Part I: Journal of Systems and Control Engeneering 221, 865–873. Especial Issue on Fault Diagnosis and Fault-Tolerant Control.

Chilali, M. and P. Gahinet (1996). H∞ design with pole placement constraints: An LMI approach. IEEE Tran. Aut. Control 41(3), 358–367.

Gomes da Silva Jr., J.M. and S. Tarbouriech (2005). Antiwindup design with guaranteed regions of stability: An LMI approach. IEEE Tran. on Autom. Control 50(1), 106–111.

Grimm, G., J. Hatfield, I. Postlethwaite, A.R. Teel, M.C. Turner and L. Zaccarian (2003). Antiwindup for stable linear systems with input saturation: An LMI-based synthesis. IEEE Tran. on Autom. Control 48(9), 1509–1525.

Jones, H.L. (1973). Failure detection in linear systems. PhD thesis. Mass. Inst. Technol.

Kothare, M.V., P.J. Campo, M. Morari and C.N. Nett (1994). A unified framework for the study of anti-windup designs. Automatica 30(12), 1869–1883.

Maciejowski, J.M. (1989). Multivariable Feedback Design. Addison Wesley.

Massoumnia, M.-A. (1986). A geometric approach to the synthesis of failure detection filters. IEEE Trans. On Autom. Control 31(9), 839–846.

Niemann, H.H. and J. Stoustrup (1998). Multiobjective design techniques applied to fault detection and isolation. In: Proc. of the 1998 American control Conference. Philadelphia. pp. 2022–2026.

Patton, R.J. (1997). Fault-tolerant control systems: The 1997 situation. In: Proc. of The 3th Symposium on Fault Detection, Supervision and Safety for Technical Processes (SAFEPROCESS’97). Hull University. pp. 1033–1054.

Ríos-Bolívar, A. (2001). Sur la Synthèse de Filtres de Détection de Défaillances. PhD thesis. Université Paul Sabatier. Toulouse.

Ríos-Bolívar, A. and G. García (2001). Robust filters for fault detection and diagnosis: An H∞ optimization approach. In: 6th European Control Conference. Porto - Portugal. pp. 132– 137.

Ríos-Bolívar, A. and G. García (2005). Robust filters for fault detection: An LMI control setting. Rev. Tecnica de la Universidad del Zulia 28(3), 189–199.

Ríos-Bolívar, A. and W. Acuña (2006). FTC usando FDI robusta y compensación AW. In: Proc. of the XII Latin-American Congress on Automatic Control. Vol. 1. Salvador, Brazil. pp. 192–197.

Ríos-Bolívar, A. and W. Acuña (2007). Implementation of AW compensation based-on multifiltering for fault diagnosis. In: 15th IEEE Mediterranean Conference on Control and Automation. Athens, Greece. p. CDROM.

Scherer, C. (1990). The Riccati Inequality and State-Space H∞-optimal Control. PhD thesis. Universitat Wurzburg.

Scherer, C., P. Gahinet and M. Chilali (1997). Multiobjective output feedback control via LMI optimization. IEEE Tran. Aut. Control 42(7), 896–911.

Weng, A., R.J. Patton and P. Cui (2007). Active fault-tolerant control of a double inverted pendulum. Proc IMechE. Part I: Journal of Systems and Control Engeneering 221, 895– 904. Especial Issue on Fault Diagnosis and Fault-Tolerant Control.

Wu, F. and B. Lu (2004). Anti-windup control design for exponentially unstable LTI systems with actuator saturation. Systems & Control Letters 52, 305–322.

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