Идентификация дефектов в мехатронных системах, описываемых нестационарными моделями

Зуев Александр Валерьевич
к.т.н., доцент, Дальневосточный федеральный университет (ДВФУ), Институт мирового океана, Департамент автоматики и робототехники, доцент, 690922, Приморский край, г. Владивосток, о. Русский, п. Аякс, д. 10; Институт проблем морских технологий ДВО РАН (ИПМТ ДВО РАН), Лаборатория интеллектуальных информационных систем для морских роботов, в.н.с., 690091, г. Владивосток, ул. Суханова, д. 5а, тел.: +7(914)961-77-35, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID: 0000-0002-0934-6222

Жирабок Алексей Нилович
д.т.н., профессор, ДВФУ, профессор, 690922, Приморский край, г. Владивосток, о. Русский, п. Аякс, д. 10, тел.: +7(924)234-58-95, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID: 0000-0001-5927-7117

Филаретов Владимир Федорович
д.т.н., профессор, Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН (ИАПУ ДВО РАН), Лаборатория робототехнических систем, заведующий лабораторией, 690041, г. Владивосток, ул. Радио, д. 5, тел.: +7(423)226-69-43, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID: 0000-0001-8900-8081

Проценко Александр Анатольевич
ИПМТ ДВО РАН, Лаборатория интеллектуальных информационных систем для морских роботов, м.н.с., 690091, г. Владивосток, ул. Суханова, д. 5а, тел.: +7(914)674-70-64, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID: 0000-0002-0260-8031

Материал поступил в редакцию 21 сентября 2021 года.

Аннотация
В статье представлен новый метод идентификации дефектов в мехатронных системах, описываемых нестационарными нелинейными дифференциальными уравнениями, в присутствии возмущений. Для решения этой задач используются наблюдатели, работающие в скользящем режиме. Предлагаемый подход базируется на идее построения редуцированной (имеющей меньшую размерность) модели исходной системы, обладающей избирательной чувствительностью по отношению к дефектам и возмущению. Основной целью введения такой модели является возможность учета нестационарности системы. Изложенная теория иллюстрируется практическим примером.

Ключевые слова
Идентификация дефектов, нестационарные системы, наблюдатели.

Благодарности
Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (проект 20-38-70161), а также частично стипендией Президента РФ, СП-3252.2019.5.

DOI
10.31776/RTCJ.10106

Индекс УДК 
519.7

Библиографическое описание
Зуев А.В. Идентификация дефектов в мехатронных системах, описываемых нестационарными моделями / А.В. Зуев [и др.]  // Робототехника и техническая кибернетика. – Т. 10. - № 1. – Санкт-Петербург : ЦНИИ РТК. – 2022. – С. 55-63. – Текст : непосредственный.

Литература

1. Мироновский, Л. А. Фукнциональное диагностирование динамических систем / Л. А. Мироновский. — Москва : МГУ, ГРИФ, 1998. — 252 c. — Текст : непосредственный.
2. Уткин, В. И. Скользящие режимы и их применения в системах с переменной структурой / В. И. Уткин. — Москва : Наука, 1974. — 272 c. — Текст : непосредственный.
3. Жирабок, А. Н. Методы идентификации и локализации дефектов в линейных системах на основе скользящих наблюдателей / А. Н. Жирабок, А. В. Зуев, А. Е. Шумский // Известия РАН. Теория и системы управления. — 2019. — № 6. — С. 73-89. — Текст : непосредственный.
4. Жирабок, А. Н. Метод идентификации дефектов в нелинейных системах на основе скользящих наблюдателей / А. Н. Жирабок, А. В. Зуев, А. Е. Шумский // Известия РАН. Теория и системы управления. — 2021. — № 1. — С. 11-23.— Текст : непосредственный.
5. Edwards, C. On the Development of Discontinuous Observers / C. Edwards, S. Spurgeon // International Journal of Control. — 1994. — vol. 59. — P. 1211-1229. — Text : unmediated.
6. Yan, X. Nonlinear robust fault reconstruction and estimation using sliding mode observers / X. Yan, C. Edwards // Automatica. — 2007. — vol. 43. — P. 1605-1614. — Text : unmediated.
7. He, J. Fault reconstruction based on sliding mode observer for nonlinear systems / J. He, C. Zhang // Mathematical Problems in Engineering — 2012. — vol. 2012. — P. 1-22. — Text : unmediated.
8. Alwi, H. Fault tolerant control using sliding modes with on-line control allocation / H. Alwi, C. Edwards // Automatica. — 2008. — vol. 44. — P. 1859-1866. — Text : unmediated.
9. Zhirabok, A. Fault identification in underwater vehicle thrusters via sliding mode observers / A. Zhirabok, A. Zuev, V. Filaretov // International Journal of Applied Mathematics and Computer Science. — 2020. — vol. 30, no. 4. — P. 679-688. — Text : unmediated.
10. Chandra, K. Fault reconstruction for a quadrotor using an LPV sliding mode observer / K. Chandra, H. Alwi, C. Edwards // Proc. of 9th IFAC Symp. Safeprocess. — 2015. — P. 374-379. — Text : unmediated.
11. Floquet, T. On sliding mode observers for systems with unknown inputs / T. Floquet, C. Edwards, S. Spurgeon // International Journal of Adaptive Control and Signal Processing. — 2017. — vol. 21. — P. 638-56. — Text : unmediated.
12. Tan, С. Edwards С. Robust fault reconstruction using multiple sliding mode observers in cascade: development and design / С. Tan, С. Edwards // Proc. of 2009 American Control Conference. — 2009. — P. 3411-3416. — Text : unmediated.
13. Alwi, H. Sliding mode estimation schemes for incipient sensor faults / H. Alwi, C. Edwards, С. Tan // Automatica. — 2009. — vol. 45. — P. 1679-1685. — Text : unmediated.
14. Nonminimum phase switched systems: HOSM based fault detection and fault identification via Volterra integral equation / H. Rios, D. Efimov, J. Davila [et al] // International Journal of Adaptive Control and Signal Processing. — 2014. — vol. 28. — P. 1372-1397. — Text : unmediated.
15. Robust fault tolerant control design for nonlinear systems not satisfying matching and minimum phase conditions / R. Hmidi, A. Brahim, F. Hmida, A. Sellami // International Journal of Control, Automation and Systems. — 2020. — vol. 18. — P. 1-14. — Text : unmediated.
16. Wang, X. A novel sliding mode observer for state and fault estimation in systems not satisfying matching and minimum phase conditions / X. Wang, C. Tan, D. Zhou // Automatica. — 2017. — vol. 79. — P. 290-295. — Text : unmediated.
17. Зуев, А. В. Особенности создания комбинированных позиционно-силовых систем управления манипуляторами / А. В. Зуев, В. Ф. Филаретов // Известия РАН. ТиСУ. — 2009. — № 1. — С. 154-162. — Текст : непосредственный.

Полный текст статьи (pdf)