Diseño de observadores de entradas desconocidas aplicados al problema del diagnóstico de fallas

Abstract

The research presents a scheme based fault diagnosis Observer Unknown Tickets, UIO's (Unknown Input Observers). The proposed technique is based on the observation of error signals known as waste and uses the mathematical model of the system to observe. Residuals are obtained by comparing the actual output of the system with the estimated output of the observer, and its special feature is that the error vector has an asymptotic trend to zero regardless of the unknown inputs or disturbances. In the literature three essential steps for troubleshooting scheme listed. The first step is the detection of faults, that is, to know that a fault has occurred. The next step focuses on the isolation of faults, know where the fault (sensor, actuator) occurred. The last step corresponds to the identification of the fault where you should estimate the size, type and nature of the failure. The developed work focused on the first two steps, being for the exclusive insulation faults in sensors. UIO's design Robust and corresponding modification is presented to achieve isolation of faults. The algorithm was tested successfully presented by three dynamic simulation models represented in state space: The model of a hydraulic system of two tanks (SHDT), the model of a DC motor and the model of a system ¼ Suspension a bus. A system of fault detection for all insulation and additionally one for the case of SHDT and the suspension was obtained.

El trabajo de investigación presenta un esquema de diagnóstico de fallas basado en Observadores de Entradas Desconocidas, UIO’s (Unknown Input Observers). La técnica propuesta se basa en la observación de señales de error conocidas como residuos y utiliza el modelo matemático del sistema a observar. Los residuos se obtienen al comparar la salida real del sistema con la salida estimada del observador, y su característica especial es que su vector de error tiene una tendencia asintótica a cero sin considerar las entradas desconocidas o disturbios. En la literatura se señalan tres pasos esenciales para un esquema de diagnóstico de fallas. El primer paso trata la detección de las fallas, es decir, saber que una falla ha ocurrido. El siguiente paso se enfoca en el aislamiento de las fallas, saber dónde ocurrió la falla (sensor, actuador). El último paso corresponde a la identificación de la falla donde se debe estimar el tamaño, tipo y naturaleza de la falla. El trabajo desarrollado se enfocó a los dos primeros pasos, siendo el correspondiente al aislamiento exclusivo para fallas en sensores. Se presenta el diseño de UIO’s Robustos y su correspondiente modificación para lograr el aislamiento de las fallas. El algoritmo presentado se probó satisfactoriamente mediante simulación en tres modelos dinámicos representados en espacio de estado: El modelo de un Sistema Hidráulico de Dos Tanques (SHDT), el modelo de un Motor de CD y en el modelo de un Sistema de ¼ de Suspensión de un Autobús. Se obtuvo un esquema de detección de fallas para todos ellos y adicionalmente uno de aislamiento para el caso del SHDT y el de suspensión.