• 전기전자학회논문지
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• 제25권3호
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• pp.548-555
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• 2021

본 논문에서는 산업 공정, 설비 및 모터 드라이브에 적용되는 고장 진단 및 고장 허용 제어 기술의 기본 개념, 접근법과 연구 동향에 대해서 개괄적으로 기술하였다. 산업 공정을 위한 고장 진단의 주요 역할은 공정의 결함 상태를 파악할 수 있는 효과적인 지표를 만든 후 고장이나 위험한 사고에 대해 적절한 조치를 취하는 것이다. 산업 공정에 패턴이 있는지 특정 프로세스 변수가 정상적으로 동작하는지 확인하기 위해 많은 고장 검출 및 진단 기법이 개발되었다. 먼저 본 논문에서는 데이터 기반 기법과 모델 기반 기법에 대하여 살펴본다. 두 번째로 산업 공정을 위한 고장 검출 및 진단 기법을 살펴본다. 세 번째로 수동형 및 능동형 고장 허용 제어 기법을 살펴본다. 마지막으로 AC 모터 드라이브에서 발생하는 주요 고장을 열거, 그 특성을 살펴보고 이를 위한 고장 진단 및 고장 허용 제어 기술을 살펴본다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제12권2호
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• pp.886-889
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• 2017

An active Fault Tolerant Model Predictive Control (FTMPC) using Fuzzy scheduler is developed. Fault tolerant Control (FTC) system stages are broadly classified into two namely Fault Detection and Isolation (FDI) and fault accommodation. Basically, the faults are identified by means of state estimation techniques. Then using the decision based approach it is isolated. This is usually performed using soft computing techniques. Fuzzy Decision Making (FDM) system classifies the faults. After identification and classification of the faults, the model is selected by using the information obtained from FDI. Then this model is fed into FTC in the form of MPC scheme by Takagi-Sugeno Fuzzy scheduler. The Fault tolerance is performed by switching the appropriate model for each identified faults. Thus by incorporating the fuzzy scheduled based FTC it becomes more efficient. The system will be thereafter able to detect the faults, isolate it and also able to accommodate the faults in the sensors and actuators of the Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR) process while the conventional MPC does not have the ability to perform it.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제17권11호
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• pp.1102-1111
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• 2007

The theory for a fault-tolerant control of homopolar magnetic bearings is developed. New coil winding law is utilized such that control fluxes are isolated for an 8-pole homopolar magnetic bearing. Decoupling chokes are not required for the fault tolerant magnetic bearing since C-core fluxes are isolated. If some of the coils or power amplifiers suddenly fail, the remaining coil currents change via a distribution matrix such that the same magnetic forces are maintained before and after failure. Lagrange multiplier optimization with equality constraints is utilized to calculate the optimal distribution matrix that maximizes the load capacity of the failed bearing. Some numerical examples of distribution matrices are provided to illustrate the theory. Simulations show that very much the same dynamic responses (orbits or displacements) are maintained throughout failure events while currents and fluxes change significantly.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.125-133
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• 2016

In this paper, we propose a real-time fault monitoring and dual system design of the countdown time-generating system, which is the main component of the mission control system. The countdown time-generating system produces a countdown signal that is distributed to mission control system devices. The stability of the countdown signal is essential for the main launch-related devices because they perform reserved functions based on the countdown time information received from the countdown time-generating system. Therefore, a reliable and fault-tolerant design is required for the countdown time-generating system. To ensure system reliability, component devices should be redundant and faults should be monitored in real time to manage the device changeover from Active mode to Standby mode upon fault detection. In addition, designing different methods for mode changeover based on fault classification is necessary for appropriate changeover. This study presents a real-time fault monitoring and changeover system, which is based on the dual system design of countdown time-generating devices, as well as experiment on real-time fault monitoring and changeover based on fault inputs.

• 정보처리학회논문지A
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• 제15A권6호
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• pp.309-316
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• 2008

대공방어용 임무지향 교전통제 컴퓨터는 장시간 동안 임무의 중단없이 방어 임무를 수행하여야 하며, 복잡한 내장형 임무 소프트웨어를 탑재하는 컴퓨터에는 대공방어 임무의 특성상 확실성과 안정성 및 신뢰성을 보장하여야 한다. 구현된 임무지향 교전통제 컴퓨터에서 임무수행의 확실성과 안정성은 4 장의 프로세서로 구성되는 분산 컴퓨터 아키텍처에 의해 보장되며, 신뢰도는 분산 구조의 컴퓨터에 저비용의 능동 예비 이중화(ASR) 고장감내 기법을 적용하여 보장되도록 하였다. 소프트웨어적인 능동 예비 이중화 고장감내 기법은 높은 신뢰도와 신속한 고장복구 성능을 가지는 교전통제 컴퓨터를 저비용으로 구현하므로 대공방어용 컴퓨터에 매우 적합한 기법이다. 본 논문은 능동 예비 이중화 고장감내 기법의 메커니즘과 성능분석에 대해 기술하고, 교전통제 컴퓨터에 ASR 기법과 하드웨어적인 DMR 및 TMR 고장감내 기법을 적용한 경우의 MTBF, 신뢰도, 가용성 및 저비용성을 비교분석하였다. ASR 기법은 72 시간의 임무 시간에 대하여 TMR과 유사한 임무 신뢰도를 제공하며, 저비용의 구현이 가능하므로 교전통제 임무지향 컴퓨터의 고장감내 기법으로 최적인 것으로 분석되었다.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제26권2_1호
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• pp.231-238
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• 2023

This paper develops the theory for a novel fault-tolerant, permanent magnet biased, 6-active-pole, homopolar magnetic bearing. The Lagrange Multiplier optimization with equality constraints is utilized to calculate the optimal distribution matrices for the failed bearing. some numerical examples of distribution matrices are provided to illustrate the new theory. Simulations show that very much the same dynamic responses (orbits or displacements) are maintained throughout failure events (up to any combination of 3 coils failed for the 6 pole magnetic bearing) while currents and fluxes change significantly. The overall load capacity of the bearing actuator is reduced as coils fail. The same magnetic forces are then preserved up to the load capacity of the failed bearing.

• KSTLE International Journal
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• 제4권2호
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• pp.37-42
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• 2003

One of the obstacles for a magnetic bearing to be used in the wide range of industrial applications is the failure modes associated with magnetic bearings, which we don't expect for conventional passive bearings. These failure modes include electric power outage, power amplifier faults, position sensor faults, and the malfunction of controllers. Fault-tolerant magnetic bearing systems have been proposed so that the system can operate in spite of some faults in the system. In this paper, we designed a fault-tolerant magnetic bearing system for a turbo-molecular vacuum pump. The system can cope with the actuator/amplifier faults which are the most common faults in a magnetic bearing system. We implemented the existing fault-tolerant algorithms to experimentally prove the adequacy of the algorithms for industrial applications. As it turns out, the system can operate even with three simultaneously failing poles out of eight actuator poles.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권11B호
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• pp.1133-1141
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• 2009

본 논문에서는 무선 센서 망으로 k-연결 (k+1)-감지 고장 감내 위상을 구성하는 분산 위상 제어 프로토콜을 제시한다. 센서 망에 있어 최근에 주목받고 있는 근본적인 문제는 최소한의 활동하는 노드들로 위상을 구성하며, 다양한 응용과 환경에 적합한 감지도와 망 연결수를 제공하는 것이다. 망의 수용 능력을 증대시키는 동시에 에너지 효율성을 개선하고 더불어 망의 연결성을 유지하기 위해서, 많은 위상 제어 알고리즘들이 제안되어 왔다. 대부분의 알고리즘들은 연결되는 링크들의 수를 줄임으로써, 노드들의 고장이나 파손시에 여분의 경로배정이 어렵게 되는 문제를 발생시킨다. 특정 감지도를 보장하며 이 문제를 해결하는 프로토콜이 제안되었으나, 감지도 계산을 위해서는 정확한 위치정보가 필요하고, k-감지인 경우에 대부분의 활동 센서들이 2k-연결을 유지한다. 우리는 감지범위의 반지름이 통신 범위의 반지름의 두 배인 조건이 연결이 감지범위를 함의하기 위한 필요충분조건임을 증명하고, 이에 기반하여 무선 센서 망에서 k-연결을 제공하며 (k+1)-감지를 보장하는 고장 감내 위상을 구성하는 프로토콜을 제시한다. 제안한 분산된 알고리즘은 정확한 위치정보 없이 (k+1)-감지를 보장하며, 복잡도는 O(1) 이다. 모의 실험하여 패킷손실율과 전송 지연시간 그리고 에너지 소비율을 분석 하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제16권2호
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• pp.329-345
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• 2015

As commonly known, sensor errors and faulty signals may potentially lead structures in vibration to catastrophic failures. This paper presents a new approach to deal with sensor errors/faults in vibration control of structures by using the Fault detection and isolation (FDI) technique. To demonstrate the effectiveness of the approach, a space truss structure with semi-active devices such as Magneto-Rheological (MR) damper is used as an example. To address the problem, a Linear Matrix Inequality (LMI) based fixed-order $H_{\infty}$ FDI filter is introduced and designed. Modeling errors are treated as uncertainties in the FDI filter design to verify the robustness of the proposed FDI filter. Furthermore, an innovative Fuzzy Fault Tolerant Controller (FFTC) has been developed for this space truss structure model to preserve the pre-specified performance in the presence of sensor errors or faults. Simulation results have demonstrated that the proposed FDI filter is capable of detecting and isolating sensor errors/faults and actuator faults e.g., accelerometers and MR dampers, and the proposed FFTC can maintain the structural vibration suppression in faulty conditions.

• 한국정밀공학회지
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• 제25권3호
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• pp.83-92
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• 2008

This paper develops the theory for a fault-tolerant, permanent magnet biased, homopolar magnetic bearing. If some of the coils or power amplifiers suddenly fail, the remaining coil currents change via a novel distribution matrix such that the same magnetic forces are maintained before and after failure. Lagrange multiplier optimization with equality constraints is utilized to calculate the optimal distribution matrix that maximizes the load capacity of the failed bearing. Some numerical examples of distribution matrices are provided to illustrate the theory. Simulations show that very much the same dynamic responses (orbits or displacements) are maintained throughout failure events (up to any combination of 3 coils failed for the 6 pole magnetic bearing) while currents and fluxes change significantly. The overall load capacity of the bearing actuator is reduced as coils fail. The same magnetic forces are then preserved up to the load capacity of the failed.