This paper presents a new FDI scheme based on dynamic fuzzy model(DFM) for the nonlinear system. The dynamic behavior of a nonlinear system is represented by a set of local linear models. The parameters of the DFM are identified in on-line and aggregated to generate a residual vector by the approximate reasoning. The neural network classifer learns the relationship between the residual vector and fault type and used both for the detection and isolation of process faults We apply the proposed FDI scheme to the FDI system design for a two-tank system and show the usefulness of the proposed scheme.
The problem of recongurable ight control is investigated, focusing on model reference adaptive control(MRAC) through imprecise fault diagnosis. The method integrates the fault detection and isolation(FDI) scheme with the model reference adaptive control, and can be implemented on-line and in real-time. The algorithm can cope with the fast varying parameters. The Simulation results demonstrate the ability of reconguration to maintain the stability and acceptable performance after a failure.
A new on-line fault detection and isolation(FDI) scheme has been proposed for engines using an adaptive neural network classifier; this paper investigates the robustness of this scheme by evaluating in a wide range of operational modes. The neural classifier is made adaptive to cope with the significant parameter uncertainty, disturbances, and environmental changes. The developed scheme is capable of diagnosing faults in the on-line mode and can be directly implemented in an on-board diagnosis system(hardware). The robustness of the FDI for the closed-loop system with crankshaft speed feedback is investigated by testing it for a wide range of operational modes, including robustness against fixed and sinusoidal throttle angle inputs, change in load, change in an engine parameter, and all changes occurring simultaneously. The evaluations are performed using a mean value engine model(MVEM), which is a widely used benchmark model for engine control system and FDI system design. The simulation results confirm the robustness of the proposed method for various uncertainties and disturbances.
An, Jong-Woo;Kim, Yun-Ki;Lee, Jae-Kyung;Lee, Jangmyung
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.22
no.10
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pp.859-868
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2016
This paper proposes a new global positioning system (GPS) receiver algorithm to improve the positioning accuracy of a transporter using fault detection and isolation techniques from satellite signals. To improve the positioning accuracy, several factors including a feasible number of satellite signals, SNR, NAV Measurement Quality Indicator (mesQI), and Doppler, among others, have been utilized in the proposed algorithm. To increase the number of feasible satellite signals, an erroneous satellite signal has been replaced by the previous one. In conventional approaches, received GPS signals are analyzed and directly determined to be contaminated or not. The only clean signals are utilized for identifying the current location. This fault detection and isolation (FDI) feasibility test is popular for commercial GPS receivers. In the urban environment, especially near a building, the feasible number of satellite signals becomes insufficient to position the transporter. To overcome this problem, satellite signals are efficiently selected and recovered. Additionally, using the proposed GPS receiver algorithm, a feasible number of satellite signals can be increased, thereby improving the positional accuracy. Real world experiments using a transporter that carries blocks in a shipyard have demonstrated the superiority of the proposed algorithm compared to conventional approaches.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.31
no.6
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pp.52-60
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2003
In aviation navigation using GPS, requirements on availability and integrity must be absolutely satisfied. Current study on accomplishing this integrity includes RAIM(Receiver Autonomous Integrity Monitoring), monitoring integrity internaIly in GPS receiver itself. Parity space technique as one of RAIM techniques has shown the advantages in fault detection and isolation due to each use of its magnitude and direction under the assumption of one fault. ln case of multiple fault, as biases in errors interact decreasing the effect of multiple fault in parity space, the exact fault detection and identification(FDI) may be difficult to be conducted. This paper focuses on FDI study on two faults and explains why parity space techniques applied on single fault is not adequate to the application of multiple fault case and shows that extended parity space technique may improve the performance of RAIM on two faults.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.39
no.1
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pp.42-50
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2002
In this paper, we propose an FDI(fault detection and isolation) method using neural network-based multi-fault models to detect and isolate faults in nonlinear systems. When a change in the system occurs, the errors between the system output and the neural network nominal system output cross a threshold, and once a fault in the system is detected, the fault classifier statistically isolates the fault by using the error between each neural network-based fault model output and the system output. From the computer simulation results, it is verified that the proposed fault diagonal method can be performed successfully to detect and isolate faults in a nonlinear system.
The main contribution of this work is the design of a field programmable gate array (FPGA) based ARX-Laguerre proportional-integral observation (PIO) system for fault detection and identification (FDI) in a multi-input, multi-output (MIMO) nonlinear uncertain dynamical robot manipulators. An ARX-Laguerre method was used in this study to dynamic modeling the robot manipulator in the presence of uncertainty and disturbance. To address the challenges of robustness, fault detection, isolation, and estimation the proposed FPGA-based PI observer was applied to the ARX-Laguerre robot model. The effectiveness and accuracy of FPGA based ARX-Laguerre PIO was tested by first three degrees of the freedom PUMA robot manipulator, yielding 6.3%, 10.73%, and 4.23%, average performance improvement for three types of faults (e.g., actuator fault, sensor faults, and composite fault), respectively.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.10
no.2
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pp.94-102
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2000
This paper presents a new FDI scheme based on dynamic fuzzy model(DFM) for the unknown nonlinear
system, which can detect and isolate process faults continuously over all ranges of operating condition. The
dynamic behavior of a nonlinear process is represented by a set of local linear models. The parameters of the
DFM are identified by an on-line methods. The residual vector of the FDI system is consisted of the parameter
deviations from nominal model and the set of grade of membership values indicating the operating condition
of the nonlinear process. The detection and isolation of faults are performed via a neural network classifier
that are learned the relationship between the residual vector and fault type. We apply the proposed FDI scheme
to the FDI system design for a two-tank system and show the usefulness of the proposed scheme.
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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1998.10a
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pp.204-210
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1998
This paper discusses an on-line fuzzy dynamic model(FDM) identification of nonlinear processes for the design of fuzzy model based fault detection and isolation(FDI). The dynamic behavior of a nonlinear process is represented by a fuzzy aggregation of a set of local linear models. The identification is divided into two procedures. The first is the off-line identification of membership function. The second is the on-line identification of the local linear models. Then, we propose a residual generation scheme based on the parameters of local linear models and show that the scheme can be used for the design of FDI
In many high performance engineering systems such as automated production system and transportation systems, AC-servo drives are employed as the most Important driving parts. And the faults of servo drives result in overall system performance deterioration or an unscheduled shutdown In critical situations. The real-time fault detection and isolation(FDI) scheme Is very useful to prevent them and to guarantee the desired reliability of the overall system. In this paper, the FDI schemes which can be applied to AC servo drives are introduced and some new results are presented.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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