Estrategia de diseño integrado para la identificación de fallas y el control tolerante a fallas (ftc) para los sistemas difusos de takagi-sugeno

UNA ESTRATEGIA DE DISEÑO INTEGRADO PARA LA IDENTIFICACIÓN DE FALLAS Y EL CONTROL DE TOLERANCIA A FALLAS PARA LOS SISTEMAS DIFUSOS DE TAKAGI-SUGENO

Introducción
El control tolerante a fallos (FTC) es una de las líneas de investigación más importante que subyacen en el control automático contemporáneo. FTC también puede ser percibido como una integración optimizada de avanzados diagnósticos defallas y técnicas de control. El cual permite obtener un lazo de control que cumpla con los objetivos (quizá con una posible degradación), cuando las fallas de los componentes del sistema aparecen.
Un lazo de control puede ser considerado tolerante a fallas si existen estrategias de adaptación de la ley de control incluida en el lazo cerrado o en mecanismos que introducen redundancia en lossensores y actuadores. Desde el punto de vista de las estrategias de control, la literatura considera dos grandes grupos:

1. Técnicas pasivas: son leyes de control que considera la aparición de fallas como un sistema de perturbación. Así, dentro de ciertos márgenes, la ley de control tiene la capacidad inherente de tolerancia a fallos, permitiendo que el sistema pueda hacer frente a la presenciade fallas.
2. Técnicas activas: consisten en adaptar la ley de control usando la información dada por el block de FDI (Detección y aislamiento de Fallas), con esta información se hacen ajustes automáticos para alcanzar los objetivos de control. El esquema para el FTC activo puede ser expresado usando la arquitectura de 3 capas para sistemas FTC propuesta por Blanke y otros (2003) donde laprimera capa corresponde al lazo de control, la segunda capa corresponde al diagnóstico de fallas y módulos de acomodamiento mientras que la tercera capa es el supervisor del sistema.
Una nueva estrategia activa FTC es propuesta. Primero es desarrollada en el contexto de sistemas lineales, luego es extendida a los sistemas difusos Takagi-Sugeno. La contribución principal de esta propuesta es unprocedimiento de diseño FTC integrado de identificación de fallas y esquemas de control tolerante a fallas. La identificación de fallas está basada en usar un observador, una vez que la falla ha sido identificada, el controlador FTC es implementado como un estado de retroalimentación del controlador. Este controlador está diseñado de tal manera que pueda estabilizar la planta defectuosa usando lateoría de Lyapunov.

ESTRATEGIA FTC
Consideremos el siguiente modelo de referencia:

Donde Xk pertenece a los números naturales y será el estado de referencia, Yk que también pertenece a los números reales es la salida de referencia y Uk denota la entrada de control nominal.
También consideremos un posible sistema defectuoso descrito mediante las siguientes ecuaciones:

Donde:
Xf,k = estadodel sistema
Yf,k = salida del sistema
Uf,k = entrada del sistema.
Fk = es el vector de falla
L = matriz de distribución la cual se asume que es conocida.
El objetivo principal de esta propuesta es una estrategia de control que pueda ser usada para determinar la entrada Uf,k del sistema de tal manera que:
* El lazo de control del sistema (3)-(4) sea estable.
* Xf,k+1 converjaasintóticamente a Xk+1 independientemente de la presencia de la falla Fk
La parte subsecuente de esta sección muestra los detalles de desarrollo del sistema que es capaz de resolver un problema tan desafiante.

La idea crucial es usar la siguiente estrategia de control

Donde Fk (vector) es la falla estimada, note que debido al principio de separación, no está asumido que Xf,k está disponible, sinembargo, un estimado de Xf,k (vector)puede ser usado en su lugar. Por lo tanto, surgen los siguientes problemas:
a) Determinar Fk (vector)
b) Diseñar K1 de tal manera que el lazo de control sea estable, es decir, el problema de estabilización.

3.1 IDENTIFICACION DE FALLAS
3.2 PROBLEMA DE ESTABILIZACION
3.3 DISEÑO DE OBSERVACION
3.4 PROCEDIMIENTO DE DISEÑO...