Auxiliary signal design for failure detection

بسیاری از صنایع مانند حمل‌ونقل و تولید از سیستم‌های کنترلی استفاده می‌کنند تا اطمینان حاصل کنند که پارامترهایی مانند دما یا ارتفاع در طول زمان رفتار مطلوبی دارند. به عنوان مثال، خلبانان باید اطمینان حاصل کنند که هواپیمایی که در حال پرواز هستند، دارای یک سمت خاص است. بخشی جدایی ناپذیر از سیستم های کنترل مکانیزمی برای تشخیص خرابی است تا ایمنی و قابلیت اطمینان را تضمین کند.

این کتاب یک رویکرد جایگزین تشخیص شکست را ارائه می دهد که به دو مشکل اساسی در عملکرد ایمن و کارآمد می پردازد. سیستم‌های کنترل مدرن: تشخیص شکست - تصمیم‌گیری در هنگام وقوع یک شکست - و شناسایی مدل - تصمیم‌گیری در مورد نوع شکست. بسیاری از کارها در هر دو دسته مبتنی بر روش های آماری و با این فرض است که یک سیستم معین به صورت غیرفعال نظارت شده است.

کتاب کمبل و نیکوخواه یک رویکرد چند مدلی \"فعال\" را پیشنهاد می کند. این نیاز به اعمال یک سیگنال کمکی دارد که بر روی خروجی تأثیر می گذارد تا بتوان از آن برای تشخیص آسان بودن خرابی و نوع خرابی استفاده کرد. این سیگنال کمکی باید کوچک و اغلب کوتاه نگه داشته شود تا در عملکرد سیستم تداخل نداشته باشد و از تشخیص به موقع خرابی اطمینان حاصل شود. این رویکرد قوی است و از ابزارهای تئوری کنترل قوی استفاده می کند. برخلاف برخی رویکردها، برای سیستم های پیچیده قابل اجرا است. نویسندگان نظریه را به شیوه ای دقیق و شهودی ارائه کرده و الگوریتم های عملی را برای اجرای رویه ها ارائه می دهند.

Many industries, such as transportation and manufacturing, use control systems to insure that parameters such as temperature or altitude behave in a desirable way over time. For example, pilots need assurance that the plane they are flying will maintain a particular heading. An integral part of control systems is a mechanism for failure detection to insure safety and reliability.

This book offers an alternative failure detection approach that addresses two of the fundamental problems in the safe and efficient operation of modern control systems: failure detection--deciding when a failure has occurred--and model identification--deciding which kind of failure has occurred. Much of the work in both categories has been based on statistical methods and under the assumption that a given system was monitored passively.

Campbell and Nikoukhah's book proposes an "active" multimodel approach. It calls for applying an auxiliary signal that will affect the output so that it can be used to easily determine if there has been a failure and what type of failure it is. This auxiliary signal must be kept small, and often brief in duration, in order not to interfere with system performance and to ensure timely detection of the failure. The approach is robust and uses tools from robust control theory. Unlike some approaches, it is applicable to complex systems. The authors present the theory in a rigorous and intuitive manner and provide practical algorithms for implementation of the procedures.