Fault Detection and Diagnosis in Nonlinear Systems: A Differential and Algebraic Viewpoint

قابلیت اطمینان بالای مورد نیاز در فرآیندهای صنعتی، ضرورت شناسایی شرایط غیرعادی به نام خطا را در حین کارکرد فرآیندها ایجاد کرده است. اصطلاح خطا به طور کلی به هر نوع تخریب فرآیند یا تخریب عملکرد تجهیزات به دلیل تغییر در ویژگی‌های فیزیکی فرآیند، ورودی‌های فرآیند یا شرایط محیطی اشاره دارد. این کتاب در مورد مبانی تشخیص و تشخیص عیب در انواع سیستم های غیر خطی است که با معادلات دیفرانسیل معمولی نشان داده می شوند. مسئله تشخیص خطا از دیدگاه جبری دیفرانسیل، با استفاده از ژنراتورهای باقیمانده مبتنی بر سیستم‌های کمکی غیرخطی با بهره بالا ("ناظرها") مورد بررسی قرار می‌گیرد. نوع ابزارهای ریاضی مورد استفاده نقش برجسته ای ایفا می کند که نیاز به دانش جبر دیفرانسیل و معادلات دیفرانسیل دارد. قضایای خاص متناسب با نیازهای رویه‌های حل مسئله توسعه و اثبات می‌شوند. کاربردهایی برای مسائل دنیای واقعی، هم با خطاهای ثابت و هم با خطاهای متغیر با زمان، در سراسر کتاب انجام شده است و شامل سیستم‌های موقعیت‌یابی الکترومکانیکی، راکتور مخزن هم‌زن مداوم (CSTR)، مدل‌های بیوراکتور و سیستم‌های محرک تسمه است. /p>

The high reliability required in industrial processes has created the necessity of detecting abnormal conditions, called faults, while processes are operating. The term fault generically refers to any type of process degradation, or degradation in equipment performance because of changes in the process's physical characteristics, process inputs or environmental conditions. This book is about the fundamentals of fault detection and diagnosis in a variety of nonlinear systems which are represented by ordinary differential equations. The fault detection problem is approached from a differential algebraic viewpoint, using residual generators based upon high-gain nonlinear auxiliary systems (‘observers’). A prominent role is played by the type of mathematical tools that will be used, requiring knowledge of differential algebra and differential equations. Specific theorems tailored to the needs of the problem-solving procedures are developed and proved. Applications to real-world problems, both with constant and time-varying faults, are made throughout the book and include electromechanical positioning systems, the Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR), bioreactor models and belt drive systems, to name but a few.