تشخیص عیب مبتنی بر مدل کمی در سیستم های سوئیچینگ

در سیستم های پیچیده ی امروزی به دلیل وجود قطعات زیاد و تأثیر متقابل آنها بر هم، تشخیص به موقع و درست وقوع عیب می تواند از گسترش آن جلوگیری کند ومانع خرابی دستگاه یا افت عملکرد آن شود. از سوی دیگر دسته ی وسیعی از سیستم های امروزی دارای رفتار سوئیچینگ بوده و دینامیک پیوسته ی آنها به دلیل وجود فازهای مختلف کاری در خود سیستم و یا کنترل آنها با منطق گسسته دارای تغییرات ناگهانی است. از این رو مسئله ی تشخیص وقوع عیب در سیستم های هایبرید و به خصوص سیستم های سوئیچینگ اخیراً مورد توجه محققان قرار گرفته است. در این پایان نامه، سه مسئله ی موجود در زمینه ی تشخیص عیب که برای سیستم های سوئیچینگ کمتر مورد توجه قرار گرفته است بررسی و حل شده اند. اولین مسئله ی مورد بررسی جداسازی عیب در سیستم های سوئیچینگ است که با وجود کارهای زیاد انجام شده در این زمینه برای سیستم های خطی و غیرخطی در حوزه ی سیستم های سوئیچینگ کمتر به آن توجه شده است. برای حل این مسئله با انتخاب یکی از روش های جداسازی عیب در سیستم های خطی به نام روش هندسی، از آن برای جداسازی عیب در سیستم های سوئیچینگ استفاده شده است. برای این منظور با تعمیم مفهوم زیرفضای رویت ناپذیری در سیستم های خطی به سیستم های سوئیچینگ، الگوریتمی برای محاسبه ی آن ارائه شده است. در ادامه، با استفاده از نامساوی های ماتریسی خطی بهره ی فیلتر تشخیص عیب به گونه ای طرحی شده که علاوه بر پایداری، اثر اغتشاش بر سیگنال مانده کاهش یابد و در عین حال حساسیت آن نسبت به سیگنال عیب از حد معینی کمتر نشود. مسئله ی دیگری که در این پایان نامه بررسی شده است، طراحی فیلتر تشخیص عیب برای سیستم هایی است که در آنها سیگنال سوئیچینگ با تأخیر به بلوک تشخیص عیب می رسد. برای این منظور ابتدا شرط پایداری با عملکرد h_? وزنی برای سیستمی با فیلتر تشخیص عیب آسنکرون به دست می آید، سپس این شرط به نامساوی های ماتریسی تبدیل شده و با در نظر گرفتن یک ساختار خاص برای ماتریس های مجهول، این نامساوی ها به lmi تبدیل می شوند. در ادامه با استفاده از این lmi ها فیلتر تشخیص عیب به گونه ای طراحی می شود که سیگنال مانده نسبت به اغتشاش مقاوم و نسبت به عیب حساس باشد. آخرین مسئله ی بررسی شده در این پایان نامه، تشخیص عیب و کنترل هم زمان برای سیستم های سوئیچینگ خطی است. برای این منظور با استفاده از lmi های به دست آمده برای پایداری و عملکرد h_? وزنی در فصل های قبلی، بلوکی طراحی می شود که کار کنترل و تشخیص عیب را به صورت هم زمان انجام می دهد. در طراحی این بلوک، نامساوی های ماتریسی به دست می آیند که ترم های غیرخطی آنها را به سادگی دو مسئله ی قبلی نمی توان خطی کرد. به همین دلیل برای تبدیل این نامساوی ها به lmi از تبدیل های تجانسی و تغییر متغیرهای خاصی استفاده شده است. به منظور نشان دادن کارایی روش ها در انتهای هر فصل روش های پیشنهادی برای تشخیص عیب در یک سیستم سه تانک استفاده شده است.