طراحي سيستم فازي نوع-2 جهت شناسايي و تشخيص عيب سيستم‌هاي غيرخطي براي سيستم سه تانك و سيستم الكتروهيدروليكي

Design type-2 fuzzy systems for identification and fault detection of nonlinear systems for three-tank system, electro-hydraulic system

سيستم‌هاي كنترل در شرايط عادي، مي‌توانند عملكرد مطلوبي ايجاد نمايند. اما در مواقعي كه در سيستم عيبي ايجاد ‌گردد، حفظ شرايط عملكردي مناسب، كاري دشوار و اغلب ضروري است. در حقيقت عدم تشخيص به موقع عيب در سيستم‌هاي حساس، منجر به صدمه ديدن مقادير قابل توجهي از امكانات و اطلاعات مي‌گردد. در نتيجه انگيزه فراواني در زمينه تشخيص خرابي در مجامع علمي و صنعتي ايجاد شده‌ است. حال اگر سيستم تحت بررسي غيرخطي باشد، تشخيص عيب با روش‌‌هاي خطي امكان پذير نيست. مشكل اصلي در اين حالت دقت مدل‌سازي پروسه است، كه بر دقت تشخيص و رفع عيب موثر است. نظريه‌ي سيستم‌هاي فازي، يك ابزار موثر براي برخورد با شرايط پيچيده و نامطمئن است. اين مقاله مساله تشخيص عيب را بر اساس مدل‌سازي براي سيستم‌هاي غيرخطي با استفاده از سيستم فازي نوع-2 مورد توجه قرار داده است. روش پيشنهادي جهت تشخيص عيب در تحقيق حاضر ايجاد يك محدوده مورد اطمينان با تخمين كران بالا و كران پايين براي خروجي سيستم است كه با استفاده از يك سيستم فازي نوع-2 صورت مي‌گيرد. با اين شرايط با استفاده از سيستم فازي نوع-2 سيگنال مانده‌اي توليد مي‌شود كه وجود يا عدم وجود عيب در سيستم را مشخص مي‌نمايد. در اين روش در صورت خارج شدن نمودار خروجي سيستم تحت كنترل از كران‌هاي بالا و پاييني تخمين زده شده، مي‌توان وقوع عيب را تشخيص داد. در انتها به منظور نشان دادن قابليت و ويژگي روش پيشنهادي، روش موردنظر روي سيستم‌هاي غيرخطي سه تانك و الكتروهيدروليكي اعمال شده است و نتايج بسيار رضايت بخش مي‌باشند.

Control systems under normal conditions can provide a desirable performance. But when faults occur in the system, maintaining the appropriate operating condition is a difficult and often necessary matter. In fact, lack of timely fault detection in sensitive systems will lead to significant amounts of resources and information being damaged. As a result, a growing tendency in the field of fault detection in both scientific and industrial communities has been created. However, if the system under consideration is nonlinear, fault detection will not be possible with linear methods. In this case the main difficulty is in accurate modeling of process which affects on the accuracy of fault detection and troubleshooting. Fuzzy systems theory is an effective tool to deal with the complicated and uncertain situations. This paper has considered the problem of fault detection based on the modeling for nonlinear systems using interval type-2 fuzzy system. Our proposed method for fault detection is to create a confidence bound using the estimation of upper and lower bounds for the system output which can be done using a type-2 fuzzy system. Here, a residual signal is produced which determines the presence or absence of fault in the system. In this method in case of the output graph of the control system deviating from the estimated upper and lower bounds, the occurrence of fault can be detected. Finally, in order to show the capabilities of proposed method, the method is applied on three-tank and electro-hydraulic nonlinear systems and the results are very satisfying.