طراحي كنترل‌كننده با تحمل عيب حسگري مبتني بر رويتگر براي سيستم‌هاي مرتبه كسري غيرخطي

Observer-based Sensor Fault-tolerant Controller Design for Nonlinear Fractional-Order Systems

در اين مقاله، مساله طراحي كنترل‌كننده با تحمل عيب براي سيستم‌هاي غيرخطي مرتبه كسري در حضور عيب حسگري بررسي شده است. با استفاده از تئوري سيستم‌هاي توصيفي، تخمين صحيحي از بردار حالت سيستم به‌دست آمده و براساس آن، يك كنترل‌كننده پايدارساز فيدبك حالت طراحي مي‌شود. با استفاده از تكنيك‌هاي مناسب، طراحي پارامترهاي رويتگر و كنترل‌كننده بر حسب نامساوي‌هاي ماتريسي خطي بيان مي‌شود كه ابزارهاي قدرتمندي جهت حل آن‌ها وجود دارد. رويتگر پيشنهادي قادر است تخمين صحيحي از بردار عيب حسگري نيز ارائه دهد بنابراين، مي‌توان از آن به‌عنوان واحد آشكارساز، جداساز و شناسايي‌كننده عيب استفاده نمود. همچنين ساختار روش پيشنهادي به‌گونه‌اي است كه طراحي رويتگر و كنترل‌كننده به‌طور مستقل قابل‌انجام هستند كه منجربه سادگي روند طراحي مي‌شود. كارآيي روش پيشنهادي توسط نتايج شبيه‌سازي عددي نشان داده شده است.

In this paper, fault-tolerant controller design problem for Lipschitz nonlinear fractional-order systems in presence of sensor fault is considered. By using the descriptor system theory, a correct estimation of the state vector is achieved and then by using it, a stabilizing state feedback controller is designed. By employing some appropriate techniques, parameters design of the observer and controller are stated in terms of linear matrix inequalities, which there exist powerful toolbox for solving them. The proposed observer can estimate the correct value of the sensor fault vector, thus, it can be utilized for the fault detection, isolation, and identification unit. Besides, the structure of the proposed method is such that the observer and controller design can be performed independently, which facilitate the design process. The effectiveness of the proposed method is shown with numerical simulation results.