Uma abordagem no domínio 'frequência-estrutura' para a detecção e diagnóstico de falhas em sistemas de controle reconfiguráveis

• Autor(a) principal: Jairo Eduardo Moraes Siqueira
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE
• Texto Completo: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2016/05.23.16.38

O uso de abordagens padrão para a concepção e o desenvolvimento de estruturas de controle automático para sistemas complexos, podem incorrer em degradação de performance operacional com perda das margens de estabilidade e de segurança, caso falhas de sensores ou de atuadores ocorram. Tais falhas, as quais representam perdas locais no sistema como um todo, podem potencialmente evoluir para falência do sistema de controle se não forem eliminadas ou mitigadas em tempo e medida adequados. Tais eventos não são aceitáveis, dado que os mesmos representam a perda completa das capacidades originais de segurança ou de missão. Desta forma, este trabalho visa estudar o problema de detecção e diagnóstico de falhas em sistemas de controle reconfiguráveis, de forma a propor uma metodologia enquanto solução a tal problemática, baseada no chamado domínio ${"}$frequência-estrutura${"}$. A fim de que sejam atingidos os objetivos propostos, são tomados os seguintes passos: 1) Revisão de literatura sobre métodos disponíveis para detecção e diagnóstico de falhas, assim como de reconfiguração de controle; 2) A partir de um modelo LTI genérico, é proposto um repertório de falhas de sensores e de atuadores, as falhas são modeladas e caracterizadas, considerando então para cada modelo/modo de falha (a) como as topologias das malhas de controle - i.e., as estruturas - são afetadas, (b) qual é o impacto gerado (propagação temporal) nas malhas de controle, (c) quais são os conteúdos espectrais específicos; (3) é proposto um método que se baseia nas potências espectrais de um conjunto pré-determinado de resíduos (de sensores e de atuadores) e no uso de clusterização como meio de obtenção dos limiares de falhas; (4) o método é testado com complexidade incremental, a partir de um modelo linear sem ruído e de 1-DOF, sem capacidade de reconfiguração, até um modelo não-linear e ruidoso, com 3-DOF e dotado de redundâncias para reconfiguração de sensores e de atuadores. Os numerosos resultados mostram que o método diagnostica as falhas modeladas, mesmo na presença de acoplamento MIMO, não linearidades giroscópicas inerentes, e ruídos e distúrbios significativos, na planta usada, sugerindo sua aplicabilidade a casos mais gerais e difíceis.