Fault Tolerant Control Based on Extended Kalman Filter
Abstract:
Fault-tolerant control
systems possess the ability of rejecting the effect of faults. They are capable
of maintaining overall system stability and acceptable performance in degraded
modes. Through many researches, the analysis, modeling, and simulation of
various inverter and machine faults have been carried out for the purpose of
providing a fault tolerance. However, most of them are based on systems
redundancy principle. Among the real-time based approaches for the fault
detection and diagnosis, there are several strategies such as the pseudo
inverse method, the linear quadratic approach and Extended Kalman Filter based
Fault Tolerant Control (EKF-FTC). In recent years the application of Kalman
filter approaches has gained an increasing attention in fundamental research
and application. In this paper, a FTC method dedicated to Induction Motor (IM)
drive is presented. The proposed method based on an additive term to the
backstepping control which based on the error of current during the appearance
of fault and the adaptive gain of the Kalman filter. This method improves the
performance of the backstepping control to maintain the operation despite the
appearance of faults. The main objective is to ensure a minimum level of
performance of the drive system that is malfunctioning.
Résumé :
Les systèmes de contrôle tolérants aux défauts ont la capacité de rejeter l'effet des défaillances. Ils sont capables de maintenir la stabilité globale du système et des performances acceptables dans les modes dégradés. Grâce à de nombreuses recherches, l'analyse, la modélisation et la simulation de divers défauts d'inversor et de machine ont été effectuées dans le but de fournir une tolérance de défaut. Cependant, la plupart d'entre eux sont fondés sur le principe de redondance des systèmes. Parmi les approches en temps réel pour la détection et le diagnostic des défauts, il existe plusieurs stratégies telles que la méthode pseudo inverse, l'approche quadratique linéaire et le contrôle de tolérance de défaut basé sur le filtre Kalman étendu (EKF-FTC). Au cours des dernières années, l'application des approches de filtrage de Kalman a gagné une attention croissante dans la recherche fondamentale et dans son application. Dans ce document, une méthode FTC dédiée au moteur d'induction (IM) est présentée. La méthode proposée est basée sur un terme additif à la commande de redressement qui est basé sur l'erreur de courant pendant l'apparition d'un défaut et le gain adaptif du filtre Kalman. Cette méthode permet d'améliorer les performances du contrôle de redressement pour maintenir le fonctionnement malgré l'apparition de défauts. L'objectif principal est d'assurer un niveau minimum de performance du système d'entraînement qui est en panne.
Cite this:
Saad Khadar, Fadhila
Mekhalfia, Abdellah Kouzou. Fault Tolerant Control Based on Extended Kalman Filter of Squirrel-Cage
Induction Machines. Acta Energetica. vol. 4, no.41, pp. 06-13, 2019.