پایان نامه ارشد رایگان درباره قابلیت اعتماد، دینامیکی، ماتریس انتقال

دانلود پایان نامه ارشد

نویزهاي اندازه گیري و اغتشاشات از محیط و از کانال هاي ارتباطی هستند .
به علاوه، اکثر روش هاي FDI براساس آزمایشات فرضیه آماري قرار دارند. تمام این واقعیت ها، AFTCS را الزام می کند که به عنوان سیستم هاي اتفاقی (تصادفی )به خوبی مدل شوند.
روش هاي مختلف برای طراحی AFTCS , PFTCS به کار گرفته شده است.روش های طراحی المان هاي AFTCS (الگوریتم FDI ،کنترل کننده با قابلیت پیکربندي مجدد و بخش منطق تصمیم گیري ) مختلف می باشند و از ساده تا پیجده گستره دارند . اصول عملکرد آنها بساري زیاد است (منطق بایزي،روش هاي آماري ،شبکه هاي عصبی مصنوعی و … ). به علاوه سیستم کنترل شونده نیز ممکن است ساده یا داراي ابعاد وسیع، توده اي یا توزیع شده، استاتیک یا دینامیک، خطی یا غیر خطی باشد . تمام این واقعیت ها مشکلاتی را براي ایجاد یک مدل کلی از FTCS ایجاد می کند . به طور کلی، تحقیقات به دو حوزه قطعی (deterministic) و تصادفی (stochastic) تقسیم می شود . یک مرور جامع از وضعیت FTCS در ١٩٩٧ ارائه شد .

بحث Real – time

ب ه خ اطر طبیع ت دینامی ک سیس تم و طبیع ت real-time آن در انج ام وظ ایف FDD و RC، AFTCS بای د بتوان د خطاه ا را ب ه س رعت تش خیص ، شناس ایی و س ازگار کن د . ب ه هم ین دلی ل ، تم ام زیرسیس تم ه ا در AFTCS کل ی بای د در ی ک حال ت on-line و real- time ب ه ک ار افتن د . ی ک مهل ت ش دید (hard deadline) ب رای جل وگیری از خ راب ش دن سیس تم نه ان وج ود دارد . در ای ن حال ت ، AFTCS ب ه عن وان سیستم های real-time به نظر می رسد . برای رسیدن به پیکربندی مجدد موفق سیستم کنترل ، ط رح FDD باید بتواند دقت و به روزترین اطلاعات را در مورد سیستم ( شامل م دل سیس تم ( Post- fault بلافاص له بع د از رخ دادن خطا ، ف راهم کن د مکانیس م پیکربن دی مج دد بای د بتوان د کنت رل کنن ده reconfigurable را ت ا ح د

١٤

امکان سریع بسازد تا پایداری سیستم را با عملکرد تض عیف ش دة احتم الی تح ت مح دودیت ه ای زم انی و نی ز

محدودیت های ورودی کنترل و حالت ، نگه دارد ( حفظ کند ) . مصالحه بین اهداف مختلف طراح ی نی ز بای د on-line در real-time انج ام ش ود . چن ین طبیع ت real-time از AFTCS هن وز خیل ی م ورد توج ه ق رار نگرفته ، اگرچه بحث بحرانی در سیستم های real-time می باشد.

١٥

فصل دوم

انواع خطاها در سیستم

و
روشهای تشخیص آن (FDD)

١٦

٢-١ مقدمه

متأسفانه بسیاري از تحقیقات در AFTCS به صورت پراآنده است و فقط قسمتهاي خاصی را بررسی آردهاند. البته تحقیقاتی روي آل سیستم AFTCS انجام شده است. در اصل هر آدام از اجزاي AFTCS به نظر میرسد آه عملکرد سادهاي دارند ولی در واقعیت این طور نیست. مشکل عمده زمانی است آه این اجزا در AFTCS ترآیب میشوند و هر جزء به تنهایی فرض میشود آه به خوبی عمل می آند و به سرعت عملکرد یا تصمیم لازم را بطور همزمان ارائه میدهد. در این بخش مدلسازي خطاها در سیستمهاي دینامیک، روشهاي مختلف براي FDI و پیکربندي مجدد آنترل آننده و نیاز به آنترل مقاوم خطا در سیستمهاي مدرن ارائه می شود.

٢-٢ خطاها در سیستمهاي دینامیک:

خطا، به عنوان یک انحراف غیرمجاز حداقل یک ویژگی مشخصه یا پارامتر سیستم از رفتار (مقدار) قابل قبول آن، تعریف میشود.

خطا حالتی است آه منجر به خرابی یا اشتباه در سیستم می شود. خطاها ممکن است در هر یک از اجزاي سیستم رخ دهد (عملگرها، سنسورها، اجزاي plant یا ترآیب آنها). خطاها براساس معیارهاي مختلفی دسته بندی می شود؛ مانند : خصوصیات زمانی، موقعیت فیزیکی در سیستم و اثر انها روي عملکرد سیستم. وقتی خطاها براساس موقعیت فیزیکی دستهبندی میشوند، سه نوع خطا داریم: خطاهاي سنسوري، عملگري و اجزاي . plant شکل ٢-١ موقعیتهاي ممکن خطاها را نشان میدهد.

شکل ٢-١ خطاهای ممکن در سیستم

خطاهاي عملگر در محدودة تلفات جزئی در تأثیر آنترلی (گیر آردن در یک مقدار ثابت) تا تلفات آامل آنترل قرار میگیرند. چون عملگرها به عنوان ورودي سیستم در نظر گرفته می شوند، خطاهاي آنها نتایج شدید (جدي) روي عملکرد سیستم دارد. از طرف دیگر، عملگرها معمولاً گران قیمت، در اندازههاي بزرگ و نیازمند سیگنال محرك بزرگ میباشند. بنابراین، در آل اضافه آردن افزونگی سختافزاري براي افزایش قابلیت اعتماد، مشکل است.

١٧

خطاهاي سنسوري شامل خواندن غیرصحیح، به دلیل خرابی عناصر مدار سنسور یا مبدل است. سه نوع خطاهاي سنسوري ممکن است: تغییرات دینامیک در مبدل، آاهش بهره و بایاس ناشناخته، خوشبختانه، سنسورها داراي اندازه و سیگنال محرك آوچک هستند.در نتیجه، قابلیت اعتماد سنسور میتواند با استفاده از افزونگی سختافزاري موازي، همراه با طرح رايگیري اآثریت افزایش یابد.
خطاهاي اجزاي plant، باعث تغییرات در رابطه دینامیکی بین متغیرهاي سیستم میشود. این خطاها بوسیله تغییرات پارامترهاي فیزیکی در سیستم، مانند مقاومت، اندوآتانس و بهره تقویتآننده و …. ایجاد می شوند. این تغییرات به عنوان تغییرات ضرایب در مدل دینامیکی سیستم آنترل شونده ظاهر خواهند شد.

اگر خطاها براساس تأثیر آنها بر عملکرد دستهبندي شوند، به دو دسته تقسیم میشوند: , Multiplicative Additive که در شکل ٢-٢ نشان داده شده است .خطاي additive فقط باعث تغییرات در مقدار میانگین سیگنال خروجی سیستم میشود ولی خطاي multiplicative باعث تغییرات در واریانس، همبستگی سیگنال خروجی سیستم و نیز تغییرات خصوصیات طیفی و دینامیکهاي سیستم میشود.

شکل ٢-٢ انواع خطاها بر اساس تاثیر آنها بر عملکرد

٢-٣ تشخیص و شناسایی خطا (FDI)

براي پیکربندي مجدد آنترل به صورت on-line در real-time ، نیاز به اطلاعات با جزئیات از تغییرات ناشی از خطا می باشد. از این نظر، الگوریتم FDI نقش بسیار مهمی در AFTCS دارد. الگوریتم FDI عملکرد سیستم را براي تشخیص رخداد خطاها و تعیین دامنه آنها، مانیتور میآند.

روشهاي FDI

چندین روش براي FDI وجود دارد. در حالت آلی، این روشها به دو دسته روشها براساس سیگنال و براساس مدل تقسیم میشوند. روشهاي براساس سیگنال بوسیله تست آردن خصوصیات خاصی از سیگنال اندازهگیري را اندازه میگیرند. فیلترهاي باندگذر (فیلترهاي میان گذر) و تحلیل طیفی مثالهایی از روشهاي براساس سیگنال است.

١٨

روشهاي براساس مدل، محدودة آاربردي وسیعتري دارند و در دو مرحله انجام می شوند: تولید مانده(خطا) و ارزیابی مانده آه ارزیابی مانده شامل تصمیمگیري است. شکل ٢-٣ روند پروسههاي را نشان میدهد؛ مانده از طریق مقایسه رفتار مورد انتظار سیستم با رفتار اندازه گیري شده بدست میآید آه رفتار مورد انتظار از مدل سیستم بدست آمده است.

شکل ٢-٣ روند شناسایی خطا

دو روش عمده در تولید مانده براساس مدل استفاده میشود: روشهاي آیفی یا ذهنی و روشهاي آمی یا تحلیلی . از آنجایی آه براي طراحی اطلاعات دقیق از دینامیکهاي سیستم بعد از رخداد خطا لازم است، تأآید بیشتر روي روشهاي آمی براساس مدل میباشد.

سه آلاس عمده مولدهاي مانده براساس مدل وجود دارد: روشهاي براساس مشاهدهگر، روشهاي فضاي تعادل و روشهاي تخمین پارمتري . اساس روشهاي براساس مشاهدهگر، تخمین متغیرهاي سیستم با مشاهدهگر بوبزگر در حالت قطعی _جبري) یا با یک فیلتر آالمن در حالت تصادفی و استفاده از خطاها / تغییرهاي تخمین به عنوان مانده میباشد.
روشهاي مختلفی براي طراحی بهره مناسب مشاهده گر وجود دارد: جایابی ساختار ویژه، مشاهدهگر ورودي ناشناخته، صورت آانونیکی فیلترهاي حساس به خطا و روش بهینهسازي حوزة فرآانس براساس فاآتورگیري ماتریس انتقال ورودي – خروجی . تحقیقاتی روي آاربردهاي فیلترهاي آالمن انجام شده است. در برخی روشهاي یک بانک از فیلترهاي آالمن با خصوصیات مشخص و مجزا به صورت موازي براي جداسازي خطاها به آار رفتهاند. تعداد و طبیعت خطاها میتواند توسط ساختارهاي مختلف مشاهدهگر شناسایی و جداسازي شود.

در روشهاي فضای تعادل، ماندهها به صورت اختلاف بین خروجیهای اندازهگیري شده و خروجی های تخمین زده شده و مشتقات مربوط به آنها محاسبه می شوند. این روش سیگنالهاي مانده اولیه را با استفاده از ماتریس انتقال تغییر شکل میدهد تا مانده نسبت به اغتشاشات ناشناخته غیرحساس باشد و توانایی تشخیص خطا افزایش یابد. این روش در هر دو حوزة زمان و فرآانس گسترش یافته است.
روشهاي تخمین پارامتري FDI براساس تأثیر خطاها روي ضرایب فیزیکی فرآنید است. با تخمین پیوسته پارامترهاي مدل پروسه، ماندهها به عنوان خطاهاي تخمین پارامتري محاسبه میشوند. براي جداسازي موفق خطاها، نگاشت از ضرایب مدل به پارامترهاي فرایند باید وجود داشته و شناخته شده باشد.

١٩

روشهاي مختلفی براي تخمین پارامتري مطالعه شده است: تخمین مربعهاي حداقل، روش متغیر ابزاري روشهاي خطاي خروجی، تخمین حالت لغزشی، تخمین شبکه عصبی و فیلترهاي آالمن توسعه یافته.روشهاي جالب براي طراحی و تحقق استفاده شده است، مانند: روش هندسی براي سیستمهاي دوتایی ، روش عدم مساوي بودن ماتریس خطی و روشهاي حوزه فرآانس.
ارزیابی مانده (تصمیمگیري) براي تشخیص زمانی است آه ماندهها به طور آافی تغییر آردهاند تا تشخیص خطا قابل اعتماد باشد. روشهاي تصمیمگیري میتوانند به صورت تصمیمگیري باینری یا آماري باشد. تصمیمگیري باینری از مقایسه بین مانده ویک آستانه ثابت حاصل میشود. آستانه هاي تطبیقی میتواند براي افزایش مقاوم بودن در عدم قطعیت هاي مدلسازي استفاده شود.
انواع مختلفی از روشهاي تشخیص خطا براساس تئوري تصمیم آماري وجود دارد، مانند: تست نسبت شباهت تعمیم یافته ، تست نسبت احتمال ترتیبی، تست مجموع تراآمی و تست

دستهاي از روشهاي غیر براساس مدل وجود دارد آه از منطق فازي و شبکههاي عصبی مصنوعی استفاده میآنند.آاربردهاي مختلفی براي الگوریتمهاي مختلف وجود دارد، مانند تولید قدرت، ارتباطات و مخابرات، صنعت فرآیند، صنعت اتومبیل و انتقال، انرژي، صنایع پیچیده و بزرگ، آشاورزي و …

روند شناسایی خطا در FDI

روند شناسایی خطا براساس نشانهها و اطلاعات ذهنی و تحلیلی مشاهده شده از فرآیند است. (شکل٢-٤) تولید نشانههاي تحلیلی شامل اطلاعات قابل سنجش و تحلیلی در مورد فرآیند است آه توسط پردازش دادههاي سیگنالهاي قابل اندازهگیري بدست میآیند. اگر ورودي و خروجیهاي یک پروسه قابل اندازهگیري باشد، روشها براساس مدل میتواند استفاده شود. و اگر فقط سیگنالهاي خروجی پروسه قابل اندازهگیري باشد، روشهاي براساس سیگنال استفاده میشود.

٢٠

شکل ٢-٤ روند FDI

نشانههاي ذهنی به صورت متغیرهاي زبانی (آوچک، متوسط، بزرگ) و یا مقادیر نامعلوم (حدود یک مقدار مشخص) ارائه می شوند. نشانهها میتواند با استفاده از اطلاعات آیفی از عملگرهاي انسانی از طریق: مشاهده انسان به صورت نویز صوتی، نوسنات یا ادراك نوري مانند رنگ یا بو، تولید شود.

اطلاعات ذاتی از پروسه شامل تاریخچه پروسه و آمار خطاهاست. تاریخچه پروسه شامل اطلاعات گذشته از زمان اجرا، اندازهگیري بار، نگهداري و تعمیر گذشته است. اگر آمار خطاها وجود داشته باشد، باید فرآانس خطاهاي خاص براي پروسه سکیان یا شبیه را توضیح دهد. آمار خطاها می تواند به عنوان نشانههاي تحلیلی یا ذاتی استفاده شود.

اندازهگیري های عملکرد در FDI

براي ارزیابی عملکردFDI ، چندین اندیس عملکرد تعریف شده است: تشخیص درست خطا((CF ، سرعت آلارم اشتباه((FA، تشخیص اشتباه خطا((IF، تشخیص گم شده خطا((MF و تأخیرهاي تشخیص(.(DD
تأآید عمده روش FDI براساس مدل آیفی، بر

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه ارشد رایگان درباره قابلیت اعتماد، عملکرد کنترل، دسترسی به اطلاعات Next Entries پایان نامه ارشد رایگان درباره مارآوفی، خطاهاي، اجزاي