Observer-based fault detection in dynamical systems - part I

The paper is the first part of a survey of observer based fault detection and isolation (FDI) methods. Considerable part of the material is standard control theory, especially observers theory. It is presented for future reference. The paper briefly covers the basic ideas and concepts underlying much of the model-based FDI. A general introduction to FDI is given. General idea of model based FDI methods is presented. The issue of FDI robustness is mentioned and a short historical background of FDI is given. The basic concepts of observers, the observability and detectability of LTI systems, Luenberger observer and unknown input observer (UIO), are considered. Some selected results from the theory of UIOs and design procedure for UIO are presented. Finally, a short introduction to singular systems is given and observers for these systems are considered. Further results concerning observer-based FDI will be presented in the next paper.

Artykuł jest pierwszą częścią przeglądowej pracy na temat użycia obserwatorów do wykrywania i izolacji uszkodzeń (ang. FDI). Część materiału stanowią znane wyniki z teorii sterowania, zwłaszcza z teorii obserwatorów, na które powołujemy sie w dalszej części pracy. Artykuł zwięźle prezentuje podstawowe idee i pojęcia opartych na modelu metod wykrywania i izolacji uszkodzeń. Zawiera ogólne wprowadzenie do FDI. Zaprezentowano ogólną ideę metod FDI opartych na modelu. Poruszono również kwestię odporności metod FDI jak również zamieszczono krótki rys historyczny rozwoju tych metod. Rozpatrzono podstawowe pojęcia dotyczące obserwatorów, obserwowalności i wykrywalności liniowych układów stacjonarnych, obserwator Luenbergera oraz obserwatory o nieznanym wejściu. Podano również zwięzłe wprowadzenie w tematykę układów syngularnych obserwatorów dla tych układów. Dalsze wyniki dotyczące opartych na modelu metod wykrywania i izolacji uszkodzeń będą zaprezentowane w części drugiej tej pracy.