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Adaptive monitoring and accommodation of nonlinear actuator faults in positive real Infinite dimensional systems / Demetriou, Michael A. in IEEE transactions on automatic control, Vol. 52 N°12 (Decembre 2007) 

Public ISBD [article]  in IEEE transactions on automatic control > Vol. 52 N°12 (Decembre 2007) . - 2332-2338 p. Titre : Adaptive monitoring and accommodation of nonlinear actuator faults in positive real Infinite dimensional systems Titre original : La surveillance et le logement adaptatifs du déclencheur non linéaire censure dans de vrais systèmes dimensionnels infinis positifs Type de document : texte imprimé Auteurs : Demetriou, Michael A., Auteur ; Smith, Ralph C., Auteur ; Ito, Kazufumi, Auteur Article en page(s) : 2332-2338 p. Note générale : Automatique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Actuator  faults  Distributed  parameter  systems  Fault  accommodation  Nonlinear  actuator  dynamics  Défauts  de  déclencheur  Systèmes  de  paramètre  distribué  Dynamique  non  linéaire  de  déclencheur Index. décimale : 629.8 Résumé : We consider a class of positive real infinite dimensional systems which are subjected to incipient actuator faults. The actuator fault is modeled as a time varying transition from an initial (linear or even nonlinear) map into another unknown nonlinear map at the onset of the fault occurrence. An infinite dimensional adaptive detection observer is utilized to generate a residual signal in order to detect the fault occurrence and to assist in the fault accommodation. This is done via an automated control reconfiguration which utilizes information on the new actuator map and adjusts the controller via a right inverse of the new actuator map. A robust modification is utilized in order to avoid false alarms caused by unmodeled dynamics. An example is included to illustrate the applicability of the proposed detection scheme. Nous considérons une classe des vrais systèmes dimensionnels infinis positifs qui sont soumis aux défauts naissants de déclencheur. Le défaut de déclencheur est modelé comme transition variable dans le temps d'une première carte (linéaire ou même non linéaire) dans une autre carte non linéaire inconnue au début de l'occurrence de défaut. Un observateur adaptatif dimensionnel infini de détection est utilisé pour produire d'un signal résiduel afin de détecter l'occurrence de défaut et aider au logement de défaut. Ceci est fait par l'intermédiaire d'une reconfiguration automatisée de commande qui utilise l'information sur la nouvelle carte de déclencheur et ajuste le contrôleur par l'intermédiaire d'un bon inverse de la nouvelle carte de déclencheur. Une modification robuste est utilisée afin d'éviter de fausses alertes provoquées par dynamique unmodeled. Un exemple est inclus pour illustrer l'applicabilité de l'arrangement proposé de détection. DEWEY : 629.8 ISSN : 0018-9286 RAMEAU : Systèmes non linéaires En ligne : mdemetri@wpi.edu, kito@math.ncsu.edu, rsmith@math.ncsu.edu [article] Adaptive monitoring and accommodation of nonlinear actuator faults in positive real Infinite dimensional systems = La surveillance et le logement adaptatifs du déclencheur non linéaire censure dans de vrais systèmes dimensionnels infinis positifs [texte imprimé] / Demetriou, Michael A., Auteur ; Smith, Ralph C., Auteur ; Ito, Kazufumi, Auteur . - 2332-2338 p. Automatique Langues : Anglais (eng) in IEEE transactions on automatic control > Vol. 52 N°12 (Decembre 2007) . - 2332-2338 p. Mots-clés : Actuator  faults  Distributed  parameter  systems  Fault  accommodation  Nonlinear  actuator  dynamics  Défauts  de  déclencheur  Systèmes  de  paramètre  distribué  Dynamique  non  linéaire  de  déclencheur Index. décimale : 629.8 Résumé : We consider a class of positive real infinite dimensional systems which are subjected to incipient actuator faults. The actuator fault is modeled as a time varying transition from an initial (linear or even nonlinear) map into another unknown nonlinear map at the onset of the fault occurrence. An infinite dimensional adaptive detection observer is utilized to generate a residual signal in order to detect the fault occurrence and to assist in the fault accommodation. This is done via an automated control reconfiguration which utilizes information on the new actuator map and adjusts the controller via a right inverse of the new actuator map. A robust modification is utilized in order to avoid false alarms caused by unmodeled dynamics. An example is included to illustrate the applicability of the proposed detection scheme. Nous considérons une classe des vrais systèmes dimensionnels infinis positifs qui sont soumis aux défauts naissants de déclencheur. Le défaut de déclencheur est modelé comme transition variable dans le temps d'une première carte (linéaire ou même non linéaire) dans une autre carte non linéaire inconnue au début de l'occurrence de défaut. Un observateur adaptatif dimensionnel infini de détection est utilisé pour produire d'un signal résiduel afin de détecter l'occurrence de défaut et aider au logement de défaut. Ceci est fait par l'intermédiaire d'une reconfiguration automatisée de commande qui utilise l'information sur la nouvelle carte de déclencheur et ajuste le contrôleur par l'intermédiaire d'un bon inverse de la nouvelle carte de déclencheur. Une modification robuste est utilisée afin d'éviter de fausses alertes provoquées par dynamique unmodeled. Un exemple est inclus pour illustrer l'applicabilité de l'arrangement proposé de détection. DEWEY : 629.8 ISSN : 0018-9286 RAMEAU : Systèmes non linéaires En ligne : mdemetri@wpi.edu, kito@math.ncsu.edu, rsmith@math.ncsu.edu

Natural Observer Design for Singularly Perturbed Vector Second-Order Systems / Demetriou, Michael A. in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control, Vol. 127 N° 4 (Décembre 2005) 

Public ISBD [article]  in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 127 N° 4 (Décembre 2005) . - 648-655 p. Titre : Natural Observer Design for Singularly Perturbed Vector Second-Order Systems Type de document : texte imprimé Auteurs : Demetriou, Michael A., Auteur ; Kazantzis, Nikolaos, Auteur Article en page(s) : 648-655 p. Note générale : Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Observateur  Conception  Vecteur  Echelle  de  temps  Système  mécanique  Sonde  Tubulure  Comportement  dynamique Index. décimale : 629.8 Résumé : Our aim in the present research study is to develop a systematic natural observer design framework for vector second-order systems in the presence of time-scale multiplicity. Specifically, vector second-order mechanical systems are considered along with fast sensor dynamics, and the primary objective is to obtain accurate estimates of the unmeasurable slow system state variables that are generated by an appropriately designed model-based observer. Within a singular perturbation framework, the proposed observer is designed on the basis of the system dynamics that evolves on the slow manifold, and the dynamic behavior of the estimation error that induces is analyzed and mathematically characterized in the presence of the unmodeled fast sensor dynamics. It is shown, that the observation error generated by neglecting the (unmodeled) fast sensor dynamics is of order O(epsilon), where epsilon is the singular perturbation parameter and a measure of the relative speed/time constant of the fast (sensor) and the slow component (vector second-order system) of the overall instrumented system dynamics. Finally, the performance of the proposed method and the convergence properties of the natural observer designed are evaluated in an illustrative example of a two-degree of freedom mechanical system. Notre but dans l'étude actuelle de recherches est de développer un cadre normal systématique de conception d'observateur pour les systèmes du second degré de vecteur en présence de la multiplicité d'échelle de temps. Spécifiquement, dirigez les systèmes mécaniques de second ordre sont considérés avec la dynamique rapide de sonde, et le premier objectif est d'obtenir des évaluations précises des variables lentes immensurables d'état de système qui sont produites par un observateur basé par modèle convenablement conçu. Dans un cadre singulier de perturbation, l'observateur proposé est conçu sur la base de la dynamique de système qui évolue sur la tubulure lente, et le comportement dynamique de l'erreur d'évaluation qui induit est analysé et mathématiquement caractérisé en présence du unmodeled la dynamique rapide de sonde. On lui montre, ce l'erreur d'observation produite en négligeant (unmodeled) la dynamique rapide de sonde est d'ordre O(epsilon), où l'epsilon est le paramètre singulier de perturbation et une mesure de la constante relative de temps de vitesse du composant rapide (sonde) et lent (système du second degré de vecteur) de la dynamique équipée globale de système. En conclusion, l'exécution de la méthode proposée et les propriétés de convergence de l'observateur normal conçu sont évaluées dans un exemple d'illustration des deux degrés de système mécanique de liberté. En ligne : mdemetri@wpi.edu, nikolas@wpi.edu [article] Natural Observer Design for Singularly Perturbed Vector Second-Order Systems [texte imprimé] / Demetriou, Michael A., Auteur ; Kazantzis, Nikolaos, Auteur . - 648-655 p. Génie Mécanique Langues : Anglais (eng) in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 127 N° 4 (Décembre 2005) . - 648-655 p. Mots-clés : Observateur  Conception  Vecteur  Echelle  de  temps  Système  mécanique  Sonde  Tubulure  Comportement  dynamique Index. décimale : 629.8 Résumé : Our aim in the present research study is to develop a systematic natural observer design framework for vector second-order systems in the presence of time-scale multiplicity. Specifically, vector second-order mechanical systems are considered along with fast sensor dynamics, and the primary objective is to obtain accurate estimates of the unmeasurable slow system state variables that are generated by an appropriately designed model-based observer. Within a singular perturbation framework, the proposed observer is designed on the basis of the system dynamics that evolves on the slow manifold, and the dynamic behavior of the estimation error that induces is analyzed and mathematically characterized in the presence of the unmodeled fast sensor dynamics. It is shown, that the observation error generated by neglecting the (unmodeled) fast sensor dynamics is of order O(epsilon), where epsilon is the singular perturbation parameter and a measure of the relative speed/time constant of the fast (sensor) and the slow component (vector second-order system) of the overall instrumented system dynamics. Finally, the performance of the proposed method and the convergence properties of the natural observer designed are evaluated in an illustrative example of a two-degree of freedom mechanical system. Notre but dans l'étude actuelle de recherches est de développer un cadre normal systématique de conception d'observateur pour les systèmes du second degré de vecteur en présence de la multiplicité d'échelle de temps. Spécifiquement, dirigez les systèmes mécaniques de second ordre sont considérés avec la dynamique rapide de sonde, et le premier objectif est d'obtenir des évaluations précises des variables lentes immensurables d'état de système qui sont produites par un observateur basé par modèle convenablement conçu. Dans un cadre singulier de perturbation, l'observateur proposé est conçu sur la base de la dynamique de système qui évolue sur la tubulure lente, et le comportement dynamique de l'erreur d'évaluation qui induit est analysé et mathématiquement caractérisé en présence du unmodeled la dynamique rapide de sonde. On lui montre, ce l'erreur d'observation produite en négligeant (unmodeled) la dynamique rapide de sonde est d'ordre O(epsilon), où l'epsilon est le paramètre singulier de perturbation et une mesure de la constante relative de temps de vitesse du composant rapide (sonde) et lent (système du second degré de vecteur) de la dynamique équipée globale de système. En conclusion, l'exécution de la méthode proposée et les propriétés de convergence de l'observateur normal conçu sont évaluées dans un exemple d'illustration des deux degrés de système mécanique de liberté. En ligne : mdemetri@wpi.edu, nikolas@wpi.edu

Switch-mode continuously variable transmission / Van de Ven, James D. in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control, Vol. 133 N° 3 (Mai 2011) 

Public ISBD [article]  in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 133 N° 3 (Mai 2011) . - 07 p. Titre : Switch-mode continuously variable transmission : modeling and optimization Type de document : texte imprimé Auteurs : Van de Ven, James D., Auteur ; Demetriou, Michael A., Auteur Année de publication : 2011 Article en page(s) : 07 p. Note générale : Systèmes dynamiques Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Air  pollution  Damping  Optimisation  Petroleum  Power  electronics  Power  transmission  (mechanical)  Springs  (mechanical)  Vehicles Index. décimale : 629.8 Résumé : Hybrid vehicles are an important step toward reducing global petroleum consumption and greenhouse gas emissions. Flywheel energy storage in a hybrid vehicle combines high energy density and high power density, yet requires a highly efficient continuously variable transmission with a wide operating range. This paper presents a novel solution to coupling a high-speed flywheel to the drive train of a vehicle, the switch-mode continuously variable transmission (CVT). The switch-mode CVT, the mechanical analog of a boost converter from power electronics, utilizes a rapidly switching clutch to transmit energy from a flywheel to a spring, which applies a torque to the drive train. By varying the duty ratio of the clutch, the average output torque is controlled. This paper examines the feasibility of this concept by formulating a mathematical model of the switch-mode CVT, which is then placed in state-space form. The state-space formulation is leveraged to analyze the system stability and perform simple optimization of the switch time and damping rate of the spring over the first switching period. The results of this work are that a stable equilibrium does exist when the speed of the output shaft is zero, but the system will not reach and stay at a desired torque if this condition is not met, but requires continuous switching between the two states. An optimal switching time and damping ratio were found for the given parameters, where the lowest error occurred with low values of damping ratio. This work builds a foundation for future work in increasing the complexity of the model and the optimization method. DEWEY : 629.8 ISSN : 0022-0434 En ligne : http://asmedl.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=JDSMAA00013300 [...] [article] Switch-mode continuously variable transmission : modeling and optimization [texte imprimé] / Van de Ven, James D., Auteur ; Demetriou, Michael A., Auteur . - 2011 . - 07 p. Systèmes dynamiques Langues : Anglais (eng) in Transactions of the ASME . Journal of dynamic systems, measurement, and control > Vol. 133 N° 3 (Mai 2011) . - 07 p. Mots-clés : Air  pollution  Damping  Optimisation  Petroleum  Power  electronics  Power  transmission  (mechanical)  Springs  (mechanical)  Vehicles Index. décimale : 629.8 Résumé : Hybrid vehicles are an important step toward reducing global petroleum consumption and greenhouse gas emissions. Flywheel energy storage in a hybrid vehicle combines high energy density and high power density, yet requires a highly efficient continuously variable transmission with a wide operating range. This paper presents a novel solution to coupling a high-speed flywheel to the drive train of a vehicle, the switch-mode continuously variable transmission (CVT). The switch-mode CVT, the mechanical analog of a boost converter from power electronics, utilizes a rapidly switching clutch to transmit energy from a flywheel to a spring, which applies a torque to the drive train. By varying the duty ratio of the clutch, the average output torque is controlled. This paper examines the feasibility of this concept by formulating a mathematical model of the switch-mode CVT, which is then placed in state-space form. The state-space formulation is leveraged to analyze the system stability and perform simple optimization of the switch time and damping rate of the spring over the first switching period. The results of this work are that a stable equilibrium does exist when the speed of the output shaft is zero, but the system will not reach and stay at a desired torque if this condition is not met, but requires continuous switching between the two states. An optimal switching time and damping ratio were found for the given parameters, where the lowest error occurred with low values of damping ratio. This work builds a foundation for future work in increasing the complexity of the model and the optimization method. DEWEY : 629.8 ISSN : 0022-0434 En ligne : http://asmedl.aip.org/getabs/servlet/GetabsServlet?prog=normal&id=JDSMAA00013300 [...]