Rough neural network based data-driven model-free adaptive fault-tolerant control for discrete-time nonlinear systems

计算机科学 非线性系统 人工神经网络 容错 离散时间和连续时间 控制理论(社会学) 自适应控制 控制(管理) 人工智能 分布式计算 统计 物理 数学 量子力学
作者
S. Isapour,Mahsan Tavakoli‐Kakhki
出处
期刊:Engineering Applications of Artificial Intelligence [Elsevier BV]
卷期号:134: 108651-108651 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.engappai.2024.108651
摘要

This paper presents a data-driven Fault-Tolerant Control (FTC) system based on Model-Free Adaptive Control (MFAC) for a class of nonlinear discrete-time systems. First, the original system is converted in to a Compact Form Dynamic Linearization (CFDL) data model using the Pseudo-Partial-Derivative (PPD) technique. Second, a Rough Neural Network (RNN) is employed as an observer for Fault Detection (FD) by generating residual. Moreover, the obtained residual is incorporated into the CFDL and the optimality criterion to reconstruct the FTC strategy. The key contributions of this research include: 1) Considering and compensating the sensor and actuator faults simultaneously, which improves the overall system's robustness.; 2) the use of RNN as a powerful predictor for noisy and uncertain industrial data for FD, thereby enhancing the accuracy of FD; 3) the direct embedding of the generated residual from RNN into the controller without the need to estimate the fault function, simplifying the control process and 4) the research relies on input and output data from the controlled system for FD and FTC processes, which reduces the computational burden and increases efficiency. Finally, the simulation results show the effectiveness of the proposed data-driven FTC approach in comparision with the existing data-driven FTC approaches in fault control of some sample systems including high-speed train and CSTR system.
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