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@PhDThesis{Siqueira:2017:AbDo'f,
               author = "Siqueira, Jairo Eduardo Moraes",
                title = "Uma abordagem no dom{\'{\i}}nio 'frequ{\^e}ncia-estrutura' para 
                         a detec{\c{c}}{\~a}o e diagn{\'o}stico de falhas em sistemas de 
                         controle reconfigur{\'a}veis",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2017",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2016-07-01",
             keywords = "detec{\c{c}}{\~a}o de falhas, toler{\^a}ncia a falhas, sistemas 
                         de controle, controle de atitude, dom{\'{\i}}nio da 
                         frequ{\^e}ncia, fault detection, fault tolerance, control 
                         systems, attitude control, frequency domain.",
             abstract = "O uso de abordagens padr{\~a}o para a concep{\c{c}}{\~a}o e o 
                         desenvolvimento de estruturas de controle autom{\'a}tico para 
                         sistemas complexos, podem incorrer em degrada{\c{c}}{\~a}o de 
                         performance operacional com perda das margens de estabilidade e de 
                         seguran{\c{c}}a, caso falhas de sensores ou de atuadores ocorram. 
                         Tais falhas, as quais representam perdas locais no sistema como um 
                         todo, podem potencialmente evoluir para fal{\^e}ncia do sistema 
                         de controle se n{\~a}o forem eliminadas ou mitigadas em tempo e 
                         medida adequados. Tais eventos n{\~a}o s{\~a}o aceit{\'a}veis, 
                         dado que os mesmos representam a perda completa das capacidades 
                         originais de seguran{\c{c}}a ou de miss{\~a}o. Desta forma, este 
                         trabalho visa estudar o problema de detec{\c{c}}{\~a}o e 
                         diagn{\'o}stico de falhas em sistemas de controle 
                         reconfigur{\'a}veis, de forma a propor uma metodologia enquanto 
                         solu{\c{c}}{\~a}o a tal problem{\'a}tica, baseada no chamado 
                         dom{\'{\i}}nio \${{"}}\$frequ{\^e}ncia-estrutura\${{"}}\$. 
                         A fim de que sejam atingidos os objetivos propostos, s{\~a}o 
                         tomados os seguintes passos: 1) Revis{\~a}o de literatura sobre 
                         m{\'e}todos dispon{\'{\i}}veis para detec{\c{c}}{\~a}o e 
                         diagn{\'o}stico de falhas, assim como de 
                         reconfigura{\c{c}}{\~a}o de controle; 2) A partir de um modelo 
                         LTI gen{\'e}rico, {\'e} proposto um repert{\'o}rio de falhas de 
                         sensores e de atuadores, as falhas s{\~a}o modeladas e 
                         caracterizadas, considerando ent{\~a}o para cada modelo/modo de 
                         falha (a) como as topologias das malhas de controle - i.e., as 
                         estruturas - s{\~a}o afetadas, (b) qual {\'e} o impacto gerado 
                         (propaga{\c{c}}{\~a}o temporal) nas malhas de controle, (c) 
                         quais s{\~a}o os conte{\'u}dos espectrais espec{\'{\i}}ficos; 
                         (3) {\'e} proposto um m{\'e}todo que se baseia nas 
                         pot{\^e}ncias espectrais de um conjunto pr{\'e}-determinado de 
                         res{\'{\i}}duos (de sensores e de atuadores) e no uso de 
                         clusteriza{\c{c}}{\~a}o como meio de obten{\c{c}}{\~a}o dos 
                         limiares de falhas; (4) o m{\'e}todo {\'e} testado com 
                         complexidade incremental, a partir de um modelo linear sem 
                         ru{\'{\i}}do e de 1-DOF, sem capacidade de 
                         reconfigura{\c{c}}{\~a}o, at{\'e} um modelo n{\~a}o-linear e 
                         ruidoso, com 3-DOF e dotado de redund{\^a}ncias para 
                         reconfigura{\c{c}}{\~a}o de sensores e de atuadores. Os 
                         numerosos resultados mostram que o m{\'e}todo diagnostica as 
                         falhas modeladas, mesmo na presen{\c{c}}a de acoplamento MIMO, 
                         n{\~a}o linearidades girosc{\'o}picas inerentes, e 
                         ru{\'{\i}}dos e dist{\'u}rbios significativos, na planta usada, 
                         sugerindo sua aplicabilidade a casos mais gerais e 
                         dif{\'{\i}}ceis. ABSTRACT: The use of standard approaches for 
                         the conception and development of automatic control structures for 
                         complex systems may inccur in operational performance degradation 
                         with loss of stability and safety margins, when sensor or actuator 
                         faults occur. These faults, which represent local losses within 
                         the overall control system, may potentially evolve to system 
                         failure if not eliminated or mitigated in proper time and measure. 
                         Such an event is not acceptable, since it represents the complete 
                         loss either of the original safety or mission capabilities. 
                         Therefore, this work studies the problem of fault detection and 
                         diagnosis in reconfigurable control systems, and proposes a new 
                         method to solve such problem, which is based on the so called 
                         \${{"}}\$frequency-structure\${{"}}\$ domain. To accomplish 
                         the proposed goals, the following steps are undertaken: 1) A 
                         literature review on available fault detection and diagnosis 
                         methods is presented, as well as those for control 
                         reconfiguration; 2) Starting from a generic view of a LTI system, 
                         a set of sensor and actuator faults is proposed, the faults are 
                         modelled and characterized, considering for each fault/faulty mode 
                         (a) how the control loops topologies - i.e., the structure - are 
                         affected, (b) what is the impact (timewise propagation) caused on 
                         the control loops, (c) what are the spectral contents; 3) a method 
                         is proposed, which is itself based on the spectral power of 
                         pre-determined model-based residuals (sensors and actuators), and 
                         uses clusterization as means for obtaining thresholds; (4) the 
                         method is tested with incremental complexity, batchwise and 
                         recursively, from an initial noiseless, linear, 1-DOF control 
                         system without reconfiguration capabilities; to a noisy, 
                         non-linear, 3-DOF one, itself capable of sensor and actuator 
                         reconfigurations. The numerous results show that the method 
                         diagnoses the modeled faults, even in the presence of MIMO 
                         coupling, inherent gyroscopic nonlinearities and significant 
                         noises and disturbances in the plant used, suggesting its 
                         applicability to more general and difficult cases.",
            committee = "Ricci, M{\'a}rio C{\'e}sar (presidente) and Souza, Marcelo Lopes 
                         de Oliveira e (orientador) and Leite, Alexandre Carvalho 
                         (orientador) and Milani, Paulo Gi{\'a}como and Rocco, Evandro 
                         Marconi and Moreira, Fernando Jos{\'e} de Oliveira and Curvo, 
                         Marcelo",
           copyholder = "SID/SCD",
         englishtitle = "A 'frequency-structure' based approach for fault detection and 
                         diagnosis in reconfigurable control systems",
             language = "pt",
                pages = "484",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3LNR7CP",
                  url = "http://urlib.net/rep/8JMKD3MGP3W34P/3LNR7CP",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "30 nov. 2020"
}


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