Resumen de Diagnosis and fault-tolerant control using set-based methods
La capacidad de los sistemas para tolerar fallos es una importante especificación de desempeño para la mayoría de sistemas. Ejemplos que muestran su importancia son algunas catástrofes en aviación civil. De acuerdo a investigaciones oficiales, algunos incidentes aéreos son técnicamente evitables si los pilotos pudiesen tomar las medidas adecuadas. Aun así, basándose en las habilidades y experiencia de los pilotos, no se puede garantizar que decisiones de vuelo confiables serán siempre posible de tomar. En cambio, si estrategias de tolerancia a fallos se pudieran incluir en el proceso de toma de decisión, los vuelos serían mucho más seguros.
El control tolerante a fallos es generalmente clasificado en control pasivo y activo. El control pasivo se basa en la robustez del controlador, el cual sólo provee una habilidad limitada de tolerancia a fallos, mientras que el control tolerante a fallos de tipo activo se convierte en un modulo de detección y aislamiento de fallos que permite obtener información de éstos, y luego, activamente, tomar acciones para tolerar el efecto de dichos fallos. Así pues, el control activo generalmente tiene habilidades más fuertes de tolerancia a fallos.
Esta tesis se enfoca en control tolerante a fallos activo, para lo cual considera el control predictivo basado en modelos y la detección y aislamiento de fallos basados en conjuntos. El control predictivo basado en modelos es una estrategia de control exitosa en la industria de procesos y ha sido ampliamente utilizada para procesos químicos y tratamiento de aguas, debido a su habilidad de tratar con sistemas multivariables con restricciones. A pesar de esto, el desempeño del control predictivo basado en modelos tiene una profunda dependencia de la precisión del modelo del sistema. Siendo realistas, es imposible evitar el efecto de errores de modelado, perturbaciones, ruidos y fallos, que siempre llevan a diferencias entre el modelo y el sistema real. Comparativamente, el error de modelo inducido por los fallos es posible de ser manejado efectivamente por estrategias adecuadas de control tolerante a fallos. Con el fin de alcanzar este objetivo, métodos de detección y aislamiento de fallos basados en conjuntos son utilizados en los esquemas de tolerancia a fallos propuestos en esta tesis. La ventaja importante de estas técnicas de detección y aislamiento de fallos basadas en conjuntos es que puede tomar decisiones robustas de detección y aislamiento, lo cual es clave para tomar medidas acertadas de tolerancia a fallos.
Esta tesis esta dividida en cuatro partes. La primera parte es introductoria, presenta el estado del arte y hace una introducción a las herramientas de investigación utilizadas. La segunda parte expone la detección y aislamiento de fallos en actuadores y/o sensores, basándose en teoría de conjuntos, a partir de observadores de intervalo, y conjuntos invariantes. La tercera parte se enfoca en el control predictivo robusto (con enfoques basados tanto en tubos robustos como en min-max) con tolerancia a fallos en actuadores y/o sensores. La cuarta parte presenta algunas conclusiones, hace un resumen de esta investigación y da algunas ideas para trabajos futuros.
