Sensor fault detection, isolation and accommodation applied to b-747 aircraft lateral dynamics
B-747 uçağı yanal dinamiklerinde sensör hata teşhis, izolasyon ve düzeltilmesi
- Tez No: 664883
- Danışmanlar: PROF. DR. CENGİZ HACIZADE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Uçak Mühendisliği, Aircraft Engineering
- Anahtar Kelimeler: elektronik uçuş kontrol sistemleri, sensör hata tespiti, durum tahmin, Kalman filtresi, durum uzay modeli, electronic flight control systems, sensor fault detection, state estimation, Kalmanfilter, state-spacemodels
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Uçak ve Uzay Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 169
Özet
Bu tezin ilgilendiği konu içeriği, uçuş kontrol sistemlerinin kabiliyetlerini iyileştirerek, daha az kompleks sayısal hesaplamalar gerektiren durum-uzay modeli ve simulink model tabanlı yaklaşımla hata teşhis ve tanımlama kavramlarına düzeltici bir çözüm sunmaktadır. Bu model tabanlı hata algılama ve tanılama teknikleri, gürültü, sistem belirsizlikleri veya bozulmalara göre hata algılama kavramının hassaslığını arttırmayı amaçlar. Bu tezde oluşturulmuş hata algılama modeli bir sivil uçak modeli olan Boeing-747 yolcu uçağına uyarlanmıştır. Burada iki ayrı çalışma yapılmıştır. İlk olarak Boeing-747 yolcu uçağının lineer olmayan Simulink modeli, airlib yardımıyla alındıktan sonra yine Simulink linearizasyon programı yardımıyla lineerizasyonu gerçekleştirilmiş ve yanal durum-uzay modeli elde edilip Matlab programında kodlanarak sensor hatası durumunda teşhis, izolasyon ve düzeltilmesi sağlanmıltır. İkinci çalışma ise Simulink' de lineer olmayan B-747 yolcu uçağı modeli kullanılmıştır ve sensor hata tespiti ve düzeltilmesi sağlanmıştır.Bu kısımdaki hata algılama sistemi dört adet alt sistemden oluşur. Bunlardan ilki, lineer olmayan kapalı döngü uçak modeli, ikincisi uçağın sabit yükseklik ve hızda ilerlerken durum-uzay halindeki koşullarını tahmin eden bir gözlemci, üçüncü olarak sisteme hatalı cevap girdisi için hata gösterici alt sistemden ve son olarak sistemin hatalarını, uçağın durumunu sensörden elde ederek, gerçek zamanlı karşılaştırarak uçuş durumunun hatalı ya da hatasız olduğuna karar veren yeniden düzenleyici alt sistemden oluşmaktadır. Lineer gözlemleyici olarak Kalman filtre tasarımı ile hata teşhisinde başarılı olunmuştur. Kalman filtresi inovasyon istatistik metodu kullanılarak, sensor ölçme kanalındaki hataları tespit eder, hangi sensörün hatalı olduğunun teşhisi ve düzeltilmesi sağlanır. Simulink çalışmasında ise, modelde mevcut olan belirsizlik yayılmalarını azaltmakta ve ani hatalara karşı hassas kalan(rezidüel) elde etmekte ve sistemin emniyeti için mühim olan hata reddini değerlendirerek hata algılaması işlemini doğru olarak gerçekleştirir. Uçağın durum-uzay model durumlarının tahminini görüntüler ve hatalı durumlar gösteren sistem cevaplarının gözlemlenip, hatanın algılanmasını gerçekleştirier. Burada kullanılan tasarım, MATLAB Simulink' te uygulanan çoklu senaryo testleri doğrultusunda eşik değerini daha azaltarak uçağın sensör hatasını daha erken algılanmasını sağlar.
Özet (Çeviri)
The contents of the thesis illuminates and performs an amendotary fact on model-based fault detection and diagnosis method that helps to the pilot to have a safe flight in the subject of enhanced flight controls also, reduces the complexity and much simpler computational operations. The FDD techniques purposes to gather a much more sensitive fault detection success on faults that are resulted by noise, system uncertainities and disturbances. FDD model constructed in this thesis built into Boeing-747 civil aircraft. There are two studies. The first one is B-747 aircraft is taken as a nonlinear closed-loop B-747 aircraft model from Simulink airlib library and by using Simulink linearization toolbox, the aircraft lateral states are linearized and converted into state-space model and used in Matlab to calculate the detection, isolation and accomodation of sensor faults till occurred. The other study is, there is an established fault detection system includes a nonlinear closed-loop B-747 aircraft model to verify the effectiveness of sensor fault detection method, an estimator that observes the lateral states at the same time the aircraft is having a level-flight, a fault indicator subsystem that indicates the faults on the system by applying faulty responses and once for all a reconfiguration subsytem that discriminate by contrasting the states those are gathered from sensors just as instantly and by this way, it determines whether the condition of the flight is faulty or fault-free. Kalman filter is utilized to diagnose the fault and detect as a linear estimator design. From the sight of Kalman filter innovation sequence statistics, the sensor measurement channel faults are detected, isolated and accommodated with adaptive and reconfigurated Kalman filter algorithms. Also, the simulink study reduces the adverse affect resulted by model uncertainity, forms a residual with high sensitivity to sensor faults and sustains a safe fault detection method colloborated with the deny of false alarms with is vital for system safety. State estimation illustration makes it possible to guess and observe while a unwanted system behaviour is erupted and succed detection of faults. The designed system is vital for sensor stuck detection on earlier stage to have much lesser threshold values for sensitivity to alarms in case of multi-simulation cases are tested in MATLAB Simulink.
Benzer Tezler
- Kalman filtresi temelli sensör arıza tespit, teşhis ve ayrıştırma algoritmalarının helikopter dinamik modeline uygulanması
Application of helicopter dynamic modeling of Kalman filter based sensor fault detection, isolation and accommodation algorithms
ÖZLEM DÖKME
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ HACIZADE
- Robot kontrol sistemlerindeki algılayıcılarda meydana gelen arızaların tespit ve teşhisi için algoritmalar
Algorithms to detect and isolate sensor faults in mobile robot control systems
HAKAN AKKOÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. FİKRET ÇALIŞKAN
- Bilinmeyen giriş gözleyicileri kullanılarak uçuş kontrol sistemindeki algılayıcı ve eyleyici arızalarının tespiti, ayrımı ve sistemin yeniden yapılandırılması
Sensor and actuator fault detection, isolation and system reconfiguration in flight control system using unknown input observers
EMRE KIYAK
Doktora
Türkçe
2008
Sivil HavacılıkAnadolu ÜniversitesiSivil Havacılık Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AYŞE KAHVECİOĞLU
- Fault detection, isolation and reconfiguration in navigation system of Boeing-747 aircraft
Boeing-747 uçağının seyrüsefer sisteminde arıza tespiti, teşhisi ve yeniden yapılandırma
DENİZ BURAK KAMİLOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ HACIZADE
- Multi-sensor fusion for induction motor aging analysis and fault diagnosis
Başlık çevirisi yok
ALİ SEYFETTİN ERBAY
Doktora
İngilizce
1999
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiThe University of TennesseeDR. BELLE R. UPADHYAYA