SHERECS

System Health Management and Reliable Control of Complex Systems, DPI2011-26243

La operación segura y confiable de sistemas tecnológicos (coches, aviones, trenes, ...) y procesos (redes de energía, gas o agua, fábricas químicas, ...) es de gran interés y significancia para la protección de la vida humana y la salud, el medio ambiente y el valor económico invertido. El funcionamiento correcto de esos sistemas también tiene un impacto importante en el costo de producción y la calidad del producto en la manufactura. Mantener la salud de un sistema complejo es una tarea difícil que requiere el análisis en profundidad del sistema objetivo, los principios involucrados y sus estrategias de aplicabilidad e implementación.

La creciente demanda de mejorar la fiabilidad y la supervivencia de estos sistemas y procesos ha llevado al desarrollo de sistemas de Prognosis and Health Management (PHM) y Fault-Tolerant Control (FTC).

Prognostics and Health Management (PHM) es una metodología que permite estimar la fiabilidad del sistema, predecir la vida útil restante (RUL) y reducir los esfuerzos de inspección y mantenimiento mediante monitoreo en tiempo real y detección de fallos incipientes. El surgimiento y las aplicaciones exitosas de la tecnología PHM durante la última década, especialmente el desarrollo de técnicas de pronóstico en línea, dio lugar a una nueva categoría de sistemas FTC, denominada sistema FTC proactivo. Dada la información de pronóstico precisa en línea, el sistema FTC proactivo gestiona la acumulación de daños adicionales mediante acciones de control.

Este proyecto quiere desarrollar una metodología basada en el System Health Management (SHM) y el Control. SHM integra las tareas de los módulos de diagnóstico y pronóstico, así como los procesos y procedimientos responsables de la recopilación de información sobre la salud del sistema, lo que permite tomar las decisiones correctas sobre acciones de emergencia y reparaciones. Por otro lado, el Reliable Control (RC) trata de diseñar estrategias de control que permitan una operación segura y confiable a pesar de las situaciones de fallo. Como resultado de esta combinación, se propone un nuevo paradigma: el sistema Health-Aware Control (HAC). En este paradigma, la información proporcionada por el módulo de pronóstico sobre la salud del sistema de los componentes permite modificar el controlador de tal manera que se considere la salud del sistema en los objetivos de control. De esta forma, las acciones de control no solo se generarán para cumplir con los objetivos de control, sino también para extender la vida de los componentes del sistema.

Los objetivos de este proyecto son:

Desarrollar nuevas metodologías y técnicas para el monitoreo y gestión de la salud del sistema, que integrando información de múltiples fuentes, permitirán monitorear y diagnosticar la salud del sistema, así como pronosticar su evolución, siendo capaces de estimar la vida útil restante y planificar las acciones de mantenimiento basadas en la condición del sistema.

Desarrollar algoritmos de diseño de control confiable que mantendrán las propiedades deseadas del sistema de control con un cierto grado de fiabilidad después de la ocurrencia de algún fallo.

Integrar metodologías de monitoreo de salud del sistema con algoritmos de control confiable de manera que el controlador esté al tanto del estado de salud del sistema y active acciones correctivas (como, por ejemplo, sensores o actuadores virtuales) cuando se detecten problemas en la salud de los sensores o actuadores.

Validar y evaluar el rendimiento de las técnicas desarrolladas en UAVs y turbinas eólicas proporcionadas por las empresas EPO (CTAE y ALSTOM WIND).

Contribución SAC

Artículos de conferencia

Escobet, T., Quevedo, J., Puig, V. (2012), A Fault/Anomaly System Prognosis using a Data-driven Approach considering Uncertainty, en las actas del IEEE World Congress on Computational Intelligence 2012.<doi: 10.1109/IJCNN.2012.6252688>
Teresa Escobet, Vicenç Puig, y Fatiha Nejjari (2012), Health Aware Control and Model-Based Prognosis, en las actas de la IEEE Mediterranean Control Conference MED'12. Barcelona, España. <doi: 10.1109/MED.2012.6265718>
Rotondo, D., Nejjari, F., Puig, V., Blesa, J. (2012), Fault Estimation and Virtual Actuator FTC Approach for LPV Systems, en las actas del 8º Simposio IFAC sobre Detección de Fallos, Supervisión y Seguridad de Procesos Técnicos, Ciudad de México, México.<doi:10.3182/20120829-3-MX-2028.00142>
Rotondo, D., Nejjari, F., Puig, V., Blesa, J. (2012), FTC Design for Polytopic LPV Systems subject to Actuator Saturations, en las actas de la IEEE Mediterranean Control Conference MED'12. Barcelona, España. <doi: 10.1109/MED.2012.6265691>
Rotondo, D., Nejjari, F., Puig, V., Blesa, J. (2012), Fault Tolerant Control of the Wind Turbine Benchmark using Virtual Sensors/Actuators, en las actas del 8º Simposio IFAC sobre Detección de Fallos, Supervisión y Seguridad de Procesos Técnicos, Ciudad de México, México. <doi:10.3182/20120829-3-MX-2028.00185

Capítulos de libro

Escobet, T., Quevedo, J., Puig, V., Nejjari, F., (2012), Combining Health Monitoring and Control. Capítulo del libro titulado: Diagnostics and Prognostics of Engineering Systems: Methods and Techniques. Editor: Seifedine Kadry.