嵌套信号时序逻辑规范下的故障诊断与容错控制协同设计
系统与控制
2025-03-11 v1 系统与控制
摘要
信号时序逻辑（STL）规范在定义安全关键信息物理系统（CPS）中复杂的时序性质与行为方面发挥着至关重要的作用。然而，对于具有非线性动态的CPS，其故障诊断（FD）与容错控制（FTC）仍面临重大挑战，特别是在处理嵌套信号时序逻辑（NSTL）规范时。本文提出了一种FD与FTC协同设计的新框架，旨在优化故障诊断性能的同时确保在NSTL规范下的容错性。所提框架包含四个关键步骤：（1）构建信号时序逻辑树（STLT），（2）通过构建容错可行集进行故障检测，（3）评估故障检测性能，（4）综合容错控制。首先，为非线性系统设计满足NSTL规范的控制器，并同时开发故障检测观测器与容错可行集。为应对在动态优化控制问题中保持解可行性的挑战，引入了容错控制递归可行性的概念。随后，通过二次规划方法推导次优控制器增益以确保容错性。该协同设计框架能够在保持FTC性能的同时实现更快速、更准确的故障检测。最后给出了仿真研究以证明所提框架的有效性。
引用
@article{arxiv.2503.05732,
title = {Collaborative design of fault diagnosis and fault tolerance control under nested signal temporal logic specifications},
author = {Penghong Lu and Gang Chen and Rong Su},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.05732},
year = {2025}
}