Entwurf robuster modellbasierter Fehlerisolationsfilter

Die vorliegende Arbeit behandelt den Entwurf robuster modellbasierter Fehlerisolationsfilter für lineare zeitinvariante Systeme. Die Verfahren erlauben eine zuverlässige Lokalisierung von Fehlern auf Basis eines quantitativen Systemmodells. Zunächst wird die Dualität des Fehlerisolationsproblems zu Methoden des Entkopplungsreglerentwurfes herausgearbeitet. Auf dieser Grundlage werden Methoden zum Entwurf von Fehlerisolationsbeobachtern präsentiert. Die Robustheit der Beobachter sowohl hinsichtlich exogener Störungen als auch bezüglich unsicherer Systemparameter wird dabei unter Rückgriff auf lineare Matrixungleichungen optimiert. Schließlich werden Fehlerisolationsfilter allgemeinerer Struktur betrachtet, die gegenüber den beobachterbasierten Methoden einen vereinheitlichenden Entwurf liefern. Dieser erfolgt optimierungsbasiert und erlaubt eine einfache Auslegung, bei der lediglich intuitive Parameter einzustellen sind.

The thesis deals with the design of robust model-based fault isolation filters for linear time-invariant systems. The methods developed enable reliable localization of faults in dynamical systems based on quantitative system models. As a basis for this, duality of the fault isolation problem and non-interacting controller design is shown. Thereafter, design methods for fault isolation observers are presented. Special attention is devoted to robustness properties with respect to both exogenous disturbances and uncertain system parameters employing linear matrix inequalities. Extending these results, a unifying approach is developed, namely general fault isolation filters. They are obtained by an easy-to-parameterize optimization based design.