Fuzzy extended state observer for the fault detection and identification

Abstract

This paper introduces a novel methodology to detect and identify faults for a class of autonomous nonlinear systems. In the proposed design, a fuzzy extended system observer (FESO) based on the Mandami-type fuzzy system is used to estimate the fault that is considered to be the extended system state. In this method, the Mamdani-type fuzzy system is based on a single-input single-output (SISO) where the observer error is considered as the fuzzy input variable. Additionally, the stability analysis under Lyapunov criteria verifies that the solutions of proposed FESO are ultimately bounded. Finally, simulation examples are given to corroborate the feasibility of the proposed FESO. RESUMEN Este artículo presenta una metodología novedosa para detectar e identificar fallas para una clase de sistemas autónomos no lineales. En el diseño propuesto, se utiliza un observador de sistema extendido borroso (FESO) basado en el sistema borroso tipo Mandami para estimar la falla que se considera el estado del sistema extendido. En este método, el sistema difuso tipo Mamdani se basa en un sistema de entrada única y salida única (SISO) donde el error del observador se considera como la variable de entrada difusa. Además, el análisis de estabilidad bajo los criterios de Lyapunov verifica que las soluciones de FESO propuestas son, en última instancia, acotadas. Finalmente, se dan ejemplos de simulación para corroborar la factibilidad del FESO propuesto.