Control relevant on-line model validation criterion based on robust stability conditions

Authors


Abstract

This paper is concerned with detection and diagnosis of modelling error under closed-loop conditions. The effect of modelling error on process output error (which is the error between the process output and the simulated output) is first analysed. Then robust stability conditions for on-line model validation are applied. The main premise is that whenever the closed-loop system violates the robust stability condition, it is a sign of significant process change and a signal that the control system may become potentially unstable. We relate the process output error with robust stability conditions and introduce three propositions for on-line model validation. Any process change (or modelling error) that makes the system violate the condition specified by the robust stability theorem can be detected. Simulation examples are presented to demonstrate the applicability of the propositions. An index is also proposed to quantify modelling error in frequency domain. Simulation examples and an experimental case study are presented to demonstrate the use of the new index.

Abstract

Cet article porte sur la détection et le diagnostic de l'erreur de modélisation dans des conditions en circuit fermé. L'effet de l'erreur de modélisation sur l'erreur de sortie de procédé (qui est l'erreur entre la sortie de procédé et la sortie simulée) est d'abord analysé. Des conditions de stabilité robustes pour la validation de modèle en continu sont ensuite appliquées. Selon la première hypothèse, chaque fois que le système en circuit fermé viole la condition de stabilité robuste, c'est le signe qu'un changement de procédé significatif va survenir et que le système de contrôle peut devenir instable. Nous relions l'erreur de sortie de procédé aux conditions de stabilité robustes et introduisons trois propositions pour la validation de modèle en ligne. Tout changement de procédé (ou erreur de modélisation) qui fait que le système viole la condition spécifiée par le théorème de stabilité robuste peut être détecté. Des exemples de simulation sont présentés pour démontrer l'applicabilité des propositions. Un indice est également proposé pour quantifier l'erreur de modélisation dans le domaine de fréquence. Des exemples de simulation ainsi qu'une étude de cas expérimentale sont présentés pour démontrer l'utilisation du nouvel indice.

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