priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2026-69-1-13-21pribor-450Research ArticleСИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИSYSTEM ANALYSIS, MANAGEMENT AND INFORMATION PROCESSINGИспользование интервальных наблюдателей для диагностирования дефектов в нестационарных системахUsing interval observers to diagnose defects in non-stationary systemsЗуевА. В.ZuevA. V.

Александр Валерьевич Зуев — д-р техн. наук, доцент; лаборатория интеллектуальных систем; зав. лабораторией

Владивосток

Alexander V. Zuev — Dr. Sci., Associate Professor; Laboratory of Intelligent Systems; Head of the Laboratory

Vladivostok

alvzuev@yandex.ruЖирабокА. Н.ZhirabokA. N.

Алексей Нилович Жирабок  — д-р техн. наук, профессор; департамент автоматики и робототехники

Владивосток

Alexey N. Zhirabok — Dr. Sci., Professor; Department of Automation and Robotics

Vladivostok

zhirabok@mail.ruИнститут проблем морских технологий ДВО РАН; Дальневосточный федеральный университетРоссияInstitute of Marine Technology Problems, Far Eastern Branch of the RAS; Far Eastern Federal UniversityRussian Federation2026140220266911321Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20262026Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/450

Решается задача обнаружения и локализации дефектов в линейных нестационарных динамических системах при наличии внешних возмущений и шумов измерений. Для решения задачи применяются интервальные наблюдатели, построенные путем преобразования исходной системы к ее редуцированной модели, чувствительной к дефектам и нечувствительной к возмущениям. Особенность модели заключается в нелинейной стационарной динамике, что, в отличие от известных подходов, позволяет существенно упростить процедуру решения задачи.

The problem of detecting and localizing defects in linear nonstationary dynamic systems in the presence of external disturbances and measurement noise is considered. To solve the problem, interval observers are used, built by converting the initial system to its reduced model, which is sensitive to defects and insensitive to disturbances. The special feature of the model is its nonlinear stationary dynamics, which, unlike known approaches, significantly simplifies the procedure for solving the problem.

нестационарные системыдефектыредуцированные моделиинтервальные наблюдателиnon-stationary systemsdefectsreduced-order modelsinterval observersReferencesМироновский Л. А. Функциональное диагностирование динамических систем. М.–СПб: Изд-во МГУ-ГРИФ, 1998. 256 с.Мironovskiy L.A. Funktsional'noye diagnostirovaniye dinamicheskikh system (Functional Diagnostics of Dynamic Systems), Moscow, St. Petersburg, 1998, 256 р. (in Russ.)Маргун А. А., Буй В., Бобцов А. А. Диагностирование параметрически неопределенных систем с произвольной относительной степенью при неизмеряемом входе // Автоматика и телемеханика. 2024. № 11. С. 36–55.Margun A.A., Bui V.H., Bobtsov A.A. Automation and Remote Control, 2024, no. 11(85), pp. 963–977, DOI: https://doi.org/10.1134/S0005117924700243.Жирабок А. Н., Зуев А. В. Интервальные соотношения паритета для обнаружения дефектов в дискретных стационарных динамических системах // Изв. РАН. Теория и системы управления. 2024. № 5. С. 114–125.Zhirabok A., Zuev A. Izvestiya Rossiiskoi Akademii Nauk. Teoriya i Sistemy Upravleniya, 2024, no. 5, pp. 114–125. (in Russ.)Ефимов Д. В., Раисси Т. Построение интервальных наблюдателей для динамических систем с неопределенностями // Автоматика и телемеханика. 2016. № 2. С. 5–49.Efimov D., Raïssi T. Automation and Remote Control, 2016, no. 2(77), pp. 191–225, DOI: https://doi.org/10.1134/S0005117916020016.Khan A., Xie W., Zhang L., Liu L. Design and applications of interval observers for uncertain dynamical systems // IET Circuits Devices Syst. 2020. Vol. 14. P. 721–740.Khan A., Xie W, Zhang L., Liu L. IET Circuits Devices Syst., 2020, vol. 14, рр. 721–740.Чеботарев С. Г., Кремлев А. С., Синтез интервального наблюдателя для линейной системы с переменными параметрами // Изв. вузов. Приборостроение. 2013. Т. 56, №. 4. C. 42–46.Chebotarev S.G., Kremlev A.S. Journal of Instrument Engineering, 2013, no. 4(56), pp. 42–46. (in Russ.)Chebotarev S., Efimov D., Raissi T., Zolghadri A. Interval observers for continuous-time LPV systems with L1/L2 performance // Automatica. 2015. Vol. 51. P. 82–89.Chebotarev S., Efimov D., Raissi T., Zolghadri A. Automatica, 2015, vol. 51, рр. 82–89.Жирабок А. Н., Зуев А. В. Интервальные наблюдатели для оценивания неизвестных входов в дискретных стационарных динамических системах // Автоматика и телемеханика. 2024. № 8. С. 3–19.Zhirabok A.N., Zuev A.V. Automation and Remote Control, 2024, no. 8(85), pp. 661–673, DOI: https://doi.org/10.1134/S0005117924700103.Zhang Z., Yang G. Fault detection for discrete-time LPV systems using interval observers // Intern. J. Syst. Sci. 2017. Vol. 48. P. 1–15.Zhang Z., Yang G. Intern. J. Syst. Sci., 2017. vol. 48, рр. 1–15.Zhang Z., Yang G. Event-triggered fault detection for a class of discrete-time linear systems using interval observers // ISA Transactions. 2017. Vol. 68. P. 160–169.Zhang Z., Yang G. ISA Transactions, 2017, vol. 68, рр. 160–169.Zhang Z., Yang G. Interval observer-based fault isolation for discrete-time fuzzy interconnected systems with unknown interconnections // IEEE Trans. Cybernetics. 2017. Vol. 47. P. 2413–2424.Zhang Z., Yang G. IEEE Trans. Cybernetics, 2017, vol. 47, рр. 2413–2424.Yi Z., Xie W., Khan A., Xu B. Fault detection and diagnosis for a class of linear time-varying discrete-time uncertain systems using interval observers // Proc. 39th Chinese Control Conf., Shenyang, China, July 27–29, 2020. P. 4124 4128.Yi Z., Xie W., Khan A., Xu B. Proc. 39th Chinese Control Conf., Shenyang, China, July 27–29, 2020, рр. 4124–4128.Rotondo D., Fernandez-Cantia R., Tornil-Sina S., Blesa J., Puig V. Robust fault diagnosis of proton exchange membrane fuel cells using a Takagi-Sugeno interval observer approach // Intern. J. Hydrogen Energy. 2015. P. 2875 2886.Rotondo D., Fernandez-Cantia R., Tornil-Sina S., Blesa J., Puig V. Intern. J. Hydrogen Energy, 2015, рp. 2875–2886.Blesa J., Rotondo D., Puig V. FDI and FTC of wind turbines using the interval observer approach and virtual actuators/ sensors // Control Eng. Pract. 2014. Vol. 24. P. 138–155.Blesa J., Rotondo D., Puig V. Control Eng. Pract., 2014, vol. 24, рр. 138–155.Харьковская Т. А., Кремлев А. С., Сабирова Д. М., Ефимов Д. В., Раисси Т. Интервальный наблюдатель для модели биологического реактора // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2014. № 3. С. 39–45.Kharkovskaya T.A., Kremlev A.S., Sabirova D.M., Efimov D.V., Raissi T. Scientific and Technical Journal of Information Technologies, Mechanics and Optics, 2014, no. 3, pp. 39–45. (in Russ.)Ríos-Ruiz C., Osorio-Gordillo G., Souley-Ali H., Darouach M., Astorga-Zaragoza C. Finite time functional observers for descriptor systems. Application to fault tolerant control // Proc. 27th Mediterranean Conf. on Control and Automation (MED). 2019. P. 165–170.Ríos-Ruiz C., Osorio-Gordillo G., Souley-Ali H., Darouach M., Astorga-Zaragoza C. Proc. 27th Mediterranean Conf. on Control and Automation (MED), 2019, рр. 165–170.Nemati F., Safavi S., Zemouche A. A nonlinear observer-based approach to fault detection, isolation and estimation for satellite formation flight application // Automatica. 2019. Vol. 107. P. 474–482.Nemati F., Safavi S., Zemouche A. Automatica, 2019, vol. 107, рр. 474–482.Жирабок А. Н., Зуев А. В., Бобко Е. Ю., Тимошенко А. А. Построение интервальных наблюдателей для нестационарных систем // Мехатроника, автоматизация, управление. 2024. Т. 25, № 10. С. 513–519.Zhirabok A.N., Zuev A.V., Bobko E.Yu., Timoshenko A.A. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2024, no. 10(25), pp. 513–519. (in Russ.)Жирабок А. Н., Ким Чхун Ир. Виртуальные датчики в задаче функционального диагностирования нелинейных систем // Изв. РАН. Теория и системы управления. 2022. № 1. С. 67–75.Zhirabok A.N., Ir K.C. Journal of Computer and Systems Sciences International, 2022, no. 1(61), pp. 38–46.Зуев А. В., Жирабок А. Н., Филаретов В. Ф., Проценко А. А. Идентификация дефектов в нестационарных си стемах на основе скользящих наблюдателей // Мехатроника, автоматизация, управление. 2021. Т. 22, № 12. С. 619–627.Zuev A.V., Zhirabok A.N., Filaretov V.F., Protsenko A.A. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2021, no. 12(22), pp. 625–633. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.