Decentralized synchronous diagnosis with coordination

Abstract

O diagnóstico de falhas é uma tarefa fundamental em sistemas de engenharia com o intuito de evitar comportamentos indesejados que podem afetar o funcionamento de equipamentos ou a segurança humana. Neste trabalho, somente o diagnóstico de falhas em Sistemas a Eventos Discretos (DESs) modelados como autômatos são considerados. Recentemente, uma nova arquitetura para diagnóstico descentralizado, denominada Diagnóstico Síncrono Descentralizado, foi proposta. No Diagnóstico Síncrono Descentralizado, os diagnosticadores locais são calculados com base no comportamento livre de falha dos componentes do sistema, o que reduz o tamanho dos diagnosticadores locais ao ser implementado. Embora esse método tenha sido implementado com sucesso, sua principal desvantagem é o crescimento da linguagem livre de falha do sistema para o diagnóstico, reduzindo a sua eficiência. A fim de contornar este problema, é proposto um novo método de diagnóstico síncrono descentralizado (DSD) refinando o status do diagnóstico por meio de cluster autômatos dos componentes locais. Para tanto, um protocolo de comunicação entre os estimadores locais e um diagnosticador, descrito em um algoritmo de diagnóstico é proposto. O método elimina o crescimento da linguagem livre de falha para o diagnóstico, garantindo o mesmo desempenho de diagnóstico do método centralizado tradicional. Além disso, uma implementação prática do método em um sistema didático de manufatura é apresentada.

Abstract: Fault diagnosis is a fundamental task that must be performed in engineering systems in order to avoid undesired behaviors that can affect equipment or human safety. In this work, we consider fault diagnosis of Discrete Event Systems (DESs) modeled as automata. Recently, a new architecture for diagnosis called Decentralized Synchronous Diagnosis (DSD) has been proposed. In the DSD, local diagnosers are computed based on the fault-free behavior of the system components with the view to reduce the size of the local diagnosers for implementation. Although this method has been successfully implemented, its main drawback is the growth of the fault-free language of the system for diagnosis, which reduces the diagnosis efficiency. In order to circumvent this problem, in this work, we propose a decentralized synchronous diagnosis method with coordination (DSDC) that refines the diagnosis status using cluster automata of the local components. To do so, we also propose a communication protocol between local state estimators and the coordinator. We show that this method prevents the growth of the fault-free language for diagnosis, which guarantees the same diagnosis performance as the traditional centralized diagnosis method. Furthermore, a practical implementation of the method to a didactic manufacturing system is also presented.