S&AS: FND: Real-Time Self-Diagnosis and Correction in Linear and Nonlinear Control of Autonomous Systems Using Encoded State Space Error Signatures

基本信息

批准号：
1723997
负责人：
Abhijit Chatterjee
金额：
$ 49.9万
依托单位：
Georgia Tech Research Corporation
依托单位国家：
美国
项目类别：
Standard Grant
财政年份：
2017
资助国家：
美国
起止时间：
2017-08-01 至 2022-07-31
项目状态：
已结题

来源：
https://www.nsf.gov/awardsearch/showAward?AWD_ID=1723997&HistoricalAwards=false
关键词：
S&amp FND Real Time Self

项目摘要

Next generation autonomous systems that can perform societal functions without human intervention (such as intelligent buildings, robots, drones and self-driven cars) will need to be aware of the health of the core electro-mechanical subsystems of which they are composed. Such self-awareness will dictate how they respond to different workload demands so that the general public can depend on these systems for reliable execution of designated tasks irrespective of how much wear and tear these systems have experienced through field use. The goal of this project is to enable the design of such self-aware autonomous systems of the future.Linear and nonlinear control systems can be described using state-space representations that are encoded with redundant "check states" that bear a known relationship with the observable states of the system in the absence of failures. The difference between the check state value and its value as predicted by the known relationship above, results in a time-varying error signal that can be used for the first time to detect, diagnose and compensate for parametric failures in the electro-mechanical system components in real-time with the least amount of computational overhead and detection latency for a wide class of such systems. The project will train graduate students to develop new mathematical techniques, simulation tools and algorithms across diverse domains of electrical engineering and computer science. The students will work closely with industry, facilitating technology transfer through summer internships and co-ops. The research findings will be integrated into a class on fault-tolerant computing. Key research aspects will be incorporated into senior year undergraduate design projects while engaging students from the summer undergraduate research experience program for minorities at Georgia Tech. K-12 education program engagements relevant to this project will be pursued through the course of this research.

无需人工干预即可执行社会功能的下一代自主系统（例如智能建筑、机器人、无人机和自动驾驶汽车）将需要了解其组成的核心机电子系统的健康状况。这种自我意识将决定它们如何响应不同的工作负载需求，以便公众可以依赖这些系统可靠地执行指定的任务，无论这些系统在现场使用中经历了多少磨损。该项目的目标是实现未来这种自我意识自治系统的设计。线性和非线性控制系统可以使用状态空间表示来描述，这些状态空间表示用冗余“检查状态”进行编码，这些状态与状态空间具有已知的关系。在没有故障的情况下系统的可观察状态。检查状态值与其通过上述已知关系预测的值之间的差异产生时变误差信号，该信号可首次用于检测、诊断和补偿机电系统组件中的参数故障对于各种此类系统来说，实时地以最少的计算开销和检测延迟进行检测。该项目将培训研究生在电气工程和计算机科学的不同领域开发新的数学技术、模拟工具和算法。学生将与业界密切合作，通过暑期实习和合作社促进技术转让。研究成果将被纳入容错计算课程中。关键研究方面将纳入高年级本科生设计项目，同时吸引来自佐治亚理工学院少数族裔暑期本科生研究体验项目的学生。与该项目相关的 K-12 教育项目将在本研究过程中进行。

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Concurrent Error Detection in Embedded Digital Control of Nonlinear Autonomous Systems Using Adaptive State Space Checks

使用自适应状态空间检查的非线性自治系统嵌入式数字控制中的并发错误检测

DOI：
10.1109/itc44778.2020.9325229
发表时间：
2020-11
期刊：
International Test Conference
影响因子：
0
作者：
Momtaz, Md Imran;Amarnath, Chandramouli N;Chatterjee, Abhijit
通讯作者：
Chatterjee, Abhijit

Error Resilient Neuromorphic Networks Using Checker Neurons

使用 Checker 神经元的错误弹性神经形态网络

DOI：
10.1109/iolts.2018.8474075
发表时间：
2018-07
期刊：
International On-Line Testing Symposium
影响因子：
0
作者：
Pandey, Sujay;Banerjee, Suvadeep;Chatterjee, Abhijit
通讯作者：
Chatterjee, Abhijit

ALERA: Accelerated Reinforcement Learning Driven Adaptation to Electro-Mechanical Degradation in Nonlinear Control Systems Using Encoded State Space Error Signatures

ALERA：使用编码状态空间误差签名加速强化学习驱动适应非线性控制系统中的机电退化

DOI：
10.1145/3338123
发表时间：
2019-07
期刊：
ACM transactions on intelligent systems and technology
影响因子：
0
作者：
Banerjee; S. and
通讯作者：
S. and

Gaussian Control Barrier Functions: Non-Parametric Paradigm to Safety

高斯控制屏障函数：非参数安全范式

DOI：
10.1109/access.2022.3206372
发表时间：
2022-03-29
期刊：
IEEE Access
影响因子：
3.9
作者：
Mouhyemen Khan;Tatsuya Ibuki;Abhijit Chatterjee
通讯作者：
Abhijit Chatterjee

Cross-Layer Control Adaptation for Autonomous System Resilience

跨层控制适应自治系统的弹性

DOI：
10.1109/iolts.2018.8474159
发表时间：
2018-07
期刊：
International On-Line Testing Symposium
影响因子：
0
作者：
Momtaz, Md Imran;Banerjee, Suvadeep;Pandey, Sujay;Abraham, Jacob;Chatterjee, Abhijit
通讯作者：
Chatterjee, Abhijit

DOI：
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作者：
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Abhijit Chatterjee其他文献

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发表时间：
2005-04-13
期刊：
Archives of Toxicology
影响因子：
6.1
作者：
Abhijit Chatterjee;R. Babu;E. Ahaghotu;M;ip Singh;ip
通讯作者：
ip

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DOI：
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发表时间：
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期刊：
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影响因子：
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影响因子：
0
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10.1109/tcad.2023.3335144
发表时间：
2024-04-01
期刊：
IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems
影响因子：
2.9
作者：
C. Amarnath;Mohamed Mejri;Kwondo Ma;Abhijit Chatterjee
通讯作者：
Abhijit Chatterjee