Estimation and Fault Diagnosis of Lithium-Ion Batteries: A Fractional-Order System Approach

Kong Shulan; Saif Mehrdad; Cui Guozeng

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Estimation and Fault Diagnosis of Lithium-Ion Batteries: A Fractional-Order System Approach

机译：锂离子电池的估计和故障诊断：分数阶系统方法

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This study investigates estimation and fault diagnosis of fractional-order Lithium-ion battery system. Two simple and common types of observers are designed to address the design of fault diagnosis and estimation for the fractional-order systems. Fractional-order Luenberger observers are employed to generate residuals which are then used to investigate the feasibility of model based fault detection and isolation. Once a fault is detected and isolated, a fractional-order sliding mode observer is constructed to provide an estimate of the isolated fault. The paper presents some theoretical results for designing stable observers and fault estimators. In particular, the notion of stability in the sense of Mittag-Leffler is first introduced to discuss the state estimation error dynamics. Overall, the design of the Luenberger observer as well as the sliding mode observer can accomplish fault detection, fault isolation, and estimation. The effectiveness of the proposed strategy on a three-cell battery string system is demonstrated.

机译：本研究调查了分数阶锂离子电池系统的估计和故障诊断。设计了两种简单且常见的观察者类型，以解决分数阶系统的故障诊断和估计设计。使用分数阶Luenberger观测器生成残差，然后将其用于研究基于模型的故障检测和隔离的可行性。一旦检测到并隔离了故障，便会构建分数阶滑模观察器以提供对隔离故障的估计。本文提出了一些用于设计稳定观测器和故障估计器的理论结果。特别是，首先引入Mittag-Leffler意义上的稳定性概念来讨论状态估计误差动态。总体而言，Luenberger观测器以及滑模观测器的设计都可以完成故障检测，故障隔离和估计。证明了该策略在三节电池串系统上的有效性。

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来源
《Mathematical Problems in Engineering》 |2018年第14期|8705363.1-8705363.12|共12页
作者
Kong Shulan; Saif Mehrdad; Cui Guozeng;
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作者单位

Qufu Normal Univ, Sch Math Sci, Qufu 273165, Peoples R China;

Univ Windsor, Dept Elect & Comp Engn, Windsor, ON N9B 3P4, Canada;

Suzhou Univ Sci & Technol, Sch Elect & Informat Engn, Suzhou 215009, Peoples R China;

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