UNIVERZITA TOMÁŠE BATI VE ZLÍNĚ Fakulta technologická Institut informačních technologií Ústav teorie řízení Ing. Petr Chalupa Školitel: prof. Ing. Vladimír Bobál CSc. Diskrétní decentralizované systémy řízení
Obsah Cíle doktorské práce Princip decentralizovaného řízení –Používané identifikační metody –Obvody s aditivním konstantním signálem –Používané regulátory Nadřazená logika –Strategie pro přepínání průběžné identifikace –Logický supervizor Knihovna samočinně se nastavujících regulátorů Simulační experimenty Experimenty na reálných modelech Závěr
Cíle doktorské práce Porovnání identifikačních metod Návrh strategií přepínání průběžné identifikace Porovnání různých regulačních algoritmů Ověření na reálných soustavách Realizace řízení v reálném čase
Princip decentralizovaného řízení u1u1 u2u2 upup y1y1 y2y2 yryr …… Mnohorozměrová soustava: Přenosová matice:
Decentralizované řízení TITO systému adaptivní regulátor 1 + G 11 G 12 G 21 G 22 w1w1 + y1y1 adaptivní regulátor 2 + w2w2 + y2y2 u1u1 u2u2 řízený proces
Zkoumané identifikační metody Projekční algoritmus –rychlý, menší robustnost Rekurzivní metoda nejmenších čtverců –modifikace s exponenciálním zapomínáním s adaptivním směrovým zapomínáním –pomalejší, větší paměťové nároky, robustnější
Obvody s aditivním konstantním signálem K výstupu je přičítán konstantní signál Úprava identifikace
Používané regulátory Klasické jednorozměrové regulátory (PS, PSD) nastavované podle kritických hodnot uzavřeného obvodu Obecné lineární regulátory (umístění pólů, apod.) Libovolné regulátory založené na znalosti parametrů soustavy
Strategie pro přepínání průběžné identifikace adaptivní regulátor 1 řízený proces w1w1 y1y1 adaptivní regulátor 2 w2w2 y2y2 u1u1 u2u2 nadřazená logika
Volba kriteria pro ukončení identifikace určitého subsystému –přepínání na základě uplynulého času identifikace –sledování hodnot, které se týkají právě identifikované dvojice –sledování hodnot, které se týkají ostatních subsystémů Volba následujícího regulátoru pro adaptivní režim –pevně dané pořadí –dynamické vyhodnocování
Logický supervizor Přiřazení priorit subsytémům Průběžné vyhodnocování kritéria Požadavek na adaptaciPovolení adaptivního režimu R1R1 R2R2 R3R3 E1E1 E2E2 E3E
Knihovna samočinně se nastavujících regulátorů Přes 30 SISO regulátorů Různé algoritmy –Metoda Zieglera a Nicholse –Přiřazení pólů –Minimalizace kvadratického kriteria –Minimalizace rozptylu Možnost použití pro decentralizované řízení
Regulační obvod s STC regulátorem
Vnitřní schéma regulátoru
Simulační experimenty Porovnání identifikačních metod –Projekční algoritmus není vhodný –Výhodné uvažovat aditivní signál Experimenty na TITO systémech Regulace hladiny v kulových zásobnících
Kulové zásobníky
Reference value (w) Controlled value (y)
u1u2u3u1u2u3 Akční zásahy (přiřazení pólů)
Experimenty na reálných modelech Teplovzdušná soustava Spřažené servomotory Dvourotorová soustava – vrtulník
Teplovzdušná soustava
Přiřazení pólů Reference value Controlled value Control value
Metoda Zieglera a Nicholse Reference value Controlled value Control value
Spřažené servomotory – servomotor 1 2 – wheel of jib (measurement of speed) 3 – spring 4 – jib (measurement of stretch) 5 – rotation axis of jib 6 – elastic belt 7 – servomotor 2
Reference value Controlled value Control value Přiřazení pólů
Dvourotorová soustava – vrtulník – small airscrew 2 – jib 3 – measurement of rotation angles 4 – pedestal 5 – big airscrew 3
Statické charakteristiky u 2 = u 2 = 0.05
Průběh regulace (mv)
Závěr Identifikační metody –RMNČ s exponenciálním a adaptivním směrovým zapomínáním vykazují dobré výsledky –Navržena modifikace založená na apriorním znalostech systému – zahrnutí konstantního signálu Logický supervizor –Jednoduchá metoda pro návrh řídící logiky Simulační a experimentální ověření –Decentralizovaný přístup ve spojení se samočinně se nastavujícími regulátory je vhodný řízení široká škály mnoharozměrových systémů