Tato práce má za cíl vytvorit prediktivní regulátor využívající co nejlépe znalosti
o rízené reálné vícerozmerové soustave a zhodnotit jeho prínos na kvalitu regulace.
Rízenou soustavou je laboratorní model Hydraulicko-Pneumatické soustavy, který v sobe
obsahuje krížové vazby, omezení na vstupech a stavech a je nelineární. Vzhledem
k vlastnostem soustavy, byl k jejímu rízení vybrán jeden z nelineárních prediktivních
regulátoru. Hodnocení prínosu vybraného nelineární prediktivního regulátoru na kvalitu
regulace bylo provedeno srovnáním s kvalitou regulacního pochodu, který byl proveden
standardním (lineárního) prediktivním regulátorem.
Anotace v angličtině
This thesis deals with developing of a predictive controller which takes advantage of
known knowledge of a real controlled system. Also evaluation of control performance
quality has been accomplished. The controlled system is multi input multi output,
nonlinear and has some cross bonds. Constraints on states and inputs have to be taken into
account also. A nonlinear predictive controller has been chosen considering system
characteristics. The evaluation of the quality has been evaluated by comparison of control
performance of system controlled by nonlinear and linear predictive controller. The linear
controller has been also developed within this work.
Klíčová slova
nelineární, prediktivní rízení, MPC, vícerozmerová soustava, reálný model, MIMO
Klíčová slova v angličtině
nonlinear, predictive control, MPC, multi-input multi-output, real system, MIMO
Rozsah průvodní práce
-
Jazyk
CZ
Anotace
Tato práce má za cíl vytvorit prediktivní regulátor využívající co nejlépe znalosti
o rízené reálné vícerozmerové soustave a zhodnotit jeho prínos na kvalitu regulace.
Rízenou soustavou je laboratorní model Hydraulicko-Pneumatické soustavy, který v sobe
obsahuje krížové vazby, omezení na vstupech a stavech a je nelineární. Vzhledem
k vlastnostem soustavy, byl k jejímu rízení vybrán jeden z nelineárních prediktivních
regulátoru. Hodnocení prínosu vybraného nelineární prediktivního regulátoru na kvalitu
regulace bylo provedeno srovnáním s kvalitou regulacního pochodu, který byl proveden
standardním (lineárního) prediktivním regulátorem.
Anotace v angličtině
This thesis deals with developing of a predictive controller which takes advantage of
known knowledge of a real controlled system. Also evaluation of control performance
quality has been accomplished. The controlled system is multi input multi output,
nonlinear and has some cross bonds. Constraints on states and inputs have to be taken into
account also. A nonlinear predictive controller has been chosen considering system
characteristics. The evaluation of the quality has been evaluated by comparison of control
performance of system controlled by nonlinear and linear predictive controller. The linear
controller has been also developed within this work.
Klíčová slova
nelineární, prediktivní rízení, MPC, vícerozmerová soustava, reálný model, MIMO
Klíčová slova v angličtině
nonlinear, predictive control, MPC, multi-input multi-output, real system, MIMO
Zásady pro vypracování
-
Zásady pro vypracování
-
Seznam doporučené literatury
CAMACHO, E. F.; BERENGUEL M.; RUBIO, F. R. 1997. Advanced Control of Solar
Power Plants. Springer-Verlag, London, 1997. 268 s. ISBN 3540761446.
CAMACHO, E. F.; BORDONS, C. 2002. Model Predictive Control 3rd. Great Britain :
Springer ? Verlag London. 208 s. ISBN 3-540-76241-8.
CLARKE, D, W.; MOHTADI, C. 1989. Properties of Generalized Predictive Control.
Automatica, 1989, c. 25 (6), s. 859-872. ISSN 0005-1098.
CUTLER, C. R.; RAMAKER, B. L. 1979. Dynamic matrix control?a computer
control algorithm. AICHE national meeting, Houston, TX.
DOYLE, F. J.; PEARSON, R. K.; OGUNNAIKE, B.A. 2001. Identification and Control
Using Volterra Models. Springer, 2001.332 s. ISBN 1852331496.
DRÁBEK, O.; MACHÁCEK, J. 1987. Experimentální identifikace. Pardubice : Vysoká
škola chemicko-technologická v Pardubicích. 276 s.
DUŠEK, F.; HONC, D. 2004. Hydraulicko-pneumatická soustava ? matematický model.
In: Proceesings the 6th International Scientific ? Technical Conference Process Control
2004, Kouty nad Desnou, 8.-11.6.2004. [CD-ROM]. Pardubice : Univerzita Pardubice,
2004, s. 137. ISBN 80-7194-622-1.
DUŠEK, F.; HONC, D. 2005. Two-dimensional valve static characteristic. In International
Carpathian Control Conference 2005 volume II, Miskolc-Lillafürde, Madarsko, 24.-
27.11.2005. Miskolc : University of Miskolc, 2005, s. 279. ISBN 963-661-645-0.
HONC, D.; DUŠEK, F. 2004. Hydraulicko-pneumatická soustava ? technický popis.
In Proceesings the 6th International Scientific ? Technical Conference Proces Control
2004, Kouty nad Desnou, 8.-11.6.2004. [CD-ROM]. Pardubice : Univerzita Pardubice,
2004, s. 265. ISBN 80-7194-622-1.
FINDEISEN, R.; ALLGOWER, F. 2002. An Introduction to Nonlinear Model Predictive
Control. In 21st Benelux Meeting on Systems and Control, Veldhoven.
FINDEISEN, R.; BIEGLER, L.; ALLGÖWER, F. 2007. Assessment and Future
Directions of Nonlinear Model Predictive Control [online]. Nemecko : Springer-Verlag,
2007 [cit. 4.5.2009]. Dostupné z WWW: .
ISSN electronic edition: 1610-7411.
FLETCHER, R. 2006. Practical Methods of Optimization 2nd. Great Britain : Springer ?
Verlag. 436 s. ISBN 0-471-49463-1.
QIN, S. J.; BADGWELL, A. T. 2003. A survey of industrial model predictive control
technology. Control Engineering Practice, 2003, 11, i. 7, s. 733 ? 764. ISSN 0967-
0661.
RICHALET, J. 1993. Practique de la commande predictive. Hermes Sciences Publicat,
1993. 349 s. ISBN 2866014014.
ROUHANI, R.; MEHRA, R. K. 1982. Model Algorithmic Control; Basic Theoretical
Properties. Automatica, 1982, c. 18 (4), s. 401-414. ISSN 0005-1098.
SCOKAERT, P.; MAYNE D.; RAWLINGS J. 1999. Suboptimal model predictive control
(feasibility implies stability). IEEE Transactions on Automatic Control, 1999, c. 44 (3),
s. 648-654, ISSN 0018-9286.
ŠKRABÁNEK, P. 2004. Matematický model hydraulicko-pneumatické soustavy
[Diplomová práce]. Pardubice : Univerzita Pardubice, 2004. 51 s.
Seznam doporučené literatury
CAMACHO, E. F.; BERENGUEL M.; RUBIO, F. R. 1997. Advanced Control of Solar
Power Plants. Springer-Verlag, London, 1997. 268 s. ISBN 3540761446.
CAMACHO, E. F.; BORDONS, C. 2002. Model Predictive Control 3rd. Great Britain :
Springer ? Verlag London. 208 s. ISBN 3-540-76241-8.
CLARKE, D, W.; MOHTADI, C. 1989. Properties of Generalized Predictive Control.
Automatica, 1989, c. 25 (6), s. 859-872. ISSN 0005-1098.
CUTLER, C. R.; RAMAKER, B. L. 1979. Dynamic matrix control?a computer
control algorithm. AICHE national meeting, Houston, TX.
DOYLE, F. J.; PEARSON, R. K.; OGUNNAIKE, B.A. 2001. Identification and Control
Using Volterra Models. Springer, 2001.332 s. ISBN 1852331496.
DRÁBEK, O.; MACHÁCEK, J. 1987. Experimentální identifikace. Pardubice : Vysoká
škola chemicko-technologická v Pardubicích. 276 s.
DUŠEK, F.; HONC, D. 2004. Hydraulicko-pneumatická soustava ? matematický model.
In: Proceesings the 6th International Scientific ? Technical Conference Process Control
2004, Kouty nad Desnou, 8.-11.6.2004. [CD-ROM]. Pardubice : Univerzita Pardubice,
2004, s. 137. ISBN 80-7194-622-1.
DUŠEK, F.; HONC, D. 2005. Two-dimensional valve static characteristic. In International
Carpathian Control Conference 2005 volume II, Miskolc-Lillafürde, Madarsko, 24.-
27.11.2005. Miskolc : University of Miskolc, 2005, s. 279. ISBN 963-661-645-0.
HONC, D.; DUŠEK, F. 2004. Hydraulicko-pneumatická soustava ? technický popis.
In Proceesings the 6th International Scientific ? Technical Conference Proces Control
2004, Kouty nad Desnou, 8.-11.6.2004. [CD-ROM]. Pardubice : Univerzita Pardubice,
2004, s. 265. ISBN 80-7194-622-1.
FINDEISEN, R.; ALLGOWER, F. 2002. An Introduction to Nonlinear Model Predictive
Control. In 21st Benelux Meeting on Systems and Control, Veldhoven.
FINDEISEN, R.; BIEGLER, L.; ALLGÖWER, F. 2007. Assessment and Future
Directions of Nonlinear Model Predictive Control [online]. Nemecko : Springer-Verlag,
2007 [cit. 4.5.2009]. Dostupné z WWW: .
ISSN electronic edition: 1610-7411.
FLETCHER, R. 2006. Practical Methods of Optimization 2nd. Great Britain : Springer ?
Verlag. 436 s. ISBN 0-471-49463-1.
QIN, S. J.; BADGWELL, A. T. 2003. A survey of industrial model predictive control
technology. Control Engineering Practice, 2003, 11, i. 7, s. 733 ? 764. ISSN 0967-
0661.
RICHALET, J. 1993. Practique de la commande predictive. Hermes Sciences Publicat,
1993. 349 s. ISBN 2866014014.
ROUHANI, R.; MEHRA, R. K. 1982. Model Algorithmic Control; Basic Theoretical
Properties. Automatica, 1982, c. 18 (4), s. 401-414. ISSN 0005-1098.
SCOKAERT, P.; MAYNE D.; RAWLINGS J. 1999. Suboptimal model predictive control
(feasibility implies stability). IEEE Transactions on Automatic Control, 1999, c. 44 (3),
s. 648-654, ISSN 0018-9286.
ŠKRABÁNEK, P. 2004. Matematický model hydraulicko-pneumatické soustavy
[Diplomová práce]. Pardubice : Univerzita Pardubice, 2004. 51 s.
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ne
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Obhajobu zahájil předseda komise prof. Taufer v 10:00 hod. představením disertanta Ing. Škrabánka. Vedoucí školícího pracoviště a školitel Ing. Dušek seznámil komisi se stanoviskem školícího pracoviště a doporučením školitele.
Disertant ve 30 minutovém vystoupení seznámil komisi s obsahem své disertační práce, cílem disertace, metodami řešení a dosaženými výsledky.
Oponenti v pořadí doc. Bakošová, prof. Schmidt a prof. Dostál přednesli své oponentské posudky. Všichni práci hodnotili kladně a doporučili k obhajobě. Disertant na položené otázky odpověděl souhrnně podle připravených podkladů. Oponenti odpovědi a stanoviska disertanta v plném rozsahu akceptovali.
Ve veřejné rozpravě položili disertantovi otázky
prof. Taufer
Vysvětlení - jak jste minimalizoval akční zásahy?
Vysvětlete účelovou funkci.
Jaký je rozdíl mezi krokem predikce a řízení?
doc. Macháček
zápis rovnice 29 - správné vysvětlení, jak by to mohlo vypadat
prof. Dostál - přednesl několik konkrétních připomínek, které po té byly předmětem otázek viz posudek oponenta
práce byla doporučena k obhajobě
Jak je definována matice g v rovnici?
Jak byste zdůvodnil minimální rozdíl mezi lineárním a nelineárním regulátorem ve Vaší
práci?
doc. Bakošová - zkonstatovala, že byla práce zajímavá a neměla velkých výhrad
přínos v experimentální části
práce byla doporučena k obhajobě
S jakou přesností se dají nastavit ventily?
Str.88 disertační práce vysvětlete konstatování z tohoto měření?
Str.110 disertační práce vysvětlete chování regulátorů a na základě čeho posuzujete jejich chování?
Jak byly voleny matice a jaké byly použity koeficienty?
prof. Schmidt - pan profesor se shoduje s připomínkami ostatních oponentů, pozdvihl části práce experimentální, které se shodují s teoretickou částí
S jakou přesností můžete nastavit ventily?
prof. Bobál
Co jsou pro Vás výstupními hodnotami v řízené soustavě?
Jakou jste volil matematickou metodu pro výpočty výstupů, jaký problém funkce řeší?
prof. Olehla
Při použití iterační metody, jak ji ukončujete?
Jak jste volil periodu vzorkování?
doc. Kmínek
vysvětlení označení ventilů a jejich nákresů
Disertant na všechny otázky zevrubně odpověděl, členové komise odpovědi akceptovali.
Na neveřejném zasedání komise zhodnotila průběh obhajoby.
Proběhla volba skrutátorů (prof. Dostál a doc. Kmínek,) a následně tajné hlasování. Školitel doc. Dušek se hlasování nezúčastnil. O výsledku hlasování byl vyplněn a podepsán protokol. Rovněž byl podepsán zápis o obhajobě.
Komise ukončila svojí práci v 11:30 veřejným vyhlášením kladného výsledku obhajoby disertační práce.
prof. Taufer, předseda komise
prof. Bobál, člen komise
prof. Olehla, člen komise + oponent
prof. Dostál, člen komise
prof. Schmidt, člen komise + oponent
doc. Dušek, člen komise + školitel
doc. Kmínek, člen komise
doc. Bakošová, členka komise + oponent
doc. Macháček, člen komise