Předložená práce se zabývá analýzou a syntézou nelineárního procesu reprezentovaného modelem chemického průtočného reaktoru (CSTR), v němž je uvažována silně exotermní reakce typu Van der Vusse. Na základě analýzy je provedena syntéza řízení, která je založená na adaptivním nelineárním hybridním přístupu. Řídící strategie spočívá ve faktorizaci regulátoru na nelineární statický model a na adaptivní lineární dynamický model. Nelineární statický model je odvozen z aproximace transformované a invertované statické charakteristiky řízeného procesu. Návrh lineární dynamické části je realizován polynomiální syntézou řízení za použití metody umístění pólů. Původně nelineární proces je přitom aproximovaný externím lineárním delta-modelem (delta-ELM), jehož parametry jsou průběžně odhadovány metodou nejmenších čtverců. Hlavním cílem této práce je simulační ověření navrženého řízení a posouzení, zda je možné dosáhnout kvalitnějšího řízení v porovnání se standartním adaptivním řízením. Simulační ověření regulátoru je realizováno prostřednictvím softwaru MATLAB ve verzi 7.3.
Anotace v angličtině
The presented thesis deals with the analysis and control design of nonlinear process model represented by the continuous stirred tank reactor (CSTR), where is considered highly exothermic reaction type Van der Vusse. The synthesis of the procedure is performed on the base of analysis which is based on an adaptive nonlinear hybrid approach. The control strategy consists in factorization of controller for nonlinear static model and the adaptive linear dynamic model. The nonlinear static model is derived from an approximation of the transformed and inverted steady state characteristic of the controlled process. Design of linear dynamic part is implemented by polynomial synthesis of control using pole placement method. Originally nonlinear process is approximated by an external delta-linear model whose parameters are continuously estimated by the least squares method. The main goal of this thesis is to verify the designed control and the assessment if it is possible to achieve better quality of control compared with standard adaptive control. Simulation validation of designed control is realized through the MATLAB 7.3 software.
Klíčová slova
Nelineární adaptivní řízení, statická analýza, dynamická analýza, polynomiální syntéza, umístění pólů, rekurzivní identifikace, ELM, CSTR, Van der Vusse.
Klíčová slova v angličtině
Nonlinear adaptive contol, steady state and dynamic analysis, polynomial synthesis, pole placement method, recursive identification, ELM, CSTR, Van der Vusse.
Rozsah průvodní práce
74
Jazyk
CZ
Anotace
Předložená práce se zabývá analýzou a syntézou nelineárního procesu reprezentovaného modelem chemického průtočného reaktoru (CSTR), v němž je uvažována silně exotermní reakce typu Van der Vusse. Na základě analýzy je provedena syntéza řízení, která je založená na adaptivním nelineárním hybridním přístupu. Řídící strategie spočívá ve faktorizaci regulátoru na nelineární statický model a na adaptivní lineární dynamický model. Nelineární statický model je odvozen z aproximace transformované a invertované statické charakteristiky řízeného procesu. Návrh lineární dynamické části je realizován polynomiální syntézou řízení za použití metody umístění pólů. Původně nelineární proces je přitom aproximovaný externím lineárním delta-modelem (delta-ELM), jehož parametry jsou průběžně odhadovány metodou nejmenších čtverců. Hlavním cílem této práce je simulační ověření navrženého řízení a posouzení, zda je možné dosáhnout kvalitnějšího řízení v porovnání se standartním adaptivním řízením. Simulační ověření regulátoru je realizováno prostřednictvím softwaru MATLAB ve verzi 7.3.
Anotace v angličtině
The presented thesis deals with the analysis and control design of nonlinear process model represented by the continuous stirred tank reactor (CSTR), where is considered highly exothermic reaction type Van der Vusse. The synthesis of the procedure is performed on the base of analysis which is based on an adaptive nonlinear hybrid approach. The control strategy consists in factorization of controller for nonlinear static model and the adaptive linear dynamic model. The nonlinear static model is derived from an approximation of the transformed and inverted steady state characteristic of the controlled process. Design of linear dynamic part is implemented by polynomial synthesis of control using pole placement method. Originally nonlinear process is approximated by an external delta-linear model whose parameters are continuously estimated by the least squares method. The main goal of this thesis is to verify the designed control and the assessment if it is possible to achieve better quality of control compared with standard adaptive control. Simulation validation of designed control is realized through the MATLAB 7.3 software.
Klíčová slova
Nelineární adaptivní řízení, statická analýza, dynamická analýza, polynomiální syntéza, umístění pólů, rekurzivní identifikace, ELM, CSTR, Van der Vusse.
Klíčová slova v angličtině
Nonlinear adaptive contol, steady state and dynamic analysis, polynomial synthesis, pole placement method, recursive identification, ELM, CSTR, Van der Vusse.
Zásady pro vypracování
Proveďte literární rešerši vybraných typů nelineárního řízení.
Najděte vhodný matematický model nelineárního systému pro simulační ověřování.
Proveďte statickou a dynamickou analýzu modelu a porovnejte vliv jednotlivých veličin.
Proveďte syntézu řízení modelu pomocí vybrané metody z teoretické části.
Ověřte simulačně navržený regulátor s využitím Matlabu.
Zásady pro vypracování
Proveďte literární rešerši vybraných typů nelineárního řízení.
Najděte vhodný matematický model nelineárního systému pro simulační ověřování.
Proveďte statickou a dynamickou analýzu modelu a porovnejte vliv jednotlivých veličin.
Proveďte syntézu řízení modelu pomocí vybrané metody z teoretické části.
Ověřte simulačně navržený regulátor s využitím Matlabu.
Seznam doporučené literatury
INGHAM, J., DUNN, I. J., HEINZLE, E., PŘENOSIL, J. E.: Chemical Engineering Dynamics. An Introduction to Modeling and Computer Simulation. Second, Completely Revised Edition, VCH Verlagsgesellshaft, Weinheim, 2000. ISBN 9783527307593.
LUYBEN, W.L.: Process modelling, simulation and control for chemical engineers. McGraw-Hill, New York, 1989. ISBN 0-07-039159-9.
CORRIOU, J.-P. Process control. Theory and applications. Springer-Verlag , London. 2004. ISBN 978-1-85233-776-6
ASTOLFI, A, D KARAGIANNIS a Romeo ORTEGA. Nonlinear and adaptive control with applications. London: Springer, c2008, xiv, 290 p. ISBN 978-184-8000-667.
VINCENT, Thomas L, D KARAGIANNIS a Romeo ORTEGA. Nonlinear and optimal control systems. New York: John Wiley, c1997, xv, 559. ISBN 04-710-4235-8.
Seznam doporučené literatury
INGHAM, J., DUNN, I. J., HEINZLE, E., PŘENOSIL, J. E.: Chemical Engineering Dynamics. An Introduction to Modeling and Computer Simulation. Second, Completely Revised Edition, VCH Verlagsgesellshaft, Weinheim, 2000. ISBN 9783527307593.
LUYBEN, W.L.: Process modelling, simulation and control for chemical engineers. McGraw-Hill, New York, 1989. ISBN 0-07-039159-9.
CORRIOU, J.-P. Process control. Theory and applications. Springer-Verlag , London. 2004. ISBN 978-1-85233-776-6
ASTOLFI, A, D KARAGIANNIS a Romeo ORTEGA. Nonlinear and adaptive control with applications. London: Springer, c2008, xiv, 290 p. ISBN 978-184-8000-667.
VINCENT, Thomas L, D KARAGIANNIS a Romeo ORTEGA. Nonlinear and optimal control systems. New York: John Wiley, c1997, xv, 559. ISBN 04-710-4235-8.
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
grafy, schémata, tabulky
Převzato z knihovny
Ne
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Student prezentoval před komisí hlavní cíle a výsledky své diplomové práce. Prezentace působila dobrým dojmem, student dokázal velmi dobře vystihnout klíčové body práce.
Součástí prezentace byla praktická ukázka.
Student byl seznámen s posudky vedoucího a oponenta diplomové práce a zodpověděl jejich dotazy.
Komise následně vznesla k obhajobě následující dotazy:
1) prof. Olehla: Jak jste omezoval akční veličinu?
2) prof. Tůma: Měli jste nějaký předmět pro kreslení technologických schémat?
Student reagoval na uvedené dotazy pohotově, jeho odpovědi byly věcné a stručné.