Tato diplomová práce se zabývá řízením systémů s dopravním zpožděním. Je analyzován vliv dopravního zpoždění na řízený systém. Je popsáno řízení za pomocí regulátoru neberoucího v úvahu přítomnost dopravního zpoždění a zkoumá se vliv jeho změny na kvalitu řízení.
Z různých možností účinného řízení systémů s dopravním zpožděním je vybrán způsob založený na aplikaci Smithova prediktoru a jeho modifikací. Nejprve je popsán klasický Smithův prediktor jako účinný kompenzátor dopravního zpoždění pro stabilní systémy. Těžištěm práce je pak popis tří novějších modifikací Smithova prediktoru, které mohou být použity také pro řízení systémů s dopravním zpožděním nestabilních a integračních. Výsledky řízení dosažené pomocí uvažovaných metod jsou porovnána na modelech vybraných systémů.
V práci jsou uvedena obecná odvození vztahů pro výpočet regulátorů v použitých konfiguracích systému řízení. Práce je doplněna o schémata a simulace provedené na konkrétních modelech systémů. Všechny simulace byly provedeny v programovém prostředí MATLAB-Simulink.
V závěru je provedeno zhodnocení výsledků a jejich rozbor z hlediska kvality řízení.
Annotation in English
This thesis covers the subject of the influence of time-delay on the control system. It is described how the system is controlled with the help of a regulator not taking into account the presence of time-delay. In addition, the effect of a change of its time-constant on the control quality is investigated.
Further, the Smith’s predictor is discussed as a useful compensator of time-delay. Especially three modifications of Smith’s predictor are described and compared.
The work contains the outcome of discussed problems and also, schemes and results of simulation experiments performed on particular systems chosen by the supervisor of the bachelor’s work. The experiments were carried out in MATLAB-Simulink environment.
In conclusion, the relevant results are evaluated and analysis is performed from the point of control quality.
Keywords
Dopravní zpoždění, Smithův prediktor, modifikovaný Smithův prediktor
Tato diplomová práce se zabývá řízením systémů s dopravním zpožděním. Je analyzován vliv dopravního zpoždění na řízený systém. Je popsáno řízení za pomocí regulátoru neberoucího v úvahu přítomnost dopravního zpoždění a zkoumá se vliv jeho změny na kvalitu řízení.
Z různých možností účinného řízení systémů s dopravním zpožděním je vybrán způsob založený na aplikaci Smithova prediktoru a jeho modifikací. Nejprve je popsán klasický Smithův prediktor jako účinný kompenzátor dopravního zpoždění pro stabilní systémy. Těžištěm práce je pak popis tří novějších modifikací Smithova prediktoru, které mohou být použity také pro řízení systémů s dopravním zpožděním nestabilních a integračních. Výsledky řízení dosažené pomocí uvažovaných metod jsou porovnána na modelech vybraných systémů.
V práci jsou uvedena obecná odvození vztahů pro výpočet regulátorů v použitých konfiguracích systému řízení. Práce je doplněna o schémata a simulace provedené na konkrétních modelech systémů. Všechny simulace byly provedeny v programovém prostředí MATLAB-Simulink.
V závěru je provedeno zhodnocení výsledků a jejich rozbor z hlediska kvality řízení.
Annotation in English
This thesis covers the subject of the influence of time-delay on the control system. It is described how the system is controlled with the help of a regulator not taking into account the presence of time-delay. In addition, the effect of a change of its time-constant on the control quality is investigated.
Further, the Smith’s predictor is discussed as a useful compensator of time-delay. Especially three modifications of Smith’s predictor are described and compared.
The work contains the outcome of discussed problems and also, schemes and results of simulation experiments performed on particular systems chosen by the supervisor of the bachelor’s work. The experiments were carried out in MATLAB-Simulink environment.
In conclusion, the relevant results are evaluated and analysis is performed from the point of control quality.
Keywords
Dopravní zpoždění, Smithův prediktor, modifikovaný Smithův prediktor
1. Zhodnoťte vliv dopravního zpoždění na vlastnosti řízeného procesu v časové a frekvenční oblasti.
2. Popište klasický Smithův prediktor (ideální i reálný).
3. Popište modifikované Smithovy prediktory podle Vítečkové, Majhiho a Liua a uveďte vztahy pro výpočet parametrů jejich prvků.
4. Ověřte simulacemi na zvoleném modelu systému s dopravním zpožděním řízení pomocí jednotlivých prediktorů a porovnejte výsledky.
Research Plan
1. Zhodnoťte vliv dopravního zpoždění na vlastnosti řízeného procesu v časové a frekvenční oblasti.
2. Popište klasický Smithův prediktor (ideální i reálný).
3. Popište modifikované Smithovy prediktory podle Vítečkové, Majhiho a Liua a uveďte vztahy pro výpočet parametrů jejich prvků.
4. Ověřte simulacemi na zvoleném modelu systému s dopravním zpožděním řízení pomocí jednotlivých prediktorů a porovnejte výsledky.
Recommended resources
[1] Vítečková, M.:Application of modified Smith controller for processes with dead time. Sborník vědeckých prací VŠB-TU Ostrava, č.2, řada strojní, 1999, 95-101.
[2] Majhi, S., Atherton, D.P.: Modified Smith predictor and controller for processes with time delay. IEE Proceedings Control Theory & Aplications., 146, 1999, 359-366.
[3] Kaya, I.: Obtaining controller parameters for a new PI-PD Smith predictor using autotuning. J. Process Control, 2003, 465-472.
[4] Liu, T., Cai, Y.Z., Gu, D.Y., Zhang, W.D.: New modified Smith predictor scheme for integrating and unstable processes with time delay. IEE Proceedings Control Theory & Applications, 152, No.2, 2005, 238-246.
Recommended resources
[1] Vítečková, M.:Application of modified Smith controller for processes with dead time. Sborník vědeckých prací VŠB-TU Ostrava, č.2, řada strojní, 1999, 95-101.
[2] Majhi, S., Atherton, D.P.: Modified Smith predictor and controller for processes with time delay. IEE Proceedings Control Theory & Aplications., 146, 1999, 359-366.
[3] Kaya, I.: Obtaining controller parameters for a new PI-PD Smith predictor using autotuning. J. Process Control, 2003, 465-472.
[4] Liu, T., Cai, Y.Z., Gu, D.Y., Zhang, W.D.: New modified Smith predictor scheme for integrating and unstable processes with time delay. IEE Proceedings Control Theory & Applications, 152, No.2, 2005, 238-246.
