V průmyslové praxi se vyskytují případy, kdy řízený proces obsahuje dopravní zpoždění a často je třeba omezit jeho vstupní, výstupní, případně stavové veličiny. Cílem této práce je navrhnout a ověřit prediktivní regulátor, který je schopen takové procesy řídit. V teoretické části je obecně popsán postup návrhu prediktivního regulátoru od identifikace parametrů modelu procesu až po metody výpočtu řídicího zákona. Praktická část obsahuje simulační ověření takového návrhu pro různé parametry procesu a reálné ověření návrhu regulátoru na laboratorním modelu tepelné soustavy. Veškeré programy pro simulační ověření i pro řízení laboratorního modelu v reálném čase jsou implementovány v programovém systému MATLAB/SIMULINK.
Annotation in English
In an industry practice, it happens that a process which is needed to be controlled includes time delay and it is needed to constrain input, output or state values. The goal of this study is design and verification of predictive controller which is able to control those processes. Theoretical part contains description of general method for design predictive controller from identification of model parameters to methods of calculations of control law. Practical part contains a simulation verification of such proposal for different parameters of process and real verification of designed controller on heat laboratory model. All programs for simulation verification and control of laboratory model in real time are implemented in MATLAB/SIMULINK.
Keywords
prediktivní řízení, dopravní zpoždění, omezení procesních veličin, řízení v reálném čase, tepelná soustava
Keywords in English
predictive control, time-delay, constrains of process variables, real-time control, heat system
Length of the covering note
75 s. (65 356 znaků)
Language
CZ
Annotation
V průmyslové praxi se vyskytují případy, kdy řízený proces obsahuje dopravní zpoždění a často je třeba omezit jeho vstupní, výstupní, případně stavové veličiny. Cílem této práce je navrhnout a ověřit prediktivní regulátor, který je schopen takové procesy řídit. V teoretické části je obecně popsán postup návrhu prediktivního regulátoru od identifikace parametrů modelu procesu až po metody výpočtu řídicího zákona. Praktická část obsahuje simulační ověření takového návrhu pro různé parametry procesu a reálné ověření návrhu regulátoru na laboratorním modelu tepelné soustavy. Veškeré programy pro simulační ověření i pro řízení laboratorního modelu v reálném čase jsou implementovány v programovém systému MATLAB/SIMULINK.
Annotation in English
In an industry practice, it happens that a process which is needed to be controlled includes time delay and it is needed to constrain input, output or state values. The goal of this study is design and verification of predictive controller which is able to control those processes. Theoretical part contains description of general method for design predictive controller from identification of model parameters to methods of calculations of control law. Practical part contains a simulation verification of such proposal for different parameters of process and real verification of designed controller on heat laboratory model. All programs for simulation verification and control of laboratory model in real time are implemented in MATLAB/SIMULINK.
Keywords
prediktivní řízení, dopravní zpoždění, omezení procesních veličin, řízení v reálném čase, tepelná soustava
Keywords in English
predictive control, time-delay, constrains of process variables, real-time control, heat system
Research Plan
Vypracujte literární rešerši na dané téma.
Seznamte se s laboratorním modelem tepelné soustavy a s jeho ovládacím prostředím pro monitorování a řízení procesu.
Na základě literární rešerše navrhněte vhodný řídicí prediktivní algoritmus s možností omezení akční veličiny procesu.
V programovém prostředí MATLAB/SIMULINK simulačně ověřte navržený prediktivní algoritmus.
Na základě experimentální identifikace určete vhodný dynamický model pro návrh prediktivního regulátoru s omezením akční veličiny.
Navržený prediktivní regulátor ověřte při řízení laboratorního modelu v reálném čase.
Vyhodnoťte výsledky řízení laboratorního modelu v reálném čase.
Research Plan
Vypracujte literární rešerši na dané téma.
Seznamte se s laboratorním modelem tepelné soustavy a s jeho ovládacím prostředím pro monitorování a řízení procesu.
Na základě literární rešerše navrhněte vhodný řídicí prediktivní algoritmus s možností omezení akční veličiny procesu.
V programovém prostředí MATLAB/SIMULINK simulačně ověřte navržený prediktivní algoritmus.
Na základě experimentální identifikace určete vhodný dynamický model pro návrh prediktivního regulátoru s omezením akční veličiny.
Navržený prediktivní regulátor ověřte při řízení laboratorního modelu v reálném čase.
Vyhodnoťte výsledky řízení laboratorního modelu v reálném čase.
Recommended resources
BOBÁL, Vladimír. Identifikace systémů. Zlín: Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně. Akademické centrum, 2009, ISBN 978-80-7318-888-3.
BOBÁL, Vladimír. Adaptivní a prediktivní řízení. Zlín: Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně. Akademické centrum, 2008, ISBN 978-80-7318-662-3.
CAMACHO, E a C BORDONS. Model predictive control. New York: Springer, c2004, xxii, 405 p. ISBN 18-523-3694-3.
NORMEY-RICO, J a E CAMACHO. Control of dead-time processes. London: Springer, c2007, xxv, 462 p. ISBN 978-184-6288-296.
HABER, Robert, R BARS a Ulrich SCHMITZ. Predictive control in process engineering: from the basics to the applications. Weinheim: Wiley-VCH, c2011, xxix, 600 p. ISBN 978-3-527-31492-8.
BOBÁL, V., KUBALČÍK, M., DOSTÁL, P. a MATĚJÍČEK, J. Adaptive predictive control of time-delay systems, Computers and Mathematics with Applications, 2013, accepted, ISSN 3613-3626.
MACIEJOWSKI, Jan Marian. Predictive control: with constraints. New York: Prentice Hall, 2002, xviii, 331 p. ISBN 02-013-9823-0.
Recommended resources
BOBÁL, Vladimír. Identifikace systémů. Zlín: Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně. Akademické centrum, 2009, ISBN 978-80-7318-888-3.
BOBÁL, Vladimír. Adaptivní a prediktivní řízení. Zlín: Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně. Akademické centrum, 2008, ISBN 978-80-7318-662-3.
CAMACHO, E a C BORDONS. Model predictive control. New York: Springer, c2004, xxii, 405 p. ISBN 18-523-3694-3.
NORMEY-RICO, J a E CAMACHO. Control of dead-time processes. London: Springer, c2007, xxv, 462 p. ISBN 978-184-6288-296.
HABER, Robert, R BARS a Ulrich SCHMITZ. Predictive control in process engineering: from the basics to the applications. Weinheim: Wiley-VCH, c2011, xxix, 600 p. ISBN 978-3-527-31492-8.
BOBÁL, V., KUBALČÍK, M., DOSTÁL, P. a MATĚJÍČEK, J. Adaptive predictive control of time-delay systems, Computers and Mathematics with Applications, 2013, accepted, ISSN 3613-3626.
MACIEJOWSKI, Jan Marian. Predictive control: with constraints. New York: Prentice Hall, 2002, xviii, 331 p. ISBN 02-013-9823-0.
