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.
Annotation in English
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.
Keywords
Nelineární adaptivní řízení, statická analýza, dynamická analýza, polynomiální syntéza, umístění pólů, rekurzivní identifikace, ELM, CSTR, Van der Vusse.
Keywords in English
Nonlinear adaptive contol, steady state and dynamic analysis, polynomial synthesis, pole placement method, recursive identification, ELM, CSTR, Van der Vusse.
Length of the covering note
74
Language
CZ
Annotation
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.
Annotation in English
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.
Keywords
Nelineární adaptivní řízení, statická analýza, dynamická analýza, polynomiální syntéza, umístění pólů, rekurzivní identifikace, ELM, CSTR, Van der Vusse.
Keywords in English
Nonlinear adaptive contol, steady state and dynamic analysis, polynomial synthesis, pole placement method, recursive identification, ELM, CSTR, Van der Vusse.
Research Plan
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.
Research Plan
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.
Recommended resources
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.
Recommended resources
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.
