Дипломна работа

„Проектиране на обобщено предсказващо управление“

Технически университет — София

Факултет: Автоматика и информационно управляваща техника
Специалност: Системи и управление

Ръководител: доц. д-р Емил Гарипов
Дипломант: Евгени Динев

ТУ — София, зала 2114б
28 юни 2002 г.

Generalized Predictive Control Download Thesis (868.772K)

Съдържание на дипломната работа

Глава I Теоретична постановка

  1. Функциониране на предсказващия регулатор
    1. Основен принцип на управлението
    2. Общ преглед на GPC регулатора
    3. Важни елементи в схемата на GPC регулатора
  2. Обзор на методите за проектиране на предсказващи регулатори
    1. Какво е предсказващо управление?
    2. Предназначение и цели
    3. Преглед на различните видове предсказващи регулатори
    4. Разширени модификации на GPC алгоритъма
    5. Кратък литературен преглед
  3. Обобщение
    1. Стъпки при изграждане на алгоритъма

Глава II Проектиране на обобщено предсказващо управление по метода на Clarke et al.

  1. Формулиране на задачата на предсказващото управление
  2. Начални данни
  3. Алгоритъм на управление
    1. Формулиране на управлението в отворения контур
    2. Формулиране на затворения контур
    3. Систематизиране на алгоритъма
    4. Избор на структурни параметри
  4. Програмно осигуряване
    1. Изграждане на програмно управление
    2. Приложение

Глава III Изследване на ефективността на GPC регулатора

  1. Цел на изследването
  2. Осъществяване на изследването
    1. Параметри на симулиране
    2. Резултати от изследванията
  3. Обобщение на резултатите

Глава IV Предложения за лабораторни упражнения с използване на GPC регулатора

  1. Цели
  2. Осъществяване на упражнението
  3. Пример
    1. Симулация
    2. Резултати
  4. Предложения за упражнения

Глава V Заключение

  1. Резюме
  2. Литература

Изпитна комисия

Председател:

Членове

Рецензия

Дипломната работа е интересна т.к. е посветена на предсказващото управление, един съвременен подход за управление, който намира все по-широко приложение с увеличаване на бързодействието на изчислителната техника. Интересът се засилва и от факта, че в нашата страна все още няма много разработки в тази област. От тази гледна точка направеният обзор на методите за предсказващо управление е полезен, като е разгледано развитието на методите. Като забележка бих отбелязал омаловажаването на достойнствата на доказали се методи за управление, както и на други подходи за предсказващо управление, намерили широко място в литературата (например, MPC метод и да се покаже връзката му с GPC).

Дипломната работа е посветена на една модификация на метода за предсказващо управление. Този метод разглежда входно изходната постановка на задачата, докато в литературата се разглежда предимно описание в пространство на състоянията. Това може да се счита както за предимство, така и за недостатък с оглед на запознаването с предсказващото управление на евентуалните студенти, за които се твърди, че разработката е предназначена. Съставена е програма за решаване на задачата и е направено сравнение с програма разработена в Испания, реализираща същия метод. Направени са експерименти с цел да се установи влиянието на параметрите, върху характеристиките на системата. Според мен от първите експерименти е направен грешен извод относно влиянието на хоризонта на предсказване (N2). Аз смятам, че това се дължи на факта, че при избора му са използвани десетократно по-малки стойности от препоръчваните в литературата. В експеримент 4 са взети правилни стойности за параметрите, като се казва, че те са най-добрите, но за жалост не е дадена методика за тяхното намиране. Представени са и серия от 4 упражнения, които са заимствани отново от Испания, но са преработени за нашите условия и дипломанта се е запознал основно с тях. Считам че дипломната работа е в достатъчен обем и че дипломанта се е справил с поставените му цели. Поради това предлагам на комисията да даде висока оценка на работата.

Искам да дам и някои препоръки за бъдеща работа: Трябва да бъдат разгледани важни въпроси като i) устойчивост — за разлика от конвенционалните регулатори при предсказващите регулатори устойчивостта не е гарантирана; ii) решаването на задачата с ограничения, което е едно от съществените достойнства на предсказващите регулатори (в литературата се доказва, че задачата без ограничения се свежда до просто умножение, а не както идентификация и оптимизационна процедура). Това значително ускорява работата на алгоритъма; iii) следва да се обърне по-голямо внимание и на особено важния въпрос за настройка параметрите на регулатора. Предлагам да се разгледа и стандартния GPC метод в който не се използва идентификация на всяка стъпка, а разгледаният проблем с шума на изхода се решава с филтър. Това ще ускори метода. Интерес представлява да се направи сравнение със курса, упражненията и разработеният toolbox в Холандия.

Инж. Александър Ищев

Въведение

Предсказващото управление се основава на предсказване на бъдещото поведение на управляваната система. Предсказаните стойности се изчисляват от модел на системата, който е съществена част на предсказващите регулатори. Това управление е единствената напреднала методология, която е успяла да намери най-широко приложение в индустрията.

Целта на тази дипломна работа е да представи един от последните варианти на обобщеното предсказващо управление. Паралелно с теоретичната формулировка на алгоритъма е изведен и начинът за програмното му осигуряване, което е същинската цел на настоящата работа. Методиката на предсказващото управление дава възможност да се изведат различни алгоритми за решаване на регулатора, като се поставят конкретни изисквания към него.

От значение е, да се докаже ефективността на предсказващия регулатор, в която трябва да се убедят изучаващите го студенти. За целта са проведени експериментални симулации, които показват неговия потенциал при различни стойности на параметрите му. За по-добро запознаване с функционирането на обобщения предсказващ регулатор, са предложени упражнения, основаващи се на изведеното програмно осигуряване. С тези упражнения студентите в лабораторните часове по „Цифрови системи за управление“ могат да придобият много по-ясна представа за работата на регулатора и неговите ключови особености, без да се изискват задълбочени познания на неговата същност. Това може да бъде осъществено чрез изучаване на синтезирания материал представен в тази дипломна работа.