lekcija 1:lekcija 1: uvod u adaptivnouvod u jvelagic/laras/dok/lekcija1_adap.pdflekcija 1:lekcija 1:

Download Lekcija 1:Lekcija 1: Uvod u adaptivnoUvod u jvelagic/laras/dok/Lekcija1_adap.pdfLekcija 1:Lekcija 1:

Post on 28-Feb-2019

256 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

Lekcija 1: Uvod u adaptivnoLekcija 1: Uvod u adaptivno upravljanjeupravljanje

Prof dr sc Jasmin VelagiProf.dr.sc. Jasmin VelagiElektrotehniki fakultet Sarajevo

K l ij Ad ti i b lj jKolegij: Adaptivno i robusno upravljanje

2012/2013

Kolegij: Adaptivno i robusno upravljanjeKolegij: Adaptivno i robusno upravljanje

2/55Predmetni nastavnik: Prof.dr.sc. Jasmin Velagi, dipl.in.el.

il j i l i @ tf b 2/55e-mail: jasmin.velagic@etf.unsa.batel.: 033 25 07 65

Konzultacije: Subotom 9 -13, ili po dogovoru

N i i j d d (20%)Naini provjere domae zadae (20%) znanja: seminarski rad (40%)

zavrni ispit (40%)

Kolegij: Adaptivno i robusno upravljanjeg j p p j j

3/55Nastavne jedinice:1 U d d ti lj j 3/551. Uvod u adaptivno upravljanje.2. On-line estimacija parametara.3. Adaptivno upravljanje s referentnim

modelom.4. Samopodesivi adaptivni regulatori.5 Regulatori s promjenjivim pojaanjem5. Regulatori s promjenjivim pojaanjem.6. Adaptivno stohastiko i prediktivno

lj jupravljanje.

Kolegij: Multivarijabilni sistemi

4/55

Preporuena literatura:1 Jasmin Velagi Zabiljeke s predavanja 4/551. Jasmin Velagi, Zabiljeke s predavanja,

Elektrotehniki fakultet, Sarajevo, 2013, URL: http://people.etf.unsa.ba/~jvelagic/laras/lecturesadaptivno.html

2. Astrom, K. J. And Wittenmark, B. (2008). Adaptive Control (2nd revised edition). Dover Publications, New York, USA.

3 I P d S J (2012) R b t Ad ti3. Ioannou, P. and Sun, J. (2012). Robust Adaptive Control, Dover Publications, New York, USA.

4 Sastry S and Bodson M (2011) Adaptive4. Sastry, S. and Bodson, M. (2011). Adaptive Control: Stability, Convergence and Robustness, Dover Publications, New York,Robustness, Dover Publications, New York, USA.

Uvod u adaptivno upravljanjeAdaptivno upravljanje predstavlja sistematian pristup automatskom podeavanju (namjetanju)

l t l ilj d j 5/55regulatora u realnom vremenu s ciljem odravanja eljene razine upravljakih performansi kada su parametri dinamikog modela procesa nepoznati

5/55

parametri dinamikog modela procesa nepoznati i/ili se vremenski mijenjaju.Parametri dinamikog modela mogu biti:Parametri dinamikog modela mogu biti:

Upravljivi i nepoznati, ali konstantni (struktura regulatora ne ovisi o pojedinanim vrijednostima g j jparametara modela procesa, ali se ispravno podeenje parametara regulatora ne moe obaviti b j j ih ij d ti)bez poznavanja njegovih vrijednosti).Vremenski promjenjivi na nepredvidiv nain (usljed promjena vanjskih uvjeta ili promatranje(usljed promjena vanjskih uvjeta ili promatranje pojednostavljenih linearnih modela nelinearnih sistema).

Uvod u adaptivno upravljanjeOpi problem upravljanja

6/55Poremeaj 6/55

Referentni signalr Regulator

ulazProces

Izlaz

Poremeajd

r Regulatoru

Procesy

Proces je inicijalno nepoznat, djelomino poznat ili je j j p , j p jsporo promjenjiv.Postoji kriterij kakvoe (indeks performanse), npr. minimizirati:

T

d22 )(1li +T dtryuT 022 ])([1lim

Uvod u adaptivno upravljanjeNeadaptivni regulator

7/55Poremeaj 7/55

Referentni signalr Regulator

ulazProces

Izlaz

Poremeajd

r Regulatoru

Procesy

Neadaptivni regulator preslikava signal pogreke (r-y)Neadaptivni regulator preslikava signal pogreke (r y) u u na kauzalan, vremenski nepromjenjiv nain, npr.:

bA )(&

cc

cccc

xcuyrbxAx

=+= )(&

gdje su Ac, bc i cc konstante, a xc vektor.cc

Uvod u adaptivno upravljanjeAdaptivni regulator

8/55parametri procesa 8/55Upravljakizakon

Identifikatorparametri procesa

rd

poremeajupravljaki parametri

yurRegulator Proces

yu

K d d ti l t t i d i iKod adaptivnog regulatora parametri su podesivi.Postoji dodatna petlja, tzv. petlja adaptacije.O i l t d i i t i t jOsim regulatora sa podesivim parametrima postoje adaptivni regulatori kojima se mijenja struktura.

Uvod u adaptivno upravljanjeSistem adaptivnog upravljanja predstavlja regulacijski sistem koji se moe prilagoavati

j t lj i t 9/55promjenama unutar upravljanog sistema.Osnovna regulacijska petlja povratne veze regulira proces na temelju promjene procesnih signala

9/55

proces na temelju promjene procesnih signala.Dodatna regulacijska petlja kompenziranje promjene parametara upravljanog (reguliranog) sistemaparametara upravljanog (reguliranog) sistema.Karakteristike adaptivnog upravljanja:

Upravljanje u zatvorenoj petljiUpravljanje u zatvorenoj petlji.Informacije o karakteristikama sistema odreuju se za vrijeme rada sistema (on-line)za vrijeme rada sistema (on line).Identifikacija nepoznatih parametara ili mjerenje i raunanje kriterija kvalitete (indeks performansi IP).raunanje kriterija kvalitete (indeks performansi IP).Odabir upravljake strategije i djelovanje na sistem modifikacijom signala, parametra ili strukture.

Uvod u adaptivno upravljanjeKonvencionalno vs. adaptivno upravljanje

10/55

Konvencionalno

10/55

Konvencionalno

P jPromjena parametara modela se d t 150dogaa u t =150.

Adapativno

Uvod u adaptivno upravljanjeU oba sluaja promjena parametara modela procesa deava se u t =150.

11/55Koriteni konvencionalni regulator ima konstantne parametre.

11/55

Nakon promjene parametara procesa konvencionalni regulator iskazuje slabe upravljake performanse (nadvienje, oscilatornost,...).

Rezultati sa adaptivnim regulatorom pokazuju da se p g p jnakon adaptivnog prijelaza (procedura namjetanja parametara regulatora) postie

htij i l fzahtijevana nominalna performansa.

Konvencionalni sistem upravljanja je primarno orijentiran na eliminiranje efekta poremeaja na upravljane varijable (veliine).

Uvod u adaptivno upravljanjeAdaptivni sistem upravljanja je primarno orijentiran na eliminiranje poremeaja na

f i t lj j 12/55performanse sistema upravljanja.Poremeaji koji djeluju na sistem upravljanja:

12/55

Poremeaji koji djeluju na upravljane varijable.Poremeaji koji djeluju na performanse sistema

lj jupravljanja.Prema tome, adaptivni sistem upravljanja je sistem s povratnom vezom ija je upravljana varijabla indekspovratnom vezom ija je upravljana varijabla indeks performansi (IP).Cilj konvencionalnog upravljanja: nadziranjeCilj konvencionalnog upravljanja: nadziranje upravljanih varijabli u skladu s IP za sluaj poznatih parametara.pCilj adaptivnog upravljanja: nadziranje IP sistema upravljanja sa nepoznatim i promjenjivim parametrima.

Uvod u adaptivno upravljanjeAdaptivni sistem upravljanja mjeri odreeni IP sistema upravljanja koritenjem ulaza, stanja, i l i tih j 13/55izlaza i poznatih poremeaja.Na osnovi usporedbe izmjerenog IP-a i zadanog skupa IP ova adaptacijski mehanizam modificira parametre

13/55

IP-ova, adaptacijski mehanizam modificira parametre podesivog regulatora i/ili generira pomono upravljanje da bi odrao IP sistema upravljanja bliskim zadanomda bi odrao IP sistema upravljanja bliskim zadanom skupu IP-a (unutar skupa prihvatljivih IP-ova). Kod ovakvih sistema performanse se mogu p gpodeavati modificiranjem parametara regulatora.Konvencionalni sistem upravljanja nadzire upravljane varijable unutar efekta djelovanja poremeaja, ali se njegove performanse mijenjaju (ne mogu se nadzirati)

lj d f kt j ( i t t t kusljed efekta poremeaja (sinteza uz pretpostavku poznatih i konstantnih parametara procesa).

Uvod u adaptivno upravljanjeMetodologija adaptivnog upravljanjaAdaptacija (prilagoavanje) na parametarske

14/55neizvjesnosti.Robusnost na strukturirane i okolinske neizvjesnosti.

14/55

Istovremeno zadovoljavanje stabilnosti i slijeenja referentnih veliina.Samopodeavanje parametara regulatora.Sistematian dizajn i analiza.Real-time implementacija.Efikasno za kvarove (pogreke) i neizglaene nelinearnosti.Visok potencijal za aplikacije.Atraktivno i otvoreno podruje za istraivanje.

Uvod u adaptivno upravljanjePrimjena adaptivnog upravljanjaModeliranje sistema

15/55Upravljaki ciljevistabilnost, prijelazni proces, slijeenje,

ti l t b t

15/55

optimalnost, robusnost,...Parametarske neizvjesnosti

promjena tereta starenje komponenti promjenapromjena tereta, starenje komponenti, promjena uvjeta,...

Strukturirane neizvjesnostiStrukturirane neizvjesnostineispravne (nekvalitetne) komponente, nemodelirana dinamika

Okolinske neizvjesnostivanjski poremeaji (smetnje)

Nelinearnostiglatke funkcije i neizglaene karakteristike

Uvod u adaptivno upravljanjeMotivacija za adaptivno upravljanje avionZa razumijevanje koncepta adaptivnog upravljanja

16/55ilustrativan primjer je avion.Avion operira u irokom opsegu promjene brzina i i i l

16/55

visina leta.Dinamika aviona je nelinearna i vremenski promjenjiva.Za zadanu radnu taku, specificiranu brzinom aviona (Mach broj) i visinom, sloena dinamika aviona moe se aproksimirati linearnim modelom:aproksimirati linearnim modelom:

xxBuAxx =+= 0)0( ,&DuCxy +=

0)(,

gdje matrice A, B, C i D mogu biti konstantne ili vremenski promjenjive.

Uvod u adaptivno upravljanjeUkoliko su matrice A, B, C i D nepoznate, djelomino poznate, vremenski promjenjive ili

17/55promjenjive s promjenom radne take tada upravljanje takvim procesom spada u kategoriju adaptivnih sistema upravljanja

17/55

adaptivnih sistema upravljanja.Za radnu taku i, linearni model aviona ima oblik:

xxuBxAx ii =+= 0)0( ,&uDxCy ii +=

gdje su Ai, Bi, Ci i Di funkcije radne take i.Kako avion pro

View more