Projekti / Programi
Poenostavljeni eksplicitni prediktivni regulator
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.06.03 |
Tehnika |
Sistemi in kibernetika |
Postopki in orodja za načrtovanje in izvedbo sistemov vodenja |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.02 |
Tehniške in tehnološke vede |
Elektrotehnika, elektronika in informacijski inženiring |
Raziskovalci (5)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
16161 |
dr. Samo Gerkšič |
Sistemi in kibernetika |
Raziskovalec |
2009 - 2012 |
0 |
| 2. |
10598 |
dr. Juš Kocijan |
Sistemi in kibernetika |
Raziskovalec |
2009 - 2012 |
0 |
| 3. |
25655 |
dr. Boštjan Pregelj |
Sistemi in kibernetika |
Raziskovalec |
2009 - 2012 |
0 |
| 4. |
02830 |
dr. Stanislav Strmčnik |
Sistemi in kibernetika |
Vodja |
2009 - 2012 |
0 |
| 5. |
12342 |
dr. Damir Vrančić |
Sistemi in kibernetika |
Raziskovalec |
2009 - 2012 |
0 |
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0106 |
Institut "Jožef Stefan" |
Ljubljana |
5051606000 |
18 |
Pomen za razvoj znanosti
Tematika je izredno pomembna za razvoj znanosti vodenja sistemov, ker gre za resno možnost skorajšnjega prehoda naprednih algoritmov v industrijsko prakso. Klasično prediktivno vodenje se namreč v znanstveni literaturi v zadnjem obdobju izredno pogosto pojavlja v vlogi metode izbire pri naprednih algoritmih vodenja, s katero je mogoče doseči kvalitetnejše vodenje, vendar industrijska aplikacija zaradi visokih stroškov izvedbe v mnogih primerih ni smiselna. Robustifikacija in zmanjšanje računske zahtevnosti eksplicitnih prediktivnih regulatorjev je v danem trenutku ključnega pomena za industrijski preboj te tehnologije na širokem področju vodenja procesov na fizičnem nivoju, pri katerih je pomembna sistematična obravnava omejitev. S tem bi se odprle tudi možnosti za nadaljnje raziskave zahtevnejših teoretično naprednejših metod EPR z zagotovljenim robustnim izpolnjevanjem omejitev ob podani negotovosti modela, ki bi bile primerne tudi za varnostno kritične aplikacije. Aplikativna uporaba naprednih algoritmov vnaša v raziskovalna okolja povratno informacijo o praktično pomembnih lastnostih regulacijskih algoritmov in dragocene izkušnje iz pilotnih procesov ter tako usmerja razvoj teorije v industrijsko zanimive smeri. Znanja o prenosu teorije v prakso pomenijo pomembno konkurenčno prednost tudi v znanstvenih okoljih, hkrati pa pripomorejo k teoretičnemu razvoju področja antropocentričnih sistemov. Projekt je omogočil nadaljevanje dela naše raziskovalne ekipe na področju, ki je bilo odprto v okviru uspešnega mednarodnega projekta CONNECT 6. okvirnega programa Evropske skupnosti in omogočil aplikativno nadgradnjo rezultatov.
Objavljene izboljšave metod EPR so pomemben dosežek v svetovnem merilu, ker smo opozorili na problem slabe numerične pogojenosti pri izračunih eksplicitnih prediktivnih regulatorjev in dosegli pomembno izboljšanje numerične robustnosti na zahtevnih praktičnih primerih. Pomemben je tudi prispevek nove metode poenostavitve particije z redčenjem izhodnih omejitev, s katerim dobimo particije z mnogo manj regijami brez večjega poslabšanja regulacijske učinkovitosti, pri čemer za razliko od znanih metod ni potreben ne izračun izhodiščne particije niti pretvorba v vozliščno obliko zapisa poliedra, hkrati pa se izboljša numerična pogojenost problemov. To omogoča širitev področja aplikacij od univariabilnih na manjše multivariabilne procese, kar je izrednega praktičnega pomena, saj se prave prednosti sistematične obravnave omejitev pokažejo šele pri multivaribilnih procesih. Pomembno je tudi, da je z izboljšavami numerike in poenostavitvijo particije postala v eksplicitni izvedbi izvedljiva obravnava izhodnih omejitev v obliki mehkih omejitev.
Na podlagi izboljšanih algoritmov PEPR smo uspešno izvedli predstavljene pilotne aplikacije. Med njimi želimo posebej izpostaviti zahtevno aplikacijo vertikalne stabilizacije tokamak plazme na modelu reaktorja ITER, kjer s pomočjo mehke izhodne omejitve dosežemo manjšo termično obremenitev ohmskih navitij.
Pomen za razvoj Slovenije
Algoritmi prediktivnega vodenja so splošnonamenski in načeloma uporabni v zelo različnih industrijskih panogah, kjer se srečujemo s problemi vodenja zaradi prisotnosti omejitev. Zelo pogosti so primeri, ko regulirana spremenljivka ne sme preseči določene fizične ali varnostne omejitve, hkrati pa je ekonomsko smiselno obratovanje čim bliže tej meji; v takih primerih je s prediktivnim regulatorjem mogoče doseči pomembne prihranke. Prediktivni regulatorji prav tako omogočajo izpolnjevanje pomožnih ekonomskih ciljev (kadar so na voljo dodatne stopnje prostosti) in sprotno rekonfiguracijo sistema ob izpadih senzorjev ali aktuatorjev.
Izvedba algoritmov na PLK zlasti odpira področje naprednih aplikacij s področja procesne industrije, pri katerih je pristop izvedbe vodenja na PLK industrijski standard, predvsem v kemijski in farmacevtski industriji. Zaradi možnosti uporabe zelo kratkih časov vzorčenja je uporaba mogoča tudi za vodenje mehanskih, pnevmatskih in hidravličnih sistemov, v robotiki ipd. Možnost izvedbe v mikrokrmilnikih in FPGA vezjih pomeni tudi, da je to tehnologijo mogoče uporabljati v velikoserijskih izdelkih, npr. klimatskih napravah, avtomobilih, izvršnih členih ventilov... Pričakovane prednosti so v prihrankih energije in surovin ter v hitrejšem ali ustreznejšem dinamičnem odzivu vodenih procesov.
Koristi od projekta pričakujemo za sofinancerja INEA d.o.o. in uporabnike njihovih storitev.
Pomen rezultatov projekta za podjetje INEA d.o.o., ki je v vlogi sofinancerja in uporabnika rezultatov projekta:
1. Možnost izvedbe naprednih regulacijskih aplikacij za vodenje procesov z omejitvami s PEPR. Rezultati pilotnih aplikacij PEPR bodo omogočajo prepoznavanje primernih procesov in trženje rešitev vodenja.
2. Bloka PEPR (EMPC) in KALMAN sta na voljo kot dodatna funkcijska bloka splošnega programskega paketa za zaprtozančno vodenje procesov z uporabo PLK "IDR BLOK", s čimer je dopolnjen nabor funkcij in izboljšan tržni položaj.
3. Kot dodatni funkcijski blok je bil izveden tudi blok za nadzor delovanja regulatorja in ocenjavanje kvalitete regulacije PERFMON. Uporaben je tudi pri drugih tipih regulatorjev.
4. Pridobljeni know-how bo uporaben pri dejavnosti INEA d.o.o. na področju uvajanja sistemov avtomatizacije in pomenil konkurenčno prednost pri vodenju zahtevnih procesov.
5. Algoritmi v funkcijskih blokih predstavljajo možnost prodaje tehnologije proizvajalcem avtomatizacijske opreme (Mitsubishi Electric).
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2009,
2010,
2011,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2010,
2011,
zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
