• Strona główna AGH
  • AGH Main Page
 
Szukaj w systemie LAB
grupa / kierunek:
Inżynieria elektryczna i mechaniczna / Automatyka i robotyka

Komputerowe sterowanie procesami przemysłowymi

Kierownik: dr hab.inż.Witold Byrski, prof.nzw.AGH
Jednostka wiodąca: Katedra Automatyki
Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej
Główni wykonawcy:
dr hab. inż. Witold Byrski,prof.nz. - kierownictwo, prace badawcze
prof.dr hab.inż. Wojciech Grega - prace badawcze
dr hab. inż. Andrzej Turnau,prof.nz. - prace badawcze
dr inż. Krzysztof Kołek - prace badawcze.
dr inż. Adam Piłat - prace badawcze.
dr inż. Maciej Rosół -prace badawcze
dr inż. Piotr Bania - prace badawcze.
Cele ogólne badań:
1.opracowanie metodologii modelowania stanów statycznych (punktów pracy) i stanów dynamicznych (procesy przejściowe) dla różnych procesów technologii przemysłowych (liniowych i nieliniowych).
2.opracowanie metod i algorytmów obliczeniowych w różnych zadaniach występujących w komputerowych systemach sterowania takich jak:
a)nowe metody obserwacji stanu
b)nowe metody strojenia regulatorów
c)nowe metody diagnostyki
d)nowe metody sterowania optymalnego
Projekty w ramach których realizowany jest temat:
Działalność Statutowa: praca 11.11.120.768
Najważniejsze uzyskane wyniki:
Tematyka badań zespołu dotyczy modelowania różnych procesów technologicznych takich jak kolumny destylacyjne, bioreaktory, nieliniowe systemy zbiorników, ramiona robotów, niestabilne układy mechaniczne (wahadło odwrócone, rakieta pionowego startu, robot kroczący), procesy cieplne wymiany masy i energii.
Tematyka badawcza dotycząca zadań sterowania skupiła się wokół metod i algorytmów występujących w różnych warstwach komputerowego systemu sterowania, w którym stosuje się wielowymiarowe regulatory od stanu, wymagające obserwatorów stanu. Dotyczy to:
sterowania bezpośredniego -stabilizacyjne algorytmy cyfrowe dla sterowników PLC,
sterowania adaptacyjnego - zadania przetwarzania sygnałów pomiarowych uzyskiwanych z różnych czujników (np. wizyjnych) oraz z zadaniami ich filtracji i preprocessingu dla zadań obserwacji (rekonstrukcji) niemierzalnego stanu procesu,
sterowania nadrzędnego, w których wypracowuje się statyczny, optymalny punkt pracy całej instalacji, na podstawie zbioru współpracujących modeli statycznych
zadań diagnostyki
W Laboratorium Sterowania testowane są algorytmy pod systemami QNX i Windows XP na procesie rzeczywistym (instalacja CO w AGH) i na laboratoryjnym komputerowym systemie sterowania instalacją kolumny destylacyjnej.
Obszar badawczy związany bezpośrednio z warstwą sterowania adaptacyjnego dotyczy nowych metod w zadaniach obserwacji stanu z wykorzystaniem obserwatorów całkowych odtwarzających stan dokładnie. W przeciwieństwie do klasycznych obserwatorów różniczkowych typu Luenbergera i filtru Kalmana obserwatory dokładne sa oparte o przesuwne okna pomiarowe i operatory całkowe. Przebadano odmianę adaptacyjną całkowych obserwatorów realizowanych na oknach o zmiennej długości. Długość okna dobierała się adaptacyjnie do panujących aktualnie zakłóceń. Wraz ze skracaniem okna wzrasta, bowiem norma obserwatora i jego wrażliwość na potencjalne zakłócenia o ograniczonej normie w przestrzeni L2[0,T]. Testy przeprowadzono na modelu wyparki cieplnej współpracującej z kolumną destylacyjną i opublikowano na prestiżowym konferencjach.
Innym obszarem badawczym są algorytmy przetwarzania obrazów uzyskiwanych z kamery termowizyjnej pracującej jako ciągły czujnik (detektor) temperatury w szklanych wymiennikach ciepła kolumny destylacyjnej. Wymienniki takie opisywane są równaniami różniczkowymi cząstkowymi, które można aproksymować zestawem równań zwyczajnych. Przetwarzanie obrazów było też przedmiotem opracowania nowej 4-ro punktowej metody kalibracji kamery. Opracowana transformacja pozwala przekształcić zdjęty cyfrowo obraz płaski w obraz przestrzenny. Znane publikacje światowe na ten temat wspominają o metodach kalibracji sześcio i wiecej punktowej. W oparciu o tą metodę zbudowany został projektor laserowy skanujący przedmioty 3D.
Do wspomnianej problematyki sterowania nadrzędnego należy zaliczy proces wymiany energii dla optymalizacji rozdziału ciepła w wielu budynkach zrealizowany na przykładzie kompleksu AGH. Przy zachowaniu ograniczeń na maksymalne zapotrzebowanie i realizację dobowego profilu temperatury z wykorzystaniem rozproszonych sieci i bezprzewodowych protokołów GPRS, komputerowy system steruje dystrybucją mocy grzewczej w budynkach i pokojach współpracując z inteligentnymi systemami sterowania.
Osobnym tematem badawczym była problematyka modelowania i sterowania systemami nieliniowymi np. suwnicą 3D. Były to też tematy związane z rzeczywistym obiektem o nieliniowych charakterystykach statycznych z histerezą jakim są tłumiki z olejem magnetorheologicznym, sterowane prądowo. Tłumiki takie znajdują zastosowanie w aktywnych układach zawieszenia pojazdów.
Specjalistyczną tematyką, która od kilku lat jest przedmiotem badań zespołu są dedykowane algorytmy i konstrukcje sterowników niestandardowych. Dotyczy to zwłaszcza nieliniowych modeli mechatronicznych takich jak manipulatory robotów. Testy dotyczyły stosowania takiego sterownika PD opartego o sieci neuronowe do ramienia robota 3D typu Stanford.
W Zespole prowadzone są zaawansowane teoretyczno-matematyczne prace w teorii optymalnego sterowania systemami o parametrach rozłożonych opisywanych przez hiperboliczne równania różniczkowe cząstkowe z opóźnieniem i prace na temat numerycznych algorytmów optymalizacji ze skończenie wymiarową parametryzacją.
Najważniejsze publikacje:
1.W. Byrski, Dokładna rekonstrukcja stanu -teoria i przykłady zastosowania, Półrocznik Naukowy AGH, Automatyka, Tom 7, zeszyt 3, 2003, ISSN 1429-3447, s.433-453.
2.W.Byrski, The Survey For The Exact And Optimal State Observers In Hilbert Spaces, Proceed. of European Control Conference, ECC03, 1.09-4.09.2003, Cambridge, UK.
3.W.Byrski, M.Pelc, The adaptive integral multi-observer with switched moving windows, Proceed.of 24th IASTED Intern.Conference MIC05, Innsbruck, Austria, Febr.2005
4.W.Byrski, M. Pelc , Continuous and Discrete Integral State Observers in on-line Control Systems, 40th Spring International Conference MOSIS 2006, Přerov, April 2006, Czech Republic.
5.W.Byrski, J. Byrski, Metody i algorytmy ze skończoną pamięcią dla dokładnego odtwarzania stanu, Półrocznik AUTOMATYKA, Tom 10, z3, 2006, Wyd.ND AGH.
6.Duda J.T.,A.Woś. Optimizing Control of Systems with Active Constraints. XXII Int.Workshop – Advanced Simulation of Systems ASIS2000, Hostin-Bystrice , Czechy.
7.Grabowski P, F.M.Callier, On the circle Criterion for Boundary Control Systems in Factor Form: Inpuy-Output Approach. 14 International Symposium of Mathematical Theory of Ntworks and Systems, Perpignan, Francja, June 19-23, 2000
8.A.Kowalewski, Boundary Control of Parabolic System with Multiple deviating arguments. MMAR2000, 6 International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics. Międzyzdroje, Sierpień 2000.
9.A.Kowalewski, Boundary Control of a Parabolic System with Many Time-varying Delays. Raport. International Centre for Mechanical Sciences. Udine, Italy, 20000.
10.W.Byrski, M.Pelc, Algorytmy całkowych obserwatorów stanu o przełączanej strukturze, Automatyka, półrocznik AGH, Tom 8, Zeszyt 3, 2004.
11.W.Wierzchowski, S.Fuksa, Z.Pirowski, An electromagnetic investigation method of the foundry metals solidification. Konferencja LAM12, Metz, 2004
12.P.Bania, W.Grega, Nonlinear model predictive controller for heating system, 10th IEEE Intern. Conference on Methods and Models in Automation and Robotics, August 2004, Miedzyzdroje.
13. A.Adamski, Z.Bubliński, Z.Mikrut, P.Pawlik, Image analysis based automatic safety monitoring system for traffic intersections, IV Konferencja “Telematyka I Bezpieczeństwo Ruchu Drogowego”, Katowice-Ustroń, Listopad 2004.
14. P.Gorczyca, K.Hajduk, Tracking control algorithms for a laboratory aerodynamical system, Int.Journal of Applied mathematics and Comp.Science., vol.14, number 4, 2004.
15.A.Piłat, FEMLab software applied to active magnetic bearing analysis, Int.Journal of Applied mathematics and Comp.Science., vol.14, number 4, 2004.
16.P.Grabowski, Determination of Pull-In Range for Phase-Locked Koop System Using a Lyapunov Functional, Automatyka, półrocznik AGH, Tom 8, Zeszyt 1, 2004.
17.W.Grega, P.Bania, Heating System Control in Commercial Buildings with Peak Demand Adjustment, IASTED Conference “Energy and Power Systems”, Krabi, Thailand, April 2005.
18.W.Grega, M.Rosół, Distributed Control Using GPRS Wireless Network, 11th IEEE Intern.Confer. Methods and Models in Automation and Robotics, Międzyzdroje, Sept.2005.
19.W.Grega, Sterowanie Modelem Nagrzewnicy Powietrza przez Sieć Ethernet, XV Krajowa Konferencja Automatyki, Warszawa, czerwiec 2005.
20.W.Byrski, M.Pelc, Multi-Observer Approach for the Best State Reconstrucion in Finite Time., 17 IMACS World Congress, Paryż, July 2005.
21.S.Fuksa, W.Byrski, Czteropunktowa metoda identyfikacji transformacji stereowizyjnej, Automatyka, Półrocznik WND AGH, 2005, T.9,Z.3.
22.P.Bania, Wyznaczanie ograniczeń stanu końcowego w nieliniowej regulacji predykcyjnej, Materiały konferencji CMOS’05, Computer Methods and Systems, November 2005, Kraków, Poland.
23.A.Piłat, Programmable analog hardware for control systems exampled by magnetic suspension, Materiały konferencji CMOS’05, Computer Methods and Systems, November 2005, Kraków, Poland.
Adres strony internetowej:
Dane osoby kontaktowej:
Dr hab.inz. Witold Byrski

data aktualizacji: 2009-03-04

All rights reserved (c) 2013 Akademia Górniczo-Hutnicza