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

Sterowanie cyfrowe procesami dynamicznymi

Kierownik: prof. zw. dr hab.inż. Wojciech Grega
Jednostka wiodąca: Katedra Automatyki
Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej
Cele ogólne badań:
Ogólnym celem badań jest rozwój metod sterowania cyfrowego w czasie rzeczywistym procesami liniowymi i nieliniowymi, tak w układach sterowania o konfiguracji scentralizowanej jaki i rozproszonej.

Rozproszone systemy sterowania są dominującym rozwiązaniem stosowanym we współczesnych układach automatyki przemysłowej. W systemach tych funkcje pomiarowe, obliczanie sterowania a także jego realizacja są zdecentralizowane pomiędzy wiele autonomicznych urządzeń sterujących, bazujących na technologii mikroprocesorowej. Urządzenia te posiadają zdolność nie tylko do przetwarzania informacji, ale także ich dwukierunkowej, cyfrowej wymiany, tworząc węzły przemysłowej sieci pomiarowo-sterującej. Rosnąca produkcja i malejąca cena takich „inteligentnych węzłów”, wsparta rozwojem technologii telekomunikacyjnych, spowodowały ewolucję systemów sterowania ze struktury scentralizowanej (multiplekserowej) do sieciowej.
Dwa rodzaje systemów sterowania wykorzystują sieci telekomunikacyjne dla przesyłu informacji:
• Złożone systemy sterowania zawierające wiele podsystemów, z których każdy składa się z czujników, regulatora i urządzenia wykonawczego. W systemie takim, bezpośrednie połączenie każdego z czujników i urządzeń wykonawczych sterowników z komputerem centralnym byłoby kosztowne i zawodne w eksploatacji.
• Systemy zdalnego monitorowania procesów i sterowania na odległość (ang. teleoperatation), Są wykorzystywane tam, gdzie obecność człowieka jest nie wskazana lub ekonomicznie nie uzasadniona. Przykładem są: monitorowanie odległych stacji energetycznych lub zdalne sterowanie robotami.
Warunkiem prawidłowego działania takich konfiguracji jest niezawodne przesyłanie danych pomiędzy węzłami systemu, czyli odpowiednia infrastruktura komunikacyjne. Właściwą jakość transmisji danych zapewniają specjalizowane, szeregowe magistrale miejscowe (ang. fieldbus). Różnią się one od sieci komputerowych powszechnego użytku nie tylko wysoką niezawodnością transmisji ale także spełnieniem określonych ograniczeń czasowych, umożliwiających rozproszone sterowanie w czasie rzeczywistym. Wymagania dotyczące reakcji systemu w czasie rzeczywistym rozszerzają się wtedy na cały rozproszony system sterowania, obejmując także magistralę miejscową i obsługiwane przez nią urządzenia.
Charakterystyczną cechą systemu rozproszonego są opóźnienia transmisji danych, zniekształcanie lub nawet możliwość utraty danych. Wystąpienie tych zjawisk i ich charakter zależą od protokołu transmisji wykorzystywanej sieci telekomunikacyjnej, a w szczególności od stosowanej w tej sieci metodzie kontroli dostępu do magistrali (medium komunikacyjnego).
Poprawa jakości sterowania w systemie rozproszonym może nastąpić poprzez:
• zwiększanie przepustowości i właściwe wykorzystanie przepustowości sieci,
• poprawę determinizmu (mniejsza ”latencja”),
• algorytmiczną kompensację efektów wnoszonych przez sieć.
Stosowane i opisane w literaturze metody formalne analizy rozproszonych układów sterowania wykorzystują zarówno ciągłe, dyskretne jak i mieszane (hybrydowe) modele opisujące proces, układ sterowania jak i podsystemy transmisji danych.
Nawiązuje się do rezultatów teorii układów z opóźnieniem, układów o niestacjonarnych równaniach stanu oraz metod stosowanych dla dynamicznych systemów odpornych. Podstawową własność rozproszonych układów sterowania - stabilność – najczęściej analizuje się z wykorzystaniem różnych wersji metody Lapunowa.
Na znaczenie tych badań wskazuje wzrastająca liczba publikacji w periodykach (IEEE) oraz materiałach konferencyjnych (np. American Control Conference).
Przedmiotem proponowanych badań będzie synteza algorytmów sterowania rozproszonego odpornych na efekty wnoszone przez przewodowe i bezprzewodowe układy transmisji danych cyfrowych. Badania będą zatem dotyczyły algorytmicznych metod kompensacji efektów wnoszonych przez sieć transmisji danych.
Badania obejmą metody identyfikacji, modelowania i symulacji rozproszonych układów sterowania, z uwzględnieniem wymagań pracy w czasie rzeczywistym. Algorytmy sterowania będą analizowane i testowane dla różnych protokołów transmisji i różnych warunków transmisji danych, ze szczególnym uwzględnieniem łączności bezprzewodowej.
Prace te obejmą również rozwój środowisk laboratoryjnych i większych instalacji sterowania rozproszonego, umożliwiających weryfikacje wyników.
Projekty w ramach których realizowany jest temat:
Badania własne 10.10.120.38
Dane osoby kontaktowej:
wgr@ia.agh.edu.pl

data aktualizacji: 2009-03-04

All rights reserved (c) 2013 Akademia Górniczo-Hutnicza