Εύρωστος προβλεπτικός έλεγχος: Εφαρμογή σε σύστημα με αλληλεπίδραση
Creators: name: Μπαρτζιώκα, Μαρία Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2022
Subjects: Προβλεπτικός έλεγχος
Ευρωστία
Σύστημα με αλληλεπίδραση
Model predictive control
Robustness
Interactive system

description: Το αντικείμενο της παρούσας διπλωµατικής εργασίας είναι ο σχεδιασμός και η εφαρμογή τόσο εύρωστων όσο και εύρωστων προβλεπτικών ελεγκτών για τον έλεγχο στάθμης υγρού 3 δοχείων που αλληλεπιδρούν. Αρχικά, παρουσιάζονται οι βασικές δυναμικές ενός υδραυλικού συστήματος. Στη συνέχεια αναπτύσσεται ένα μαθηματικό πρότυπο για την περιγραφή του µη γραμμικού συστήματος ώστε ακολούθως να προσομοιωθεί η δυναμική συμπεριφορά του στο περιβάλλον αριθμητικής υπολογιστικής MATLAB. Εφαρμόζονται τεχνικές εύρωστου και εύρωστου προβλεπτικού ελέγχου οι οποίες χρησιμοποιούν ένα γραμμικοποιημένο πρότυπο του συστήματος στην περιοχή του σημείου λειτουργίας. Εφαρμόζεται αρχικά H∞ εύρωστος έλεγχος µέσω της μεθόδου H∞ loop shaping και στη συνέχεια υλοποιούνται δύο PID ελεγκτές αυξημένης σθεναρότητας, ο PID µέσω συσχετίσεων Ciancone-Marlin και ο Internal Model Control-based PID. Μελετάται η εισαγωγή αβεβαιότητας στις βαλβίδες του µη γραμμικού μοντέλου ενώ γίνεται αντιστοίχιση µε τις παραμέτρους του γραμμικοποιημένου µμοντέλου ώστε να εισαχθεί και εκεί αβεβαιότητα. Επιβεβαιώνεται έπειτα η ικανότητα των εύρωστων ελεγκτών που υπολογίστηκαν να επιτυγχάνουν επιθυμητή δυναμική συμπεριφορά παρά την επίδραση αβεβαιοτήτων. Στη συνέχεια, εφαρμόζονται δύο µμέθοδοι εύρωστου προβλεπτικού ελέγχου στο γραμμικοποιημένο αβέβαιο σύστημα, ο εύρωστος προβλεπτικός έλεγχος µε περιορισμούς µε χρήση LMIs καθώς και ο Tube-based προβλεπτικός έλεγχος. Τέλος αναφέρονται τα κυριότερα πλεονεκτήματα των εύρωστων προβλεπτικών ελεγκτών έναντι των εύρωστων ελεγκτών. Εκτός, λοιπόν, από την εξασφάλιση ευρωστίας έναντι αβεβαιοτήτων που αναπόφευκτα υπάρχουν σε ένα πραγματικό σύστημα, λαμβάνονται υπόψη περιορισμοί και κριτήρια απόδοσης, παράμετροι ιδιαίτερα χρήσιμές όταν το αντικείμενο προς μελέτη είναι ένα πολυμεταβλητό πραγματικό σύστημα.
description: The concept of this dissertation is the design and implementation of both robust and robust model predictive controllers in order to control the liquid level of 3 interacting tanks. First, the basic dynamics of a hydraulic system are presented. A mathematical model is then developed to describe the nonlinear system in order to simulate its dynamic behavior in the MATLAB arithmetic computing environment. Robust and robust model predictive control techniques are applied that use a linearized model in the area of the operating point. Initially H∞ robust control is applied through the H∞ loop shaping method and then two PID controllers of increased robustness, the PID via Ciancone-Marlin correlations and the Internal Model Control-based PID. The introduction of uncertainty in the valves of the nonlinear model is studied while the parameters of the linearized model are matched in order to introduce uncertainty there as well. The ability of the robust controllers that were previously calculated to achieve the desired dynamic behavior despite the effect of uncertainties is confirmed. Then, two methods of robust predictive control are applied to the linearized uncertain system, robust model predictive control under constraints using LMIs and Tube-based robust model predictive control. Finally, the main advantages of robust model predictive controllers over robust controllers are mentioned. In addition to ensuring robustness against uncertainties that inevitably exist in a real system, constraints and performance criteria are taken into account, parameters that are particularly useful when the object to be studied is a multivariable real system.