SYSTEMY CZASU RZECZYWISTEGO PROF DOMINIK SANKOWSKI Wykady 20092010

  • Slides: 17
Download presentation
SYSTEMY CZASU RZECZYWISTEGO PROF. DOMINIK SANKOWSKI Wykłady 2009/2010

SYSTEMY CZASU RZECZYWISTEGO PROF. DOMINIK SANKOWSKI Wykłady 2009/2010

PROF. DR HAB. INŻ. DOMINIK SANKOWSKI System czasu rzeczywistego jest to system komputerowy w

PROF. DR HAB. INŻ. DOMINIK SANKOWSKI System czasu rzeczywistego jest to system komputerowy w którym obliczenia, przeprowadzane są równolegle z przebiegiem zewnętrznego procesu. SCR mają na celu nadzorowanie, sterowanie lub terminowe reagowanie na zachodzące w procesie zdarzenia. (sacha: scr)

PROF. DR HAB. INŻ. DOMINIK SANKOWSKI Identyfikacja jest to proces wyznaczania najlepszego modelu matematycznego

PROF. DR HAB. INŻ. DOMINIK SANKOWSKI Identyfikacja jest to proces wyznaczania najlepszego modelu matematycznego obiektu z określonej klasy modeli, przy określonym kryterium oraz na podstawie wiedzy apriori o obiekcie i danych pomiarowych (obserwacje sygnału wejściowego i wyjściowego).

sygnał testowy Prawa termokinetyki PIEC Uproszczenia Wiedza apriori Wiedza mierzalna Gromadzenie, korekcja i przetwarzanie

sygnał testowy Prawa termokinetyki PIEC Uproszczenia Wiedza apriori Wiedza mierzalna Gromadzenie, korekcja i przetwarzanie danych pomiarowych Analiza Fouriera Model parametryczny Estymacja parametrów Model nieparame -tryczny Estymacja charakterystyki częstotliwościowej _ A Struktura modelu Budowa uproszczonego modelu matematycznego G(jw)

Cel identyfikacji (Norton, 1988) z: jest związany między innymi § zaspokojeniem ciekawości naukowej; §

Cel identyfikacji (Norton, 1988) z: jest związany między innymi § zaspokojeniem ciekawości naukowej; § monitorowaniem własności dynamicznych obiektów przemysłowych w systemach „on-line” dla potrzeb podjęcia dalszych decyzji; § diagnozowaniem urządzeń dla potrzeb wykrywania uszkodzeń i stanów awaryjnych; § wyznaczaniem własności dynamicznych obiektu dla potrzeb zaprojektowania optymalnego typu regulatora i jego nastaw (syntezy układu regulacji).

Dane niezbędne do budowania modelu matematycznego obiektu uzyskiwane są w dwojaki sposób równocześnie: q

Dane niezbędne do budowania modelu matematycznego obiektu uzyskiwane są w dwojaki sposób równocześnie: q Na drodze identyfikacji teoretycznej o wiedzę apriori o obiekcie; w oparciu q Na drodze identyfikacji eksperymentalnej. W metodzie eksperymentalnej identyfikacji wiedza aprori o obiekcie wykorzystywana jest w różnych etapach procedury identyfikacyjnej: § planowania eksperymentu; § korekty danych pomiarowych; § wyboru właściwej klasy i struktury modelu § weryfikacji modelu.

WIEDZA A PRIORI ZAŁOŻENIA UPRASZCZAJĄCE WYZNACZENIE STRUKTURY MODELU PLANOWANIE EKSPERYMENTU DANE u(t), y(t) ESTYMACJA

WIEDZA A PRIORI ZAŁOŻENIA UPRASZCZAJĄCE WYZNACZENIE STRUKTURY MODELU PLANOWANIE EKSPERYMENTU DANE u(t), y(t) ESTYMACJA PARAMETRÓW MODELU KOREKTA DANYCH (ELIMINACJA TRENDU) DANE SKORYGOWANE WERYFIKACJA MODELU Podstawowe etapy procedury identyfikacyjnej + KOŃCOWY MODEL -

Do podstawowych etapów procedury identyfikacji należą: § sformułowanie założeń upraszczających; § planowanie eksperymentu identyfikacji

Do podstawowych etapów procedury identyfikacji należą: § sformułowanie założeń upraszczających; § planowanie eksperymentu identyfikacji (wybór sygnału testowego); § korekta danych pomiarowych (eliminacja minimalizacja wpływu składowej przejściowej); § wyznaczanie struktury modelu obiektu rzędu modelu); trendu, (wyznaczanie § estymacja parametrów modelu; § weryfikacja modelu czyli sprawdzenie jego ważności polegające na teście zgodności modelu z rzeczywistym obiektem.

Metody identyfikacji obiektów przemysłowych: a. b. c. d. e. f. g. h. i. analityczne

Metody identyfikacji obiektów przemysłowych: a. b. c. d. e. f. g. h. i. analityczne i eksperymentalne; charakterystyk statystycznych i dynamicznych; deterministyczne i statystyczne; modeli ciągłych i dyskretnych; klasyfikacja według struktury układu: identyfikacja w układzie otwartym i zamkniętym; klasyfikacja według struktury modeli: identyfikacja modeli parametrycznych i nieparametrycznych; klasyfikacja według struktury przetwarzania danych: metody identyfikacji „of-line” (w czasie rzeczywistym); klasyfikacja według sposobu przeprowadzania eksperymentu identyfikacji; klasyfikacja według rodzaju sygnału testowego użytego do identyfikacji.

Klasyfikacja metod identyfikacji Struktura przetwarzania danych Struktura modelu Parametryczne Nieparametryczne off-line Struktura układu układ

Klasyfikacja metod identyfikacji Struktura przetwarzania danych Struktura modelu Parametryczne Nieparametryczne off-line Struktura układu układ otwarty on-line bierne czynne układ zamknięty Sygnały testowe

Trudności identyfikacji obiektów przemysłowych na przykładzie obiektów elektrotermicznych: q bardzo wysoki rząd modelu. Są

Trudności identyfikacji obiektów przemysłowych na przykładzie obiektów elektrotermicznych: q bardzo wysoki rząd modelu. Są to obiekty o stałych rozłożonych, stąd istnieje konieczność stosowania uproszczeń; q bardzo czasochłonne pomiary, istotna więc jest ich automatyzacja. Na wydłużenie czasu trwania eksperymentu identyfikacyjnego przy zastosowaniu klasycznej metody wymuszeń harmonicznych mają wpływ następujące czynniki: § liczba badanych pulsacji; § okres sygnałów harmonicznych szczególnie długi w przypadku eksperymentów w zakresie małych pulsacji; § okres oczekiwania na stan quasi-stacjonarny; § poziom szumów, który powoduje konieczność uśredniania wyników na podstawie obserwacji (pomiarów) prowadzonych dla kilku okresów.

q nieliniowość prowadząca do konieczności linearyzacji dla danego punktu pracy przy małych zmianach temperatury

q nieliniowość prowadząca do konieczności linearyzacji dla danego punktu pracy przy małych zmianach temperatury wokół tego punktu; q duży wpływ dynamiki czujników termometrycznych na wyniki pomiarów i na własności dynamiczne obiektów wraz z tym czujnikiem; q znaczny wpływ wsadu, jego masa i postać; q występująca często konieczność wielokrotnego powtarzania pomiarów i przyjmowania wartości średnich celem eliminacji wpływu zakłóceń działających zarówno na obiekt, jak i na układ pomiarowy; q zmienność własności dynamicznych obiektu w czasie wynikająca głownie ze zjawiska starzenia się materiałów ogniotrwałych i izolacji cieplnej.

Obiekt + czujnik (piec + termoelement) szum Gs(s) u(s) Gs(s) Regulator e (s) R(s)

Obiekt + czujnik (piec + termoelement) szum Gs(s) u(s) Gs(s) Regulator e (s) R(s)

Piec + czujnik u R Interface y Multiplek- Woltomierz ser cyfrowy Zegar Komputer Drukarka

Piec + czujnik u R Interface y Multiplek- Woltomierz ser cyfrowy Zegar Komputer Drukarka n(t) Generator u(t) MBS Układ liniowy stacjonarny y(t) Cykliczne G(w) obliczenia

Sygnały testowe ciągłe dyskretne losowe deterministyczne stacjonarne nieokresowe Impuls Diraca Skok jednostkowy ergodyczne okresowe

Sygnały testowe ciągłe dyskretne losowe deterministyczne stacjonarne nieokresowe Impuls Diraca Skok jednostkowy ergodyczne okresowe sinusoidalne poliharmoniczne prostokątne nieergodyczne sygnały binarne PRBS niestacjonarne MBS