Sterowanie procesów cieplnych z wykorzystaniem modeli niecałkowitego rzędu

mgr inż. Anna Obrączka

Promotor: prof. dr hab. inż. Wojciech Mitkowski
Dyscyplina: Automatyka i Robotyka


W pracy zajmowano się zagadnieniem modelowania i sterowania procesu przepływu ciepła przy użyciu modeli niecałkowitego rzędu. W pierwszej części zaimplementowano cztery modele przepływu ciepła, opisane równaniami różniczkowymi ułamkowego rzędu oraz model klasyczny.

Przeprowadzono eksperyment, w celu uzyskania danych pomiarowych, i na ich podstawie dokonano identyfikacji parametrycznej wszystkich modeli. Otrzymane wyniki zostały porównane z pomiarami, w efekcie czego wybrano najdokładniejsze równanie. Okazało się, że najlepsze dopasowanie do pomiarów wykazuje model ułamkowy, zaproponowany przez autorkę.

W drugiej części doktoratu zajmowano się problemem sterowania. Zaproponowana została metoda projektowania regulatora FOPID (PID niecałkowitego rzędu), oparta na, znanej z klasycznej teorii sterowania, metodzie idealnej charakterystyki Bodego. Następnie regulator taki został zaimplementowany w środowisku MATLAB i porównany z regulatorem PID. Pokazano, że dobierając odpowiednie parametry regulatora FOPID, można poprawić jakość sterowania, w stosunku do zwykłego regulatora PID, zachowując jednocześnie takie same wartości zapasu stabilności układu. Na koniec pokazano wpływ parametrów regulatora FOPID na jego dynamikę.

Pełna wersja tekstu doktoratu: Doktorat_Anna_Obraczka

• prof. dr hab. inż. Stefan Domek, ZUT Recenzja nr 1
  
• dr hab. inż. Krzysztof Oprzędkiewicz, prof. AGH Recenzja nr 2
  

1. Nowak A., Obrączka A., Baranowski J., Mitkowski W.: Control of cancer immunotherapy:the LQ approach . CMS’09 : Computer Methods and Systems : 7th conference, Kraków 2009, s. 313-318.
2. Obrączka A.: Parallel implementation of Evolutionary Algorithm for QAP . OWD 2010 : XII International PhD Workshop, Wisła 2010, s. 127-132.
3. Mitkowski W., Obrączka A.: Chua’s electrical chain network . IC-SPETO 2011 : XXXIV International Conference on Fundamentals of Electrotechnics and Circuit Theory, Gliwice-Ustroń 2011, s. 63-64.
4. Baranowski J., Długosz M., Ganobis M., Mitkowski W., Obrączka A., Skruch P.: Modelowanie i sterowanie wybranych procesów energetycznych z wykorzystaniem układów łańcuchowych . KKA 2011 : XVII Krajowa Konferencja Automatyki : Kielce – Cedzyna 2011, s. 169-170.
5. Obrączka A.: Computers methods for chaos diagnostics . Automatyka, 2011 tom 15 zeszyt 1, s. 71-83.
6. Obrączka A., Kowalski J.: Heat transfer modeling in ceramic materials using fractional order equations . Advances in the theory and applications of non-integer order systems : 5th conference on Non-integer order calculus and its applications : [4–5 July 2013 Springer International Publishing, cop. 2013. – (Lecture Notes in Electrical Engineering vol. 257). s. 221–229.
7. Mitkowski W., Obraczka A.: Simple identification of fractional differential equation . Solid State Phenomena, vol 180 (2012), s. 331-338.
8. Obrączka A., Mitkowski W.: The comparison of parameter identification methods for fractional, partial differential equation . Solid State Phenomena, vol 210 (2014), s. 265-270.