Odtwarzanie stanu systemów dynamicznych z dyskretnych danych pomiarowych

mgr inż. Jerzy Baranowski

Promotor: Prof. dr hab. inż. Wojciech Mitkowski

W pracy rozważana jest problematyka odtwarzania ciągłego stanu systemów dynamicznych z dyskretnych danych pomiarowych. Jest to problem o dużym praktycznym znaczeniu. W zastosowaniach przemysłowych bardzo często mamy potrzebę stabilizacji przy jednoczesnej wysokiej jakości sterowania. Do tego celu potrzebna jest pełna informacja o stanie przez cały czas trwania procesu. Praktyka jednak pokazuje, że zazwyczaj pomiary mają charakter dyskretny i to tylko pewnych wielkości wyjściowych. Jest to uwarunkowane różnymi czynnikami. Często nie jest możliwe dokonywanie pomiarów wszystkich wielkości charakteryzujących system, ze względu na niemożność lub nieopłacalność instalacji czujnika. Co więcej częstość wykonywania pomiarów jest ograniczona. W przemyśle chemicznym koszt przeprowadzenia analizy produktu bywa niebagatelny (potrzebne są kosztowne odczynniki). W wykorzystaniu systemów wizyjnych potrzeba czasu na obróbkę obrazu. W medycynie ograniczenia narzuca ochrona zdrowia pacjenta, np. nie można za często wykonywać zdjęć rentgenowskich.

W ramach pracy omawiany jest sposób estymacji ciągłego stanu z dyskretnych danych pomiarowych, oparty o cykliczne dokonywanie predykcji stanu i korekcji estymaty. Omawiane są pojęcia stabilności, atraktywności, obserwowalności oraz rozdzielności wraz ze stosownymi twierdzeniami. Przeanalizowane są zagadnienia numerycznej generacji ciągłych rozwiązań, szacowania błędów przejściowych predykcji oraz błędów ciągłej estymaty wywołanych zakłóceniami. Trzy rozdziały poświęcone są metodom korekcji (estymacji stanu) w układach liniowych, nieliniowych oraz metodom przybliżonym dla układów liniowych i nieliniowych. Między innymi omówiono metodę obserwatora C⁰ optymalnego, obserwatora Newtona oraz estymacji z ruchomym horyzontem. Wraz z metodami podano różne usprawnienia, np. metody analitycznego wyznaczania pochodnych wskaźnika jakości po warunku początkowych. Działanie algorytmów zilustrowano przykładami różnych systemów liniowych i nieliniowych z różnych dziedzin: medycyny, dynamiki populacyjnej, mechatroniki i innych.

Pełna wersja autoreferatu autoreferat.pdf

1. Baranowski, J. (2007a). Approximate continuous state estimation in linear dynamical systems. W Materiały IX Międzynarodowych Warsztatów Doktranckich OWD 2007, tom 1. Wisła, 20-23.10.2007, str. 11–16.
2. Baranowski, J. (2007b). Approximate continuous state estimation in linear dynamical systems. W PPEEm’2007 : materiały XII sympozjum „Podstawowe Problemy Energoelektroniki, Elektromechaniki i mechatroniki” , tom 2. Wisła, 9-12.12.2007, str. 293–298.
3. Baranowski, J. (2007c). Continuous state estimation from discrete output measurements in a linear parabolic system. W Materiały IX Międzynarodowych Warsztatów Doktranckich OWD 2006. Wisła, 20-23.10.2007, str. 17–22.
4. Baranowski, J. (2007d). Csedom for water tank system. W PPEEm’2007 : materiały XII sympozjum „Podstawowe Problemy Energoelektroniki, Elektromechaniki i mechatroniki” , tom 2. Wisła, 9-12.12.2007, str. 299–304.
5. Baranowski, J. (2008a). Adaptive output collocations. W Materiały X Międzynarodowych Warsztatów Doktranckich OWD 2008. Wisła, str. 519–524.
6. Baranowski, J. (2008b). Continuous moving horizon estimation in a hydraulic system. W Materiały X Międzynarodowych Warsztatów Doktranckich OWD 2008. Wisła, str. 525–530.
7. Baranowski, J. (2008c). Output collocation method for continuous state estimation from discrete output measurements in linear dynamical systems. Automatyka 12(2) 183-195.
8. Baranowski, J. (2009a). Optimal continuous estimation of diabetes population dynamics. W Proceedings of XI International PhD Workshop, OWD. Wisła, str. 146–151.
9. Baranowski, J. (2009b). Patient glycemic state estimation in intensive care units. W Proceedings of XI International PhD Workshop, OWD. Wisła, str. 152–157.
10. Baranowski, J., Długosz, M. i Mitkowski, W. (2008a). Remarks about dc motor control. Archives of Control Sciences 18(LIV)(3), str. 289–322.
11. Baranowski, J. i Mitkowski, W. (2008). New output approximation method for continuous state estimation. W Materiały XXXI Międzynarodowej konferencji z podstaw elektrotechniki i teorii obwodów IC-SPETO. Ustroń, 28-31.05.2008, str. 95–96. Extended version on CD.
12. Baranowski, J. i Mitkowski, W. (2009). Optimal glucose level regulation for intensive care unit patients: Csedom approach. W Papers. 24th IFIP TC7 Conference on System Model ling and Optimization Optimal glucose level regulation for Intensive Care unit patients: CSEDOM approach. Organized by: Herramientas Gerenciales, Palais Rouge, Buenos Aires, Argentina, str. 46–47.
13. Baranowski, J. i Piątek, P. (2008). Nonlinear dynamical feedback for motion control of magnetic levitation system. W Proceedings of 13th International Power Electronics and Motion Control Conference EPE-PEMC. Poznań, 1-3 September 2008, str. 1469–1476.
14. Baranowski, J. i Tutaj, A. (2007). Continuous state estimation in water tank system. W CMS’07 : Computer Methods and Systems, 21–23 November 2007, Kraków, Poland. Kraków, 21-23.11.2007, str. 373–378.
15. Baranowski, J. i Tutaj, A. (2008a). Comparison of continuous state estimation algorithms in a water tank system. W Malinowski, K. i Rutkowski, L., red., Recent advances in control and automation, rozdz. 2. Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, str. 63–72.
16. Baranowski, J. i Tutaj, A. (2008b). State and parameter estimation in a hydraulic system — moving horizon approach. W Proceedings of 13th International Power Electronics and Motion Control Conference EPE-PEMC. Poznań, 1-3 September 2008, str. 1455–1462.
17. Mitkowski, W. i Baranowski, J. (2007). Estimation of continuous state in linear dynamical systems from discrete output measurements. W Materiały XXX Międzynarodowej konferencji z podstaw elektrotechniki i teorii obwodów IC-SPETO. Ustroń, 23-26.05.2007, str. 193–194. Extended version on CD.

Pełny wykaz publikacji dostępny na stronie BPP AGH.