Čas riešenia: 2011-2012

Abstrakt: Cieľom projektu je podpora teoretického výskumu v oblasti syntézy vysokokvalitných regulátorov, ktoré sa dajú implementovať na lacnom hardvéri. Základným stavebným kameňom je použitie prediktívneho riadenia, v ktorom sa najlepšie možné akčné zásahy získavajú riešením optimalizačného problému. Tento sa následne rieši metódou parametrického programovania, čím vzniká zákon riadenia v tvare explicitnej funkcie mapujúcej počiatočné podmienky na optimálne akčné zásahy. Výhodou takýchto explicitných prediktívnych regulátorov je ich jednoduchá implementácia na lacných výpočtových platformách. Zásadnou nevýhodou je však fakt, že akonáhle sa zmenia parametre riadeného systému, je potrebné explicitný regulátor nanovo syntetizovať, čo je časovo náročné. Projekt sa preto zameria na vývoj metód vedúcich k získaniu tzv. univerzálnych explicitných regulátorov, t.j. takých, ktoré sú použiteľné pre ľubovolné hodnoty parametrov riadeného systému bez potreby opakovanej syntézy regulátora pri ich zmene. Tento cieľ sa dosiahne vhodnou transformáciou modelu systému tak, aby výsledný regulátor bol parametrizovaný nielen v počiatočnej podmienke, ale aj v hodnotách parametrov riadeného systému. Teoretickou komplikáciou je pritom nelinearita vznikajúca násobením stavov a parametrov. Použitím Brunovského kanonickej formy sa následne táto nelinearita presunie do akčného zásahu a následne sa odstráni buď pridaním dodatkových premenných alebo jej aproximáciou po častiach lineárnou funkciou. 

Ciele projektu: 

Hlavným vedeckým cieľom predkladaného projektu je vyvinutie nových teoretických metód a postupov vedúcich k syntéze jednoducho implementovateľných prediktívnych regulátorov, ktoré sa dokážu “za behu” adaptovať na meniace sa parametre riadeného systému.

Dosiahnutie tohto hlavného cieľa si bude vyžadovať vyriešenie čiastkových úloh, ktoré sú sumarizované nasledovne:

1. Prevod modelu riadeného systému do Brunovského kanonickej formy, ktorá dovolí previesť parametre systému zo stavovej rovnice do rovnice akčného zásahu a následná transformácia ohraničení na stavy a akčné zásahy
2. Syntéza explicitných prediktívnych regulátorov s využitím štrukturálnych vlastností modelov v Brunovského kanonickej forme
3. Redukcia zložitosti explicitných regulátorov tak, aby sa minimalizovali požiadavky na operačnú pamäť a výpočtový výkon potrebný na ich implementáciu v prostredí reálneho času

Zodpovedný riešiteľ: Michal Kvasnica