Číslo: VEGA 1/0403/15
Zodpovedný riešiteľ: M. Kvasnica
Ostatní riešitelia: OIRP
Doba riešenia: 2015-2018
Kľúčové slová: Optimálne riadenie, procesné riadenie, stabilita, riadenie v reálnom čase
Anotácia:
Projekt je zameraný na výskum v oblasti návrhu, syntézy a implementácie optimálnych regulátorov v aplikáciách procesného priemyslu, kde sa vyžadujú rigorózne garancie, že riadiaci systém vykazuje požadované bezpečnostné a výkonové charakteristiky. Parametre bezpečnosti a výkonu sú pritom rozdelené na teoretické (spätnoväzbová stabilita, rekurzívna riešiteľnosť a dodržanie procesných ohraničení) a praktické (garantovaná vykonateľnosť optimalizačného algoritmu pri vopred známych obmedzeniach na výpočtovú a pamäťovú kapacitu, správna funkčnosť v prostredí kvantizácie a porúch komunikačných kanálov). V súčasnosti sa pritom tieto vlastnosti verifikujú extenzívnym testovaním „živého“ riadiaceho systému, čo je však časovo i finančne náročné. Hlavným cieľom projektu je preto vypracovanie ucelenej metodológie na syntézu takých optimálnych regulátorov, kde už vo fáze ich návrhu je možné získať záruku, že riadiaci systém bude spĺňať hore uvedené bezpečnostné a výkonové charakteristiky.
Vedecké ciele:
Hlavným cieľom projektu je výskum v oblasti návrhu, syntézy, analýzy a implementácie optimálneho riadenia, ktoré garantuje bezpečné správanie sa uzavretej slučky, pričom sa už vo fáze návrhu riadenia explicitne berú do úvahy ohraničenia na typ a parametre hardvéru, na ktorom bude takýto riadiaci systém implementovaný, ako i vlastnosti komunikačných rozhraní. Komplexné zvládnutie tejto problematiky si vyžaduje vyriešenie troch základných úloh, ktoré zároveň predstavujú čiastkové ciele projektu:
Snahou je poskytnúť ucelenú metodológiu návrhu garantovane bezpečného optimálneho riadenia tak, aby v každej zo základných úloh bol získaný overiteľný certifikát bezpečného správania sa uzavretej slučky. Takýto certifikát sa získa pomocou rigoróznych metód založených na Lyapunovových funkciách, invariantných množinách, ako i na parametrickej, konvexnej a celočíselnej optimalizácii. Výsledky výskumu budú experimentálne overené na širokej škále chemických a biotechnologických procesov, ako i na mobilných robotických platformách. Všetky získané teoretické poznatky budú implementované v podobe voľne šíriteľných softvérových balíkoch.