Diz 59 cz
Distribuované odhadování a řízení s aplikacemi pro prostorově distribuované systémy tlumení
Autor: Xueji Zhang
Lehké konstrukce jsou stále častěji instalovány v leteckém a automobilovém průmyslu, kde jsou stimulovány ekonomickými omezeními a přísnými emisními normami. Tyto lehké konstrukce jsou obvykle lehce tlumené, a proto jsou náchylné k vibracím. Strukturální vibrace poškozují bezpečnost a životnost mechanických konstrukcí a proto vyžadují efektivní techniky snižování vibrací. Současný rychlý pokrok a integrace výpočetních, komunikačních a inteligentních snímacích technologií byly motivací k nasazení malých a levných snímacích zařízení vybavených vestavěnými procesory s komunikačním rozhraním. Takto vznikající síťové řídicí systémy poskytují slibnou koncepci návrhu algoritmů pro řízení potlačení vibrací. V tomto předpokládaném paradigmatu je řídicí proces přenesen na inteligentní agenty, kteří jsou vybaveny řadou ovladačů a snímačů rozmístěných po celé flexibilní struktuře. Tato práce se zabývá přizpůsobením současné koncepce síťového nebo distribuovaného řízení a její aplikací pro redukci vibrací prostorově rozložených tlumených systémů, tj. flexibilních struktur. Práce uvádí čtyři decentralizované přístupy, které navrhují distribuované/kooperativní pozorovatele implementované na grafech s orientovanou topologií. První přístup předpokládá, že informace o topologii grafů jsou každému agentovi zcela známy. Druhý přístup pracuje nezávisle na topologii grafů a je určen pouze pro lokálně detekovatelné systémy. Třetí přístup nevyžaduje přesné informace o topologii grafů a může pracovat jak s lokálně detekovatelnými, tak s nedetekovatelnými systémy. Ve čtvrtém přístupu je nejprve aplikován lokální rozklad pozorovatelnosti u každého agenta a parametry kooperativních pozorovatelů jsou pak navrženy v pozorovatelných a nepozorovatelných podmnožinách. Tento přístup lze také použít bez přesných informací o topologii grafu. Zejména v porovnání se současnými centralizovanými přístupy mají navrhované čtyři decentralizované přístupy několik zajímavých rysů vlastností. Pokud jde o rekonfiguraci grafů, jsou, do jisté míry robustní. Dále jsou také flexibilní v případě integrace redundantních senzorů do sítě. V neposlední radě snižují výpočetní složitost při návrhu parametrů. Účinnost navrhovaných kooperativních pozorovatelů a řídicích prvků je ověřena numerickými simulacemi na modelu flexibilního nosníku. V práci je zahrnuta experimentální studie s piezoelektricky ovládanou kompozitní deskou pro ověření vyvinutých algoritmů v reálném čase. Tato disertační práce provádí předběžný výzkum v oblasti distribuované homogenní fúze senzorů v síti. Na základě Bayesovské fúze jsou odchylky měření zahrnuty v návrhu hodnot hran v síti. Účinnost fúze je ověřena numerickými experimenty. Očekávané hodnoty ustáleného stavu a odchylky odhadů stavů všech uzlů v síti se shodují s výsledky analýzy.
- Xueji Zhang, mailto:zhangxue@fel.cvut.cz