C U P R I N S
|
|
1. INTRODUCERE
(D.
Popescu, D. Ştefanoiu)
|
9
|
1.1. Instrumentele Automaticii
|
9
|
1.2. Modelarea şi identificarea
proceselor
|
11
|
1.2.1. Modele de cunoaştere
|
11
|
1.2.2. Modele de comportament
|
12
|
1.2.3. Modele de comandă
|
14
|
1.2.4. Calculul comenzii sistemelor
|
16
|
1.3. Conexiunea dintre identificare şi
comandă (robustă)
|
19
|
1.4. Supervizarea sistemelor
|
24
|
1.4.1. Decizii de conducere
|
24
|
1.4.2. Diagnoza sistemelor
|
26
|
1.4.2.1. Diagnoza bazată pe model
|
26
|
1.4.2.2. Modelarea matematică a sistemelor
cu defecte
|
28
|
1.4.2.3. Generară reziduurilor în
diagnoza bazată pe model
|
29
|
1.4.2.4. Modelare calitativă pentru
diagnoza de defecte
|
30
|
2. SISTEME CONVENŢIONALE DE REGLARE
AUTOMATĂ
(D. Popescu)
|
33
|
2.1. Reglarea automată a debitului
|
33
|
2.1.1. Modelarea proceselor de curgere
|
33
|
2.1.1.1. Calculul modelului dinamic al unei
conducte scurte
|
34
|
2.1.1.2. Calculul modelului dinamic al unei
conducte lungi
|
36
|
2.1.2. Proiectarea sistemelor pentru reglarea
automată a debitului
|
37
|
2.1.3. Implementarea sistemelor pentru
reglarea debitului
|
40
|
2.2. Reglarea automată a nivelului
|
42
|
2.2.1. Modelarea proceselor de umplere
- golire
|
42
|
2.2.1.1. Calculul modelului dinamic pentru
evacuare la debit constant
|
42
|
2.2.1.2. Calculul modelului dinamic pentru
evacuare la debit variabil
|
44
|
2.2.2. Proiectarea sistemelor pentru reglare
automată a nivelului
|
46
|
2.2.3. Implementarea sistemelor pentru
reglarea nivelului
|
48
|
2.3. Reglarea automată a presiunii
|
49
|
2.3.1. Modelarea unei capacităţi
pneumatice
|
49
|
2.3.1. Calculul modelului dinamic pentru
o capacitate pneumatică
|
49
|
2.3.1. Proiectarea sistemelor pentru reglarea
automată a presiunii
|
51
|
2.3.1. Implementarea sistemelor pentru
reglarea presiunii
|
52
|
2.4. Reglarea automată a temperaturii
|
53
|
2.4.1. Modelarea proceselor cu transfer
de căldură
|
53
|
2.4.2. Calculul modelului dinamic pentru
un schimbător de căldură
|
54
|
2.4.3. Proiectarea sistemelor pentru reglarea
automată a temperaturii
|
55
|
2.4.4. Implementarea sistemelor pentru
reglarea temperaturii
|
58
|
2.5. Reglarea automată a concentraţiei
|
60
|
2.5.1. Modelarea proceselor cu transfer
de componenţi
|
60
|
2.5.2. Calculul modelului dinamic pentru
procese fără reacţie chimică
|
61
|
2.5.3. Calculul modelului dinamic pentru
procese cu reacţie chimică
|
63
|
2.5.4. Proiectarea sistemelor pentru reglarea
automată a concentraţiei
|
64
|
2.5.5. Implementarea sistemelor pentru
reglarea concentraţiei
|
66
|
3. ELEMENTE DE IDENTIFICAREA SISTEMELOR
(D. Ştefanoiu, D. Popescu)
|
69
|
3.1. Principiul adaptării parametrice
|
69
|
3.2. Algoritmi de identificare recursivă
pe bază de gradient
|
71
|
3.3. Metoda Celor Mai Mici Pătrate
în variantă recursivă (MCMMP-R)
|
73
|
3.4. Variante ale MCMMP-R utilizate în
comanda numerică
|
78
|
3.4.1. MCMMP-RG cu amplificare descrescătoare
|
79
|
3.4.2. MCMMP-RG cu factor de uitare constant
|
79
|
3.4.3. MCMMP-RG cu factor de uitare variabil
|
79
|
3.4.4. MCMMP-RG cu urmă constantă
|
80
|
3.4.5. MCMMP-RG cu amplificare descrescătoare
şi urmă mărginită
|
81
|
3.4.6. MCMMP-RG cu factor de uitare variabil
şi urmă mărginită
|
81
|
3.4.7. MCMMP-RG cu amplificare constantă
|
81
|
3.5. Validarea modelelor de identificare
|
82
|
3.6. Algoritmi de identificare în
buclă închisă
|
85
|
3.6.1. Principiul algoritmilor de identificare
în buclă închisă
|
85
|
3.6.2. Algoritmul CLOE în varianta
de bază
|
89
|
3.6.3. Algoritmul CLOE filtrat
|
91
|
3.6.4. Algoritmul CLOE extins (X-CLOE)
|
92
|
3.6.5. Algoritmul CLOE generalizat (G-CLOE)
|
95
|
3.6.6. Algoritmul CLOE cu date filtrate
|
97
|
3.6.7. Validarea modelelor de identificare
în buclă închisă
|
100
|
3.6.8. Algoritmi van der Hof
|
100
|
3.6.8.1. Tehnici directe de identificare
|
102
|
3.6.8.2. Tehnici indirecte de identificare
|
103
|
4. SISTEME CONVENŢIONALE DE CONTROL
AUTOMAT
(D. Popescu, C. Lupii)
|
109
|
4.1. Structura algoritmilor de comandă
|
109
|
4.2. Comandă numerică RST
|
110
|
4.3. Comandă PID de tip RST
|
112
|
4.3.1. Comandă PID cu filtrare pe
acţiunea derivativă
|
112
|
4.3.2. Comandă PID îmbunătăţită
|
114
|
4.4. Comandă prin alocare de poli
|
115
|
4.4.1. Calculul polinoamelor
|
116
|
4.4.2. Calcul polinomului T
|
117
|
4.5. Comandă cu obiective independente
în urmărire şi reglare
|
118
|
4.5.1. Calcul performanţelor în
reglare
|
119
|
4.5.2. Calculul performanţelor în
urmărire
|
120
|
4.6. Comandă numerică cu ponderarea
energiei
|
121
|
4.7. Comandă cu variantă minimală
|
122
|
4.8. Comandă predictivă
|
126
|
4.8.1. Principiul comenzii predictive
|
126
|
4.8.2. Comandă predictivă cu
orizont finit
|
127
|
4.8.3. Comandă predictivă cu
orizont unitar
|
128
|
4.9. Comandă adaptivă
|
133
|
4.9.1. Strategii de adaptare
|
134
|
4.9.2. Estimarea parametrilor
|
134
|
4.9.3. Proiectarea comenzii adaptive
|
135
|
4.10. Comandă robustă
|
137
|
4.10.1. Robusteţea sistemelor în
buclă închisă
|
137
|
4.10.2. Toleranţa la neliniaritate
|
141
|
4.10.3. Toleranţa la incertitudinea
de model
|
143
|
4.10.4. Studiul funcţiei de sensibilitate
perturbaţie - ieşire
|
146
|
4.10.5. Proiectarea comenzii robuste
|
147
|
4.10.6. Calibrarea funcţiei de sensibilitate
|
149
|
5. ELEMENTE DE OPTIMIZAREA SISTEMELOR
(D. Popescu)
|
151
|
5.1. Comandă supervizată
|
151
|
5.1.1. Implementarea unui supervizor determinist
|
153
|
5.1.2. Implementarea unui supervizor stocastic
|
154
|
5.1.2.1. Decizii cu risc minim
|
155
|
5.1.2.2. Decizii cu risc impus
|
156
|
5.2. Metode numerice de optimizare
|
157
|
5.2.1. Estimarea direcţiilor de deplasare
în procesul de optimizare
|
160
|
5.2.2. Alegerea pasului de avans în
procesul de optimizare
|
162
|
5.2.3. Metode monovariabile
|
163
|
5.2.3.1. Metoda de interpolare polinomială
|
163
|
5.2.3.2. Metoda Secţiunii de Aur
|
164
|
5.2.4. Metode de căutare directă
multivariabile
|
166
|
5.2.4.1. Metode de căutare multivariabile liniare
|
166
|
Metoda Rosenbrock
cu restricţii
|
166
|
5.2.4.2. Metode de căutare evolutive
|
168
|
A. Metoda NELDER-MEAD
|
168
|
B. Metoda Box
|
171
|
5.2.4.3. Metode de gradient
|
173
|
A. Metoda CAUCHY (gradient optimal)
|
173
|
B. Metoda FLETCHER-POWELL (cu metrică
variabilă)
|
174
|
C. Metoda FLETCHER-REEVES (de gradienţi
conjugaţi)
|
175
|
D. Metoda ROSEN (a gradientului proiectat)
|
176
|
E. Metoda NEWTON - RAPHSON
|
178
|
5.3. Tehnici de optimizare pentru sisteme
de mari dimensiuni
|
179
|
5.3.1. Tehnici de transformare prin descompunere
|
179
|
5.3.1.1. Probleme cu structură bloc-diagonală
|
180
|
A. Algoritmul Ritter
pentru sisteme liniare
|
182
|
B. Algoritmul Rosen
pentru sisteme liniare
|
183
|
C. Algoritmul Rosen
pentru sisteme neliniare
|
185
|
D. Algoritmul Benders
pentru programe neliniare
|
188
|
5.3.1.2. Probleme aditiv-separabile în
funcţia criteriu şi restricţii
|
189
|
A. Coordonare prin multiplicatori Lagrange
|
191
|
B. Coordonare prin model
|
192
|
C. Coordonarea prin multiplicatori
şi model
|
194
|
5.3.2. Tehnici de transformare prin penalizare
|
195
|
5.3.2.1. Tehnica penalizării exterioare
|
196
|
5.3.2.2. Tehnica penalizării interioare
|
196
|
5.3.2.3. Tehnica penalizării interioare
extinse
|
197
|
6. IMPEMENTAREA SISTEMELOR NUMERICE
DE CONDUCERE
(C. Petrescu)
|
199
|
6.1. Etapele proiectării unui sistem
numeric de conducere
|
199
|
6.2. Arhitecturi hardware pentru sisteme
de conducere
|
204
|
6.2.1. Structura generală a unui echipament
numeric
|
205
|
6.2.1.1. Interfaţa operator
|
206
|
6.2.1.2. Interfeţe de conectare la proces
|
207
|
A. Interfeţe pentru intrări
analogice
|
207
|
B. Interfeţe pentru ieşiri
analogice
|
211
|
C. Interfeţe pentru intrări
numerice
|
212
|
D. Interfeţe pentru ieşiri
numerice
|
213
|
6.2.2. Arhitectura compactă
|
214
|
6.2.3. Arhitectura modulară convenţională
|
215
|
6.2.4. Arhitectura distribuită
|
216
|
6.2.5. Arhitectura modulară cu interfeţe
inteligente
|
220
|
6.3. Implementarea aplicaţiilor
software de conducere
|
222
|
6.3.1. Descrierea unui modul de conducere
|
223
|
6.3.1.1. Tipul procedurilor
|
227
|
6.3.1.2. Modul de activare al procedurilor
|
228
|
6.3.1.3. Atributul de actualizare şi
setul de valori ale unei variabile
|
228
|
6.3.1.4. Tipul evenimentelor declanşatoare
|
230
|
6.3.1.5. Domeniul de dependenţă
al unei proceduri
|
230
|
6.3.1.6. Condiţia de activare a unei
proceduri
|
230
|
A. Cazul procedurilor condiţionate
de timp
|
230
|
B. Cazul procedurilor necondiţionate
|
230
|
6.3.2. Modelul componenţei şi
funcţionării modulelor de conducere
|
231
|
6.3.3. Implementarea sistemului de conducere
|
234
|
6.3.3.1. Structura vectorului de intrare
|
235
|
6.3.3.2. Descriptorul de proceduri
|
236
|
6.3.3.3. Structura de date locală
|
237
|
6.3.3.4. Interpretorul de mesaje
|
237
|
6.3.3.5. Procedura de acces la vectorul de
intrare
|
238
|
6.3.3.6. Procedura de actualizare a vectorului
de ieşire
|
238
|
6.3.3.7. Procedurile modulului
|
239
|
6.3.4. Descrierea sistemului de comunicaţie
|
239
|
6.3.4.1. Distribuţia bazată pe
conexiuni directe
|
240
|
6.3.4.2. Distribuţia bazată pe
conexiuni indirecte
|
242
|
A. Secţiunea de recepţie
|
244
|
B. Secţiunea de transmisie
|
245
|
6.3.5. Funcţii auxiliare existente
în sistemele de conducere
|
245
|
6.4. Implementarea unor module de conducere
|
246
|
6.4.1. Cadrul general de definire a unui
modul de conducere
|
246
|
6.4.1.1. Prototipul modulului
|
248
|
A. Definirea unei proceduri
|
248
|
B. Descriptorul procedurii
|
248
|
C. Structura de date asociată
prototipului unui modul
|
249
|
6.4.1.2. Instanţa unui modul-structura
context
|
250
|
A. Descriptor prototip
|
250
|
B. Structura de date locală
|
250
|
C. Structura context
|
250
|
6.4.2. Interconectarea modulelor
|
251
|
6.4.2.1. Configurarea conexiunilor
|
251
|
6.4.2.2. Transmiterea informaţiilor
prin conexiuni
|
252
|
7. AUTOMATIZĂRI INDUSTRIALE -
STUDII DE CAZ
(C. Dimon, C. Lupii, C. Petrescu,
B. Ciubotarii)
|
255
|
7.1. Automatizarea unui punct termic
din reţeaua de termoficare
|
255
|
7.1.1. Prezentare tehnologică şi
soluţia de automatizare propusă
|
256
|
7.1.2. Proiectarea sistemelor numerice
de reglare
|
257
|
7.1.2.1. Proiectarea SRA-TRCI1
|
257
|
A. Identificarea modelului matematic
al procesului
|
257
|
B. Calculul unui regulator RST
|
258
|
7.1.2.2. Proiectarea SRA-TRC2
|
260
|
A. Identificarea modelului matematic
al procesului
|
260
|
B. Calculul unui regulator RST
|
262
|
7.1.2.3. Proiectarea SRA-DPC3
|
264
|
A. Identificarea modelului matematic
al procesului
|
264
|
B. Calculul unui regulator RST
|
265
|
7.1.3. Optimizarea regimului de funcţionare
|
266
|
7.1.4. Aspecte de implementare
|
269
|
7.2. Conducerea avansată a unui
proces din siderurgie
|
270
|
7.2.1. Proiectarea şi implementarea
nivelului de achiziţie şi control
|
273
|
7.2.1.1. Controlul fazei de combustie
|
275
|
7.2.1.2. Controlul fazei de suflare
|
277
|
7.2.1.3. Controlul reţetei de combustie
|
278
|
7.2.2. Proiectarea şi implementarea
nivelului de optimizare
|
279
|
7.2.3. Concluzii
|
284
|
7.3. Aplicaţii de control tolerant
în aeronautică
|
285
|
7.3.1. Control tolerant la defecte folosind
tehnici de pseudo-inversă
|
285
|
7.3.2. Control tolerant la defecte folosind
tehnici de control liniar pătratic
|
291
|
ANEXE
|
|
A. PIM, PC-REG - PRODUSE SOFTWARE PENTRU
IDENTIFICAREA ASISTATĂ
ŞI PROIECTAREA COMENZII NUMERICE
|
297
|
A.1 Introducere
|
297
|
A.2 PIM, produs software pentru identificarea
sistemelor
|
298
|
A.2.1 Modulul de gestiune a fişierelor
|
299
|
A.2.1.1 Organizarea şi utilitatea programului
|
299
|
A.2.1.2 Conţinutul meniului
|
299
|
A.2.1.3 Descrierea comenzilor
|
299
|
A.2.1.4 Meniul grafic
|
301
|
A.2.1.5 Limitări ale programului
|
302
|
A.2.2 Modulul de estimare a complexităţii
|
302
|
A.2.2.1 Estimarea complexităţii
globale a sistemului
|
302
|
A.2.2.2 Estimarea detaliată a ordinului
|
303
|
A.2.2.3 Vizualizarea
|
303
|
A.2.3 Modulul pentru identificarea modelelor
parametrice
|
303
|
A.2.3.1 Alegerea structurii modelului sistemului
de identificat
|
304
|
A.2.3.2 Alegerea metodei de identificare
|
304
|
A.2.3.3 Alegerea algoritmului de adaptare
parametrică
|
305
|
A.2.3.4 Parametrii necesari pentru identificare
|
305
|
A.2.3.5 Identificarea parametrilor modelului
|
307
|
A.2.4 Modulul pentru validarea modelelor
identificate
|
308
|
A.2.4.1 Modelul identificat
|
308
|
A.2.4.2 Rezultatele testului de validare
|
309
|
A.2.4.3 Alte funcţionalităţi
|
310
|
A.2.5 Modulul pentru analiza frecvenţială şi temporală
|
310
|
A.2.5.1 Stabilirea modelului procesului
de studiat
|
311
|
A.2.5.2 Calculul răspunsurilor
|
311
|
A.2.5.3 Vizualizarea
|
312
|
A.2.6 Modulul pentru simularea sistemelor
|
313
|
A.2.6.1 Modelul procesului simulat
|
313
|
A.2.6.2 Definirea semnalului de comandă
|
313
|
A.2.6.3 Caracteristicile zgomotului
|
314
|
A.2.6.4 Grafica
|
314
|
A.2.7 Modulul pentru achiziţia datelor
|
314
|
A.2.7.1 Caracteristicile achiziţiei
|
314
|
A.2.7.2 Lansarea achiziţiei
|
315
|
A.2.8 Modulul pentru identificarea în
timp real a modelelor parametrice
|
315
|
A.3 PC-REG, produs software pentru identificarea
sistemelor
|
316
|
A.3.1 Modulul pentru specificarea perioadei
de eşantionare
|
316
|
A.3.2 Modulul pentru calculului unui regulator
|
317
|
A.3.2.1 Tip de metodă
|
317
|
A.3.2.2 Modelul procesului
|
317
|
A.3.2.3 Performanţe
|
319
|
A.3.2.4 Prespecificaţii
|
320
|
A.3.2.5 Calcul
|
321
|
A.3.3 Modulul pentru calculului unui regulator
|
322
|
A.3.3.1 Model proces
|
322
|
A.3.3.2 Regulator
|
322
|
A.3.3.3 Semnal de referinţă
|
322
|
A.3.3.4 Perturbaţii
|
323
|
A.3.3.5 Simulare
|
324
|
A.3.3.6 Meniul grafic
|
325
|
A.3.4 Modulul pentru analiza robusteţe
|
326
|
A.3.4.1 Modelul procesului
|
326
|
A.3.4.2 Regulatorul
|
326
|
A.3.4.3 Analizam buclă închisa
|
327
|
A.3.4.4 Analiza pe elemente
|
329
|
A.3.4.5 Meniul grafic
|
330
|
A.4 Aplicaţii PIM şi PC-REG
|
331
|
A.4.1 Identificarea unei coloane de distilare
|
331
|
A.4.2 Reglarea unei coloane binare de
distilare
|
335
|
A.4.2.1 Analiza modelului procesului
|
336
|
A.4.2.2 Calculul regulatorului
|
336
|
A.4.2.3 Simulare temporală
|
337
|
A.4.2.4 Analiza robusteţii
|
338
|
A.4.2.5 Calculul unui regulator mai rapid
|
338
|
A.5 Observaţii finale
|
340
|
B. SISCON, PRODUS SOFTWARE PENTRU OPTIMIZARE
|
345
|
B.1 Descrierea pachetului de programe
SISCON
|
345
|
B.2 Instalarea produsului SISCON
|
345
|
B.3 Lansarea sistemului SISCON
|
346
|
B.4 Notaţii şi reguli generale
|
346
|
B.5 Subrutine de identificare pentru
modele de conducere
|
347
|
B.6 Subrutine de optimizare pentru evaluarea
deciziilor
|
348
|
B.6.1 Metode de optimizare monovariabile
|
353
|
B.6.1.1 MetodaCoggins
|
353
|
B.6.1.2 Metoda Secţiunii de aur
|
354
|
B.6.2 Metode de optimizare multivariabile
|
355
|
B.6.2.1 Metoda Rosenbrock
cu restricţii
|
355
|
B.6.2.2 Metoda Nelder-Mead
|
356
|
B.6.2.3 Metoda Box
|
357
|
B.6.2.4 Metoda Cauchy
|
358
|
B.6.2.5 Metoda Fletcher-Powell
|
359
|
B.6.2.6 Metoda Fletcher-Reeves
|
360
|
B.6.2.7 Metoda Rosen
|
361
|
B.6.2.8 Metoda Newton-Raphson
|
362
|
B.6.3 Metode de optimizare cu risc minim
|
363
|
B.6.4 Metode de optimizare cu risc impus
|
367
|
B.7 Subrutine de descentralizare pentru
sisteme de mari dimensiuni
|
369
|
B.7.1 Tehnici de transformare prin descompunere
|
369
|
B.7.1.1 Metoda Rosen
|
369
|
B.7.1.2 Metoda Benders
|
373
|
B.7.1.3 Coordonare prin multiplicatori Lagrange
|
375
|
B.7.2 Tehnici de penalizare
|
377
|
B.7.2.1 Cazul monovariabil
|
377
|
B.7.2.2 Cazul multivariabil
|
378
|
BIBLIOGRAFIE
|
381
|
|
|