23. 1. 2020  8:21 Miloš
Akademický informační systém

Lidé na STU


Na této stránce máte zobrazeny všechny veřejně přístupné údaje o zadané osobě. Některé informace o personálním zařazení a funkcích osoby mohou být skryty.

prof. Ing. Boris Rohaľ-Ilkiv, CSc.
Identifikační číslo: 2463
Univerzitní e-mail: boris.rohal-ilkiv [at] stuba.sk
 
Výskumný pracovník s VŠ vzdelaním - Ústav automatizácie, merania a aplikovanej informatiky (SjF)
 
Externí spolupracovník - Ústav aplikovanej informatiky, automatizácie a mechatroniky (MTF)
Externí spolupracovník - Fakulta chemickej a potravinárskej technológie (STU)

Kontakty     Výuka     Projekty     Publikace     
Orgány     Vedené práce     Konference     

Základní informace

Základní informace o závěrečné práci

Typ práce: Disertační práce
Název práce:Embedded Optimal Estimation for Fast Mechatronic Systems
Autor: Ing. Mohammad Abdollahpouri
Pracoviště: Ústav automatizácie, merania a aplikovanej informatiky (SjF)
Vedoucí práce: prof. Ing. Boris Rohaľ-Ilkiv, CSc.
Oponent 1:doc. Ing. Michal Kvasnica, PhD.
Oponent 2:prof. Sorin Olaru
Stav závěrečné práce:Závěrečná práce byla úspěšně obhájena


Doplňující informace

Následují doplňující informace závěrečné práce. Kliknutím na odkaz s názvem jazyka zvolíte, v jakém jazyce mají být informace zobrazeny.

Jazyk zpracování závěrečné práce:anglický jazyk

slovenský jazyk        anglický jazyk

Název práce:Optimálny odhad rýchych mechatronických systémov na vnorených platformách
Abstrakt:Rýchly mechatronický systém patrí do skupiny zariadení, ktoré potrebujú veľmi  krátke periódy vzorkovania pre svoju diskretizáciu - v rozsahu niekoľkých milisekúnd. Vzhľadom k tomu, že dynamika takéhoto systému nemôže byť plne opísaná iba lineárnymi, alebo časovo premenlivými lineárnymi modelmi (LTV), je nevyhnutné pre opis tejto dynamiky použiť nelineárne diferenciálne rovnice. Avšak, niektoré zo stavových veličín, alebo časovo premenlivých parametrov týchto rovníc, nemusia byť dostupné prostredníctvom merania. Z toho dôvodu je potrebné aplikovať nové progresívne metódy na ich odhad. Pre zlepšenie kvality odhadu stavu a parametrov sú preto v práci rozoberané techniky nelineárneho odhadu stavu, explicitne využívajúce nelineárnu dynamiku oproti metódam, ktoré využívajú iba lineárne, alebo linearizované modely. Pri tejto snahe však neexistuje jednoznačný postup, ktorý by zaručene prekonával všetky ostané metódy z pohľadu optimality odhadu. Presnosť odhadu, výpočtová zložitosť a dostupnosť vhodných numerických riešičov patria k faktorom, ktoré by mali byť uvažované pred voľbou správnej metódy odhadu v konkrétnej aplikácii. Okrem toho, pri rastúcom záujme o implementáciu týchto pokročilých metód odhadu na vnorených systémoch, je celkom náročné vytvoriť primeraný kompromis medzi týmito faktormi. K riešeniu problémov nelineárneho odhadu, bolo navrhnutých viacero prístupov, ktorým však vo väčšine prípadov chýba analýza globálnej stability a dosiahnutej optimality. Medzi existujúcimi metódami nelineárneho odhadu sú najpopulárnejšie rozšírený Kalmanov filter (EKF) a odhad s pohyblivým horizontom (MHE), pričom posledná citovaná metóda, ktorá je predurčená na optimálne odhady získavané pri rešpektovaní zadaných obmedzení, je zriedka kedy implementovateľná v reálnom čase pri rýchlych mechatronických systémoch. V tejto práci, sú uvažované dve prípadové štúdie realizované na dvoch vibračných systémoch: v prvom prípade ide o lineárny votknutý nosník, v druhom prípade o nelineárny kmitajúci systém určený pre zber energie. Na týchto systémoch je v reálnom čase porovnávaná výkonnosť MHE metódy postavenej na báze priamej optimalizácie so štandardnou metódou EKF. Vďaka súčasným pokrokom dosiahnutým vo vývoji numerických riešičov zameraných na riešenie optimalizačných problémov je uvedená implementácia možná na lacných vnorených výpočtových platformách pri dodržaní vzorkovacích časov v rozmedzí niekoľkých milisekúnd. Pritom sú detailne rozoberané slabiny oboch uvedených nelineárnych metód odhadu spočívajúce v chýbajúcej garancii dosiahnutia globálnej stability alebo optimality. Aby sme zaručili tieto vlastnosti, navrhuje sa všeobecne platná metodika transformácie nelineárneho modelu, ktorej výsledný LTV tvar úplne odráža nelineárnu dynamiku systému pri sub-optimálnom uvažovaní vstupných a výstupných rušivých vplyvov. S použitím tejto re-formulácie nelineárneho modelu sa navrhuje niekoľko viacstupňových metód nelineárneho odhadu s vlastnosťami globálnej konvergencie, a to: dvojstupňový Kalmanov filter, MHE filter využívajúci vlastnosť homotopie a dvojstupňový MHE filter. Pre uvedené metódy je v práci diskutovaná analýza ich stability a je posúdené zlepšenie ich výkonnosti na viacerých simulačných príkladoch. Jedna z navrhovaných metód odhadu, a to dvojstupňová Kalmanovska filtrácia, bola experimentálne overená pri realizácii globálne konvergentného adaptívneho systému tlmenia vibrácií, na vnorenej mikropočítačovej platforme. Hlavným účelom návrhu pri ďalšej pokročilej technike odhadu, a to viacstupňovej metódy MHE, bolo zlepšenie nielen kvality odhadu, ale aj dosiahnutie výpočtovej zložitosti, ktorá je oveľa nižšia ako tá, ktorá je dnes bežne potrebná pri riešení úloh odhadu na báze metód štandardného nelineárneho programovania. Za týmto účelom bolo v práci vykonaných niekoľko simulačných štúdií, aby sa overilo rádové zníženie výpočtovej zložitosti navrhovanej dvojstupňovej techniky MHE pri súčasnom zvýšení kvality odhadu.
Klíčová slova:implementácia v reálnom čase, nelineárny odhad, vnorená optimalizácia, adaptívne riadenie, nekonvexný optimalizačný problém

Zobrazení a stahování souborů

Pokud chcete zobrazit zadání závěrečné práce, klikněte na ikonu Zobrazit zadání. Ikony Závěrečná práce, Přílohy práce, Posudek vedoucího a Posudek oponenta představují soubory týkající se závěrečné práce, které je možné stáhnout. Budou zobrazeny pouze v případě, že je soubor vložen a zároveň je veřejný.

Zobrazit zadání

Části práce s odloženým zveřejněním:

Závěrečná práce (přílohy závěrečné práce) neomezeně
Posudky závěrečné práce neomezeně