Zobrazit minimální záznam



dc.contributor.authorFišer, Jaromír
dc.date.accessioned2023-03-20T13:46:00Z
dc.date.available2023-03-20T13:46:00Z
dc.date.issued2019
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10467/106936
dc.description.abstractThe habilitation thesis presents author’s research results in the areas of process control design for time delay systems and in the similarity theory application in this design. The motivation and objectives of the habilitation thesis are presented in Chapter 1. The thesis is motivated by open problem - applicability of dominant pole placement method to the PID controller tuning for higher-order plants with delay. In Chapter 2 the time delay systems in control and estimation are surveyed and at the beginning of Chapter 3 the dimensional analysis application to control design is surveyed, too. In Chapter 4 the generalized dominant threepole placement as the design method is presented together with resulting PID controller setting common for a set of dynamically similar plants with delay. The same design method is applied in Chapter 4 to the PID controller tuning for a set of integrating plants with delay. At the end of Chapter 3 the third- and fourth-order plants are investigated as samples of higher-order plants with delay. This thesis as the study on applicability of the dominant three-pole placement method to the PID controller tuning for higher-order plants with delay reveals that the PID controller is still tunable for the admissible third- and fourth-order plants while in case of the inadmissible third- and fourth-order plants the PID controller is not already tunable by this method as concluded in Chapter 4. This revelation is mainly enabled by the dimensional analysis application thoroughly in Chapter 3 which gives the control engineering design the capability of its versatility in the area of reasonably constrained (i.e. admissible) similarity numbers. The reasonable constraints are due to dynamic relevance and practical controllability of the considered higher-order systems with delay. Conclusions to Chapter 3 summarize that the constrained similarity numbers are oscillability, retardedness, dampeningness and stiffness, in particular. Conclusions to Chapter 4 sum up that once the retardedness number is not negligible the PID controller provides admissible control solution to the plants of maximum order – four, including the integrating plants up to the fourth-order. Moreover the admissible third and fourth-order plants with delay allow assigning the natural frequency number greater than the ultimate frequency number without the loss of three-pole dominance while the inadmissible third and fourth-order plants do not. In fact the inadmissible fifth-order PID control loops with delay show that one is already behind the capability of the PID controller, independently of tuning method applied, to cope with higher-order dynamics because the control loop responses are with extreme overshoot and take overlong. In Chapter 5 the thesis as a whole is concluded that the generalized dominant three-pole placement technique provides the delayed fourth- and fifth-order PID control loop response with low overshoot in contrast to well-known PID tuning method based on idealrelay feedback test.cze
dc.language.isoencze
dc.titleProcess Control Design for Time Delay Systems from Similarity Point of Viewcze
dc.typehabilitační práce
dc.typehabilitation thesis
theses.degree.grantorČeské vysoké učení technické v Praze. Fakulta strojní.
dc.description.abstract-translatedPředkládaná habilitační práce sestává z pěti kapitol. V první kapitole jsou stanoveny cíle habilitační práce, které jsou motivovány neřešeným problémem ve výzkumu systémů se zpožděními – použitelností metody předepsání dominantních pólů k nastavení PID regulátoru pro systémy se zpožděním vyššího řádu než druhého. V následující druhé kapitole je proto provedena podrobná rešerše výsledků výzkumu v oblasti návrhu řízení a odhadu systémů se zpožděními. Kapitola třetí se zabývá aplikací dimenzionální analýzy a dosahuje se v ní prvního cíle stanoveného v habilitační práci, tj. bezrozměrného popisu regulačního obvodu se zpožděním pro systémy řádu vyššího než druhého. Nedílnou součástí třetí kapitoly je dimenzionální analýza regulovaných systémů se zpožděním a tedy i zavedení podobnostních čísel charakterizujících dynamiku těchto systémů. Úvod k dimenzionální analýze včetně rešerše k využití teorie podobnosti v návrhu řídicích systémů předchází aplikaci dimenzionální analýzy ve třetí kapitole. Ve čtvrté kapitole je nalezeno nastavení PID regulátoru metodou předepsání dominantních pólů bezrozměrnému regulačnímu obvodu se zpožděním. Nejdříve je toto nastavení odvozeno pro zpožděné regulované systémy třetího řádu a následně též pro systémy řádu čtvrtého. Výsledná nastavení PID regulátoru jsou shora ohraničena v důsledku omezení kladených na systémy vyššího řádu se zpožděním, jakými jsou dynamická relevantnost a praktická řiditelnost systému se zpožděním. Právě tato omezení se promítnou do podobnostních čísel, respektive jejich rozsahů uvažovaných při návrhu PID regulátoru. Těmito podobnostními čísly jsou především kmitavost, zpožděnost, tlumivost a tuhost systému vyššího řádu se zpožděním. Omezená nastavení PID regulátoru prostřednictvím předepsání dominantních pólů jsou taktéž získána pro astatické systémy vyššího řádu se zpožděním a astatismem prvního stupně. Metoda předepsání dominantních pólů dovoluje předepsat vlastní frekvenci regulačnímu obvodu větší než je kritická frekvence, aniž by předepisovaná trojice pólů ztratila její dominantní polohu v nekonečném spektru pólů regulačního obvodu. Závěr ke čtvrté kapitole zhodnocuje výsledky v ladění PID regulátoru pro systémy třetího a čtvrtého řádu se zpožděním. Jakmile je zpožděnost regulovaného systému nezanedbatelná, poté prakticky řiditelným systémem se zpožděním PID regulátorem je systém maximálně řádu čtvrtého a to včetně astatického systému se zpožděním. Tato řiditelnost systému je posuzována vzhledem k podobnostním číslům příslušně omezeným. Tedy zpožděné regulační obvody čtvrtého a pátého řádu charakterizované podobnostními čísly mimo přijatelný rozsah se ukazují jako neschopné dostatečně regulovat a kompenzovat dynamiku systému vyššího řádu. V případě pátého řádu regulačního obvodu tato neschopnost nastane bez ohledu na použitou metodu naladění PID regulátoru, tj. selhává samotné řízení PID regulátorem. V těchto regulačních obvodech vznikají velké překmity odezev regulačního obvodu a neúměrně se prodlužuje doba regulace. Nakonec v páté kapitole je shrnuta habilitační práce jako celek s výčtem dosažených výsledků pokrývajících cíle stanovené v první kapitole. Nejvýznamnější z výsledků je dán skutečností, že metoda předepsání dominantních pólů nastavuje parametry PID regulátoru takové, že ve zpožděném regulačním obvodu čtvrtého a pátého řádu je výrazně snížen překmit regulační odezvy na poruchu. Totéž snížení je široce rozšířenou metodou nastavení PID regulátoru, známou jako metoda ideálního relé ve zpětné vazbě, v regulačním obvodu nedosažitelné.


Soubory tohoto záznamu



Tento záznam se objevuje v následujících kolekcích

Zobrazit minimální záznam