ČVUT DSpace
  • Search DSpace
  • Čeština
  • Login
  • Čeština
  • Čeština
View Item 
  •   ČVUT DSpace
  • České vysoké učení technické v Praze
  • Fakulta strojní
  • Disertační práce - 12000
  • View Item
  • České vysoké učení technické v Praze
  • Fakulta strojní
  • Disertační práce - 12000
  • View Item
JavaScript is disabled for your browser. Some features of this site may not work without it.

Higher Order Neural Unit Adaptive Control and Stability Analysis for Industrial System Applications

Adaptivní řízení s polynomiálními neuronovými architekturami a analýza stability pro průmyslové aplikace

Type of document
disertační práce
doctoral thesis
Author
Peter Mark Beneš
Supervisor
Bukovský Ivo
Opponent
Čelikovský Sergej
Field of study
Technická kybernetika
Study program
Strojní inženýrství
Institutions assigning rank
ústav přístrojové a řídící techniky



Rights
A university thesis is a work protected by the Copyright Act. Extracts, copies and transcripts of the thesis are allowed for personal use only and at one?s own expense. The use of thesis should be in compliance with the Copyright Act http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf and the citation ethics http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.html
Vysokoškolská závěrečná práce je dílo chráněné autorským zákonem. Je možné pořizovat z něj na své náklady a pro svoji osobní potřebu výpisy, opisy a rozmnoženiny. Jeho využití musí být v souladu s autorským zákonem http://www.mkcr.cz/assets/autorske-pravo/01-3982006.pdf a citační etikou http://knihovny.cvut.cz/vychova/vskp.html
Metadata
Show full item record
Abstract
Given the push in our modern digitalized industry for advanced, yet comprehensible methods for process identification and control, computational intelligence methods are readily ongoing in study. Higher-order neural units (HONUs) have proven to be such computationally efficient and comprehensible architectures for application as standalone process models or as a nonlinear control loop where one recurrent HONU is a plant model and another HONU is as a nonlinear state feedback (neuro)controller (via MRAC scheme). An area which till now has not been so readily studied is their application for real industrial systems whilst also monitoring and ensuring whole dynamical closed control loop stability for HONU-MRAC control loop design, both as offline tuned and online adaptively tuned control loop setups. Alternative approaches as the widely used Lyapunov function, can be used for design of the control law or prove of stability for existing control laws about an equilibrium or given point in state-space. However, in practical engineering applications such methods although proving stability about an equilibrium point may still result in bad performance or damages if they are also not proven to be bounded-input-boundedoutput/state (BIBO/BIBS) stable with respect to the control inputs. Therefore, the main contribution of this dissertation is to introduce two novel real-time BIBO/BIBS based stability evaluation methods for HONUs and for their closed control loops. The proposed methods being derived from the core polynomial architectures of HONUs themselves provides a straightforward and comprehensible framework for stability monitoring that can be applied to other forms of recurrent polynomial neural networks. Both methods are comprehensively analysed and validated through various nonlinear system examples as well as new results presented from the rail automation field for real time industrial process control via HONU-MRAC design. Further directions are also highlighted for sliding mode design via HONUs and multi-layered HONU feedback control presented as a framework for low to moderately nonlinear systems.
 
Metody výpočetní inteligence pro identifikaci a řízení procesů jsou v této práci studovány vzhledem k rozvoji moderního digitalizovaného průmyslu a s ohledem na potřebu pokročilých avšak pro praxi srozumitelných algoritmů. Neuronové jednotky vyšších stupňů (HONU) se ukázaly jako výpočetně efektivní a přitom srozumitelné nelineární polynomiální modely pro řízení samotných soustav nebo pro optimalizaci již existujících regulačních smyček, kde jedna jednotka HONU představuje na datech založený model soustavy a druhá HONU je implementována jako nelineární stavový (neuro) regulátor (řízení typu MRAC). Mezi dnes široce rozšířené přístupy nelineárního řízení patří metody pomocí Lyapunovovi funkce pro návrh regulátoru, který v principu garantuje stabilitu ve stavovém prostoru pro daný rovnovážný bod a vstup systému, avšak v principu nepředepisuje požadovanou dynamiku chování (jako např. řízení typu MRAC). V praktických inženýrských aplikacích také může stále dojít ke špatnému řízení a tudíž i poškození, pokud se také neprokáže, že regulační smyčka je stabilní ve smyslu omezený-vstup omezený-výstup/stav (BIBO / BIBS). Hlavním přínosem této disertační práce je proto zavedení dvou nových metod vyhodnocení stability nelineárních adaptivních smyček s HONU založených na BIBO / BIBS. Navrhované metody jsou odvozeny na základě polynomiálních neuronových architektur HONU a poskytují přímý a komplexní rámec pro sledování stability v reálném čase, který lze použít i na jiné formy rekurentních polynomiálních neuronových sítí (lineárních v parametrech). Jsou prezentovány nové výsledky adaptivního řízení v oblasti kolejových vozidel a na několika dalších příkladech nelineárních dynamických systémů. Další směry jsou také naznačeny pro návrh řízení typu „sliding mode control“ s HONU a zpětnovazebního řízení se sítěmi HONU pro mírně až středně nelineární systémy, kde lineární způsoby řízení nedosahují požadovaných vlastností.
 
URI
http://hdl.handle.net/10467/93683
View/Open
PLNY_TEXT (2.057Mb)
POSUDEK (53.16Kb)
PRILOHA (813.8Kb)
PRILOHA (498.1Kb)
POSUDEK (242.3Kb)
POSUDEK (337.7Kb)
POSUDEK (1.926Mb)
PRILOHA (1.729Mb)
Collections
  • Disertační práce - 12000 [206]

České vysoké učení technické v Praze copyright © 2016 

DSpace software copyright © 2002-2016  Duraspace

Contact Us | Send Feedback
Theme by 
@mire NV
 

 

Useful links

CTU in PragueCentral library of CTUAbout CTU Digital LibraryResourcesStudy and library skillsResearch support

Browse

All of DSpaceCommunities & CollectionsBy Issue DateAuthorsTitlesSubjectsThis CollectionBy Issue DateAuthorsTitlesSubjects

My Account

Login

České vysoké učení technické v Praze copyright © 2016 

DSpace software copyright © 2002-2016  Duraspace

Contact Us | Send Feedback
Theme by 
@mire NV