Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Διάλεξη 11

Σχετικά έγγραφα
Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Διάλεξη 4

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ. Άσκηση. γραμμάτων του επιθέτου σας (π.χ. για το επίθετο Κοσματόπουλος, οι αριθμοί α ι θα είναι a

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Διάλεξη 12

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Διάλεξη 9

Ψηφιακός Έλεγχος. 6 η διάλεξη Σχεδίαση στο χώρο κατάστασης. Ψηφιακός Έλεγχος 1

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Διδάσκων: Αντώνιος Τζές

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Διάλεξη 13

ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΑ ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Διάλεξη 7

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Διάλεξη 2

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Διάλεξη 5

Ασκήσεις Φροντιστηρίου «Υπολογιστική Νοημοσύνη Ι» 4 o Φροντιστήριο

Αριθμητική Ολοκλήρωση της Εξίσωσης Κίνησης

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχ/κών και Μηχ/κών Υπολογιστών, Ε.Μ.Π., Ακαδημαϊκό Έτος , 8ο Εξάμηνο. Ρομποτική II. Ευφυή και Επιδέξια Ρομποτικά Συστήματα

y(k) + a 1 y(k 1) = b 1 u(k 1), (1) website:

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

ΣΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Ι

. Οι ιδιοτιμές του 3 3 canonical-πίνακα είναι οι ρίζες της. , β) η δεύτερη είσοδος επηρεάζει μόνο το μεσαίο 3 3 πίνακα και

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Βέλτιστη παρεμβολή και πρόγνωση άγνωστης συνάρτησης με τη μέθοδο της σημειακής προσαρμογής

A Τελική Εξέταση του μαθήματος «Αριθμητική Ανάλυση» Σχολή Θετικών Επιστημών, Τμήμα Μαθηματικών, Πανεπιστήμιο Αιγαίου

Μοντέρνα Θεωρία Ελέγχου

Αριθµητική Ανάλυση 1 εκεµβρίου / 43

Παρεμβολή & πρόγνωση άγνωστης συνάρτησης μέσω σημειακής προσαρμογής

Κεφ. 6Β: Συνήθεις διαφορικές εξισώσεις (ΣΔΕ) - προβλήματα αρχικών τιμών

Κεφ. 7: Συνήθεις διαφορικές εξισώσεις (ΣΔΕ) - προβλήματα αρχικών τιμών

Συνδυαστική Βελτιστοποίηση Εισαγωγή στον γραμμικό προγραμματισμό (ΓΠ)

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

Ακαδηµαϊκό Έτος , Εαρινό Εξάµηνο ιδάσκων Καθ.: Νίκος Τσαπατσούλης

Σχεδίαση Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου με χρήση Αλγεβρικών Τεχνικών

Σύγχρονος Αυτόματος Έλεγχος. είναι το διάνυσμα ιδιοτιμών του πίνακα Α (Π2)

Στοχαστικά Σήματα και Τηλεπικοινωνιές

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Διάλεξη 10

ΠΡΟΣΑΡΜΟΣΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΡΟΜΠΟΤΙΚΟΥ ΒΡΑΧΙΟΝΑ ΜΕ ΕΞΑΣΦΑΛΙΣΗ ΠΡΟΚΑΘΟΡΙΣΜΕΝΗΣ ΕΠΙΔΟΣΗΣ ΣΤΟ ΣΦΑΛΜΑ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗΣ ΤΡΟΧΙΑΣ ΣΤΙΣ ΑΡΘΡΩΣΕΙΣ.

Άσκηση 3. Έλεγχος ανατροφοδότησης κατάστασης dc κινητήρα. Έλεγχος ανατροφοδότησης κατάστασης

3. O ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΣ ΤΟΥ PERCEPTRON

Ψηφιακός Έλεγχος. 7 η διάλεξη Υλοποίηση Ψηφιακών Φίλτρων. Ψηφιακός Έλεγχος 1

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΥΔΡΑΥΛΙΚΗΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΙΚΗΣ. Διάλεξη 15: O αλγόριθμος SIMPLE

IV. Συνέχεια Συνάρτησης. math-gr

ΦΙΛΤΡΟ KALMAN ΔΙΑΚΡΙΤΟΥ ΧΡΟΝΟΥ

y[n] 5y[n 1] + 6y[n 2] = 2x[n 1] (1) y h [n] = y h [n] = A 1 (2) n + A 2 (3) n (4) h[n] = 0, n < 0 (5) h[n] 5h[n 1] + 6h[n 2] = 2δ[n 1] (6)

ΕΛΕΓΧΟΣ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5. ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗ ΔΙΕΡΓΑΣΙΑΣ ΠΡΟΣΑΡΜΟΣΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ (Process Identifications)

Προσαρµοστικοί Αλγόριθµοι Υλοποίησης Βέλτιστων Ψηφιακών Φίλτρων: Ο αναδροµικός αλγόριθµος ελάχιστων τετραγώνων (RLS Recursive Least Squares)

Ανάλυση Σ.Α.Ε στο χώρο κατάστασης

E [ -x ^2 z] = E[x z]

Να εξετάσετε αν είναι συναρτήσεις πυκνότητας πιθανότητας, κι αν είναι να υπολογίσετε τη συνάρτηση κατανομής πιθανότητας F x (x).

Σύγχρονος Αυτόματος Έλεγχος. (Π3) Η «ιδιότητα του τριγώνου»: για οποιαδήποτε διανύσματα ισχύει x, y ότι

y[n] ay[n 1] = x[n] + βx[n 1] (6)

Εισαγωγή στον Προγραµµατισµό. Ανάλυση (ή Επιστηµονικοί8 Υπολογισµοί)

ΒΑΣΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΘΕΩΡΙΑΣ ΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ SIMPLEX

Εφαρμοσμένη Βελτιστοποίηση

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΑΙ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΥΠΩΣΗ, Διαλ. 2. Ανωτάτη Σχολή Παιδαγωγικής και Τεχνολογικής Εκπαίδευσης 8/4/2017

Ψηφιακός Έλεγχος. 11 η διάλεξη Ασκήσεις. Ψηφιακός Έλεγχος 1

Πιθανότητες & Τυχαία Σήματα. Διγαλάκης Βασίλης

4 ΣΥΝΕΧΗ ΣΤΟ ΧΡΟΝΟ ΔΥΝΑΜΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ - ΔΙΑΦΟΡΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ

v y = 12x 2 y + 4y v(x, y) = 6x 2 y 2 + y 4 + y + c(x). f(z) = u(z, 0) + iv(z, 0) = z + i(z 4 + c), f(z) = iz 4 + z i.

Πανεπιστήμιο Κύπρου Πολυτεχνική Σχολή

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

HMY 799 1: Αναγνώριση. συστημάτων. Διαλέξεις 6 7. Συνάφεια (συνέχεια) Μη παραμετρική αναγνώριση γραμμικών

Παράδειγμα συνόρθωσης οριζόντιου δικτύου

website:

EΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΨΗΦΙΑΚΗΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΗΜΑΤΩΝ. Γραµµική Εκτίµηση Τυχαίων Σηµάτων

Παράδειγμα συνόρθωσης οριζόντιου δικτύου

E[ (x- ) ]= trace[(x-x)(x- ) ]

ΘΕΩΡΙΑ ΣΗΜΑΤΩΝ & ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Χώρος Κατάστασης. Εµµανουήλ Ζ. Ψαράκης Πολυτεχνική Σχολή Τµήµα Μηχανικών Η/Υ & Πληροφορικής

Αριθμητική Ανάλυση και Εφαρμογές

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Ι (ΘΕ ΠΛΗ 12) ΕΡΓΑΣΙΑ 1 η Ημερομηνία Αποστολής στον Φοιτητή: 20 Οκτωβρίου 2008

Ψηφιακές Τηλεπικοινωνίες

Σφαίρα σε ράγες: Η συνάρτηση Lagrange. Ν. Παναγιωτίδης

Συμπίεση Δεδομένων

Σχηματισμός κανονικών εξισώσεων δικτύου και το πρόβλημα ορισμού του συστήματος αναφοράς

ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΜΙΓΑΔΙΚΟΥ ΑΡΙΘΜΟΥ ΠΡΑΞΕΙΣ ΣΤΟ ΣΥΝΟΛΟ ΤΩΝ ΜΙΓΑΔΙΚΩΝ

ΕΛΕΓΧΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ

d k 10 k + d k 1 10 k d d = k i=0 d i 10 i.

ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΛΓΕΒΡΑ (Εξ. Ιουνίου - 02/07/08) ΕΠΙΛΕΓΜΕΝΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

HMY 799 1: Αναγνώριση Συστημάτων

0x2 = 2. = = δηλαδή η f δεν. = 2. Άρα η συνάρτηση f δεν είναι συνεχής στο [0,3]. Συνεπώς δεν. x 2. lim f (x) = lim (2x 1) = 3 και x 2 x 2

ΕΛΕΓΧΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ

Διάλεξη 17: Συμφωνία με Βυζαντινά Σφάλματα. ΕΠΛ 432: Κατανεμημένοι Αλγόριθμοι

Παρουσίαση 2 η : Αρχές εκτίμησης παραμέτρων Μέρος 1 ο

είναι πρόβλημα μεγιστοποίησης όλοι οι περιορισμοί είναι εξισώσεις με μη αρνητικούς του σταθερούς όρους όλες οι μεταβλητές είναι μη αρνητικές

7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ z

ΠΡΟΒΛΗΜΑ (Σεπτέμβριος 2008)

Ψηφιακή Επεξεργασία Σημάτων

Γραμμικός Προγραμματισμός

I. ΜΙΓΑΔΙΚΟΙ ΑΡΙΘΜΟΙ. math-gr

Πεπερασμένες Διαφορές.

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΗΣ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ

Αναγνώριση Προτύπων Ι

Σέργιος Θεοδωρίδης Κωνσταντίνος Κουτρούμπας. Version 2

Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ ΤΟΥ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Διδάσκων:

Παράδειγμα 1. Δίνεται ο κάτωθι κλειστός βρόχος αρνητικής ανάδρασης με. Σχήμα 1. στο οποίο εφαρμόζουμε αρνητική ανάδραση κέρδους

Transcript:

Πανεπιστήμιο Πατρών Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών Τομέας Συστημάτων και Αυτομάτου Ελέγχου ΠΡΟΣΑΡΜΟΣΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ Διάλεξη 11 Πάτρα 2008

Προσαρμοστικός LQ έλεγχος για μη ελαχίστης φάσεως (Σ) Προσαρμοστική παρακολούθηση ενός σήματος αναφοράς από την έξοδο ενός διακριτού ντετερμινιστικού SISO γραμμικού (Σ) με άγνωστες παραμέτρους. Σχήμα ελέγχου βασισμένο στον LQ έλεγχο. Θεωρούμε λοιπόν το (Σ) με συνάρτηση μεταφοράς: 1 1 q B( q ) y = u 1 1 1 q A( q ) 1 1 n + 1 Aq ( ) = a 1 + aq 2 +... + aq n (1) 1 1 n + 1 B( q ) = b1 + b2q +... + bnq 1 q y = y 1

Οι εξισώσεις (1) μπορούν να γραφούν και ως εξής: y = ϕ θ θ 1 = [ a1... an b1... bn] = [...... ] ϕ 1 y 1 y n u 1 u n Ή σε καταστατική μορφή: x 1 = Ax + Bu y = Cx

Με A = S+ KC, B = [ b1... b n ], K = [ a1... a n ], 0 1 0... 0...... 0 C = [1 0... 0] και S=..... 1.. 0..... 0

Θέλουμε η έξοδος τους (Σ) y να ακολουθεί το σήμα αναφοράς y. r Για να βρεθεί ο προσαρμοστικός νόμος ελέγχου εφαρμόζουμε της εξής διαδικασία: (i) Επιλέγουμε ένα κριτήριο ελέγχου του οποίου η βελτιστοποίηση εγγυάται την σταθερότητα του (Σ) (τοποθέτηση πόλων, τετραγωνικό κριτήριο, ). (ii) Καθορίζουμε την έκφραση του ελέγχου που βελτιστοποιεί το κριτήριο ελέγχου όταν οι παράμετροι του (Σ) είναι γνωστές.

(iii) Εάν οι παράμετροι του (Σ) είναι άγνωστες τότε τις προσδιορίζουμε με την βοήθεια επαναληπτικών αλγορίθμων αναγνώρισης. (iv) Αντικαθιστούμε στην έκφραση του βέλτιστου ελέγχου τους άγνωστους όρους με εκτιμήσεις των.

Ας θεωρήσουμε το ακόλουθο τετραγωνικό κριτήριο για βήματα: J y y u y y 1 1 r 2 2 r 2 = [( ) ] [ ] + λ +, με λ > 0 = 0 Αυτό το κόστος ελαχιστοποιείται από τον ακόλουθο έλεγχο: = + u L x r *

Με L = B R B R B + λ A r = B V B R B + λ 1 = + + R C C A R A A R BB R A B R B λ

και τις τελικές συνθήκες: 1 = ( ) (2) r V A BL V C y R 1 = C C V r 1 = C y

Για έλεγχο στο διάστημα [0, + ) έχουμε, lim R = R* + όπου R * είναι η μοναδική θετικώς ορισμένη μήτρα λύση της αλγεβρικής Riccai εξίσωσης: = + R C C A R A A RBB RA B RB + λ

Όμως η σχέση (2) δείχνει ότι δεν είναι δυνατόν (εκτός από κάποιες εξαιρέσεις) να υπολογίσουμε το lim V +. Επομένως το lim J + δεν υπάρχει πάντα και γι αυτόντονλόγοδενείναιεφικτός τον είναι εφικτός και ο υπολογισμός του ελέγχου u * = lim u *. + Έτσι καταλήγουμε να προτείνουμε έναν υπο βέλτιστο έλεγχο του u που να μπορεί να υπολογιστεί στο διάστημα [0, ) +.

Υποθέτουμε ότι το σήμα αναφοράς Επομένως το διάνυσμα διάνυσμα V, N τον εξής τρόπο: V y r είναι φραγμένο. μπορεί να προσεγγιστεί από ένα υπολογισμένο από Ν σήματα αναφοράς με r,1 = C y + N V r V,2 = ( A BL*) V,1 C y+ N 1 r V = *) N, ( A BL VN, 1 C y+ 1

Ο υπο βέλτιστος έλεγχος είναι της μορφής: un, = L* x+ rn, B R * A BV (3) N, L* =, r N, = B R* B+ λ B R* B+ λ με N +

Για να υπολογίσουμε τον προσαρμοστικό έλεγχο, πρέπει να αναγνωρίσουμε τις παραμέτρους του (Σ). Υποθέτουμε ότι το αναγνωρισθέν διάνυσμα θ στον χρόνο είναι το θ. Για να αναγνωρίσουμε αυτό το διάνυσμα, θεωρούμε έναν επαναληπτικό αλγόριθμο της μορφής: θ = θ + Pϕ ( y ϕ θ ) Τ 1 1 1 1

όπου ο πίνακας κέρδους ικανοποιεί τις εξής ιδιότητες: P είναι έτσι επιλεγμένος ώστε να θ ϕ α ϕ + β με lim α = lim β = 0 ( α 0, β 0) + + θ <Μ, lim θ = 0 + θ 1

Καθώς η κατάσταση x είναι επίσης άγνωστη παίρνουμε την εκτίμηση αυτής με τη βοήθεια ενός παρατηρητή της μορφής: xˆ ˆ ˆ + 1 = A+ 1x + B+ 1u + K+ 1( y y) (4) yˆ ˆ = Cx με θ [ = K B ] A = KC+ S Ορίζουμε: ε = y yˆ

Αντικαθιστώντας στη σχέση (3) κάθε άγνωστο όρο με την εκτίμησή του έχουμε τελικά: u = Lxˆ + s (5) με L = B R A B RB λ + s = B W, N + B RB λ A B = A ( θ ) = B ( θ )

Η μήτρα R υπολογίζεται ως εξής: A RBB RA + 1 = + B R B + λ R C C A R A όπου R0 οποιοσδήποτε θετικά ορισμένος πίνακας. Ο υπολογισμός του WN, μπορεί να γίνει με δύο τρόπους: 1) r W,1 = C y + N r W,2 = ( A BL) W,1 C y+ N 1 r W N, = ( A BL) WN, 1 C y + 1

2) Ας υποθέσουμε ότι το σήμα αναφοράς είναι σταθερό: y r = y,. Σε αυτήν την περίπτωση το lim + J υπάρχει. Επομένως βάσει της (2) το lim + V υπάρχει και είναι λύση της: V = ( A BL*) V C y r (6)

Στην (5) αντικαθιστούμε το WN, με το W που υπολογίζεται από την (6) ως ακολούθως: W = A BL W C y (7) ( ) r 1 + 1 Αν και ο τρόπος αυτός αφορά σταθερό σήμα αναφοράς, το διάνυσμα W που υπολογίζεται από την (7) μπορεί να χρησιμοποιηθεί έναντι του WN, κάθε φορά που το σήμα αναφοράς r y μεταβάλλεται ελάχιστα. Έτσι ο υπολογισμός του προσαρμοστικού ρμ ελέγχου της (5) είναι πιο απλός.

Λήμμα: Δεδομένου του συστήματος (1), του προσαρμοστικού παρατηρητή (4) και ενός αλγορίθμου αναγνώρισης που ικανοποιεί τις ιδιότητες (Α): Ό έλεγχος: u = L xˆ + s (όπου { L } μια ακολουθία από ομοιόμορφα φραγμένους πίνακες (1xn) και { s } μια οποιαδήποτε ακολουθία φραγμένων βαθμωτών) εξασφαλίζει ότι το σφάλμα ε = y yˆ συγκλίνει στο μηδέν και πως όλα τα σήματα είναι φραγμένα, αν το (Σ): είναι εκθετικά ευσταθές. z = 1 ( A + BL ) z Επίσης αν lim s = 0, τότε lim u = 0 και lim y = 0 + + +