The importance of structural and practical unidentifiability in modeling and testing of agricultural machinery. Identifiability testing of aggregate model parameters tractor-baler wrapper

• Autorzy: Kromulski Jacek , Szczepaniak Jan , Mac Jarosław , Wojciechowski Jacek , Zawada Michał , Szulc Tomasz , Rogacki Roman , Jakubowski Łukasz , Aleksandrowicz Roman

Warianty tytułu

PL

Znaczenie nieidentyfikowalności strukturalnej i praktycznej w modelowaniu i badaniach maszyn rolniczych. Badanie identyfikowalności parametrów modelu agregatu ciągnik-prasoowijarka

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

New methods of parametric identification are presented in particular tests of identifiability and non-identifiability of model parameters. A definition of the concept of identifiability of model parameters is presented. Methods for testing identifiability using Laplace transform using similarity transformation and using symbolic calculations are described. Available software for testing model identifiability is presented. These are programs for symbolic calculations (MAPLE MATHEMATICA) operating in the form of web applications and in the form of tools for the Matlab environment. The method of introducing the model to the computational environment in the form ordinary differential equations (ODE) is presented. Examples of calculations identifiability of parameters of the complex model of the tractor-single-axle agricultural machine e.g. a balerwrapper are included.

PL

Przedstawiono nowe metody prowadzenia identyfikacji parametrycznej w szczególności badania identyfikowalności oraz nieidentyfikowalności parametrów modelu. Przedstawiono definicję pojęcia identyfikowalności parametrów modelu. Opisano metody badania identyfikowalności za pomocą transformacji Laplace'a z zastosowaniem transformacji podobieństwa oraz za pomocą obliczeń symbolicznych. Przedstawiono dostępne oprogramowanie do badania identyfikowalności modelu. Są to programy do obliczeń symbolicznych (MAPLE MATHEMATICA) działające w formie aplikacji sieciowych oraz w postaci przyborników do środowiska Matlab. Przedstawiono sposób wprowadzenia modelu do środowiska obliczeniowego w postaci równań różniczkowych zwyczajnych. Zamieszczono przykładowe wyniki obliczeń identyfikowalności parametrów złożonego modelu układu ciągnik-jednoosiowa maszyna rolnicza, np. prasoowijarka.

Słowa kluczowe

EN

dynamic modelling; identifiability; parameter identification; agricultural machine

PL

modelowanie dynamiczne; identyfikowalność; identyfikacja parametrów; maszyna rolnicza

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 66, nr 1
• Strony: 4--9
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., il., zdj.

Twórcy

autor

Kromulski Jacek

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Przemysłowy Instytut Maszyn Rolniczych, ul. Starołęcka 31, 60-963 Poznań, Poland

autor

Szczepaniak Jan

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Przemysłowy Instytut Maszyn Rolniczych, ul. Starołęcka 31, 60-963 Poznań, Poland

autor

Mac Jarosław

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Przemysłowy Instytut Maszyn Rolniczych, ul. Starołęcka 31, 60-963 Poznań, Poland

autor

Wojciechowski Jacek

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Przemysłowy Instytut Maszyn Rolniczych, ul. Starołęcka 31, 60-963 Poznań, Poland

autor

Zawada Michał

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Przemysłowy Instytut Maszyn Rolniczych, ul. Starołęcka 31, 60-963 Poznań, Poland

autor

Szulc Tomasz

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Przemysłowy Instytut Maszyn Rolniczych, ul. Starołęcka 31, 60-963 Poznań, Poland

autor

Rogacki Roman

• Sieć Badawcza Łukasiewicz - Przemysłowy Instytut Maszyn Rolniczych, ul. Starołęcka 31, 60-963 Poznań, Poland

autor

Jakubowski Łukasz

• Metal-Fach Sp. z o.o., ul. Kresowa 62, 16-100 Sokółka, Poland

autor

Aleksandrowicz Roman

• Metal-Fach Sp. z o.o., ul. Kresowa 62, 16-100 Sokółka, Poland

Bibliografia

• [1] Bellman R., Åström K.J.: On structural identifiability. Mathematical biosciences, 1970, 7(3-4), 329-339.
• [2] Chiş O., Banga J.R., Balsa-Canto E.: GenSSI: a software toolbox for structural identifiability analysis of biological models. Bioinformatics, 2011, 27(18), 2610-2611.
• [3] Chis O.T., Banga J.R., Balsa-Canto E.: Structural identifiability of systems biology models: a critical comparison of methods. PloS one, 2011, 6(11), e27755.
• [4] Karkee M.: Modeling identification and analysis of tractor and single axle towed implement system. Iowa State University, 2009.
• [5] Karkee M., Steward B.L.: Study of the open and closed loop characteristics of a tractor and a single axle towed implement system. Journal of Terramechanics, 2010, 47(6), 379-393.
• [6] Karkee M., Steward B.L.: Parameter estimation and validation of a tractor and single axle towed implement dynamic system model. Computers and electronics in agriculture, 2011, 77(2), 135-146.
• [7] Ljung L., Glad T.: On global identifiability for arbitrary model parametrizations. Automatica, 1994, 30, 265-276.
• [8] Meshkat N., Eisenberg M., DiStefano J.J.: An algorithm for finding globally identifiable parameter combinations of nonlinear ODE models using Gröbner Bases. Mathematical biosciences, 2009, 222(2), 61-72.
• [9] Meshkat N., Kuo C.E.Z., DiStefano J.III: On finding and using identifiable parameter combinations in nonlinear dynamic systems biology models and COMBOS: a novel web implementation. PLoS One, 2014, 9(10).
• [10] Miao H., Xia X., Perelson A.S., Wu H.: On identifiability of nonlinear ODE models and applications in viral dynamics. SIAM review, 2011, 53(1), 3-39.
• [11] Nielsen S.L.: Identifiability analysis of a tractor and single axle towed implement model. Iowa State University, 2011.
• [12] Paré P.E.: Necessary and Sufficient Conditions for StateSpace Network Realization. Doctoral dissertation Brigham Young University, 2014.
• [13] Szczepaniak J., Tanas W., Pawlowski T., Kromulski J.: Modelling of agricultural combination driver behaviour from the aspect of safety of movement. Annals of agricultural and environmental medicine, 2014, 21(2).
• [14] Vajda S., Godfrey K.R., Rabitz H.: Similarity Transformation Approach to Identifiability Analysis of Nonlinear Compartmental Models. Mathematical Biosciences, 1989, 93, 217-248.
• [15] Villaverde A.F., Barreiro A., Papachristodoulou A.: Structural identifiability of dynamic systems biology models. PLoS computational biology, 2016, 12(10), e1005153.
• [16] Villaverde A.F., Barreiro A., Papachristodoulou A.: STRIKEGOLDD USER MANUAL STRuctural Identifiability taKen as Extended-Generalized Observability with Lie Derivatives and Decomposition, 2016.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023)