Porównanie metod estymacji zmiennych stanu w układzie kaskadowym dwóch zbiorników

• Autorzy: Tomera M. , Pozorski K.

Warianty tytułu

EN

Comparison of state variable estimation methods in a double tank cascade system

• Konferencja: GDAŃSKIE DNI ELEKTRYKI (XXXVII ; 11-12.10.2012 ; Gdańsk, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiona została analiza porównawcza dokonana pomiędzy trzema obserwatorami stanu: obserwatorem liniowym Luengergera oraz dwoma filtrami Kalmana: liniowym i rozszerzonym (EKF - Extended Kalman Filter) opierająca się ocenie dokładności estymacji zmiennych stanu. Analizowany obiekt w którym estymowane są zmienne stanu, składa się z dwóch zbiorników zawieszonych kaskadowo. Rozpatrzony został przypadek w którym pomiar poziomu wody odbywa się tylko w dolnym zbiorniku, natomiast informacja o poziomie wody w górnym zbiorniku uzyskiwana jest w wyniku estymacji. Analizowane obserwatory wykorzystane zostały w układzie sterowania poziomem wody w dolnym zbiorniku przy użyciu regulatora stanu, który wymaga znajomości poziomu wody w obydwu zbiornikach. Dodatkowo dokonano porównania jakości sterowania układów regulacji z wykorzystaniem regulatora stanu w konfiguracji z wyżej wymienionymi obserwatorami oraz z użyciem regulatora PID, który wykorzystuje tylko pomiar poziomu wody w dolnym zbiorniku i nie potrzebuje obserwatora. Wstępnie przeprowadzone zostały badania symulacyjne z wykorzystaniem środowiska obliczeniowego MATLAB/Simulink. Badania docelowe wykonane zostały w układzie rzeczywistym, gdzie zaprojektowane obserwatory wraz z regulatorami zaprogramowane zostały w mikrokontrolerze sygnałowym TMS320F28335, wykorzystanym do automatycznego sterowania poziomem wody w zbiorniku dolnym.

EN

The paper presents the comparative analysis made between the linear observer and two linear Kalman filters: linear and extended Kalman filter (EKF), which is based assessment of the accuracy of estimation of state variables. The analyzed object in the estimated state variables are composed of two cascaded tanks suspended. Was examined in a case in which the measurement of the water level takes place only in the botom tank, and information about the water level in the top tank is obtained by the estimation. Observers analyzed were used in the control water level in the lower tank with the control condition, which requires the knowledge of the water level in both tanks. In addition, a comparison of the quality control using the control systems of the controller with the above configuration, observers, and using the PID controller, which uses only the measurement of the water level in the bottom tank, and does not require the observer. Pre-simulation study was carried out using the computational environment MATLAB/Simulink. The research targets were made in a real time system, where the observers designed with controls are programmed in a digital signal processor TMS320F28335, deployed to automatically control the water level in the bottom tank.

Słowa kluczowe

PL

obserwatory; regulator stanu; regulator PID

EN

observers; state controller; PID control

• Wydawca: Wydział Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej
• Rocznik: 2012
• Tom: Nr 31
• Strony: 131--138
• Opis fizyczny: Bibliogr. 3 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Tomera M.

autor

Pozorski K.

• Akademia Morska w Gdyni, Wydział Elektryczny,

Bibliografia

• 1. Pozorski K.: Filtracja optymalna sygnałów pomierzonych w układzie kaskadowym dwóch zbiorników, Praca magisterska, Akademia Morska, Gdynia 2011.
• 2. Tomera M., Kaczmarczyk M.: Komputerowy układ sterowania poziomem wody w kaskadzie dwóch zbiorników, Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej, Nr 28, s. 135-138, 2010, ISSN 1425-5766.
• 3. Tomera M., Kęska J., Kasprowicz A.: Sterowanie poziomem wody w kaskadzie dwóch zbiorników przy użyciu mikrokontrolera TMS320F28335, Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej, Nr 30, s. 123-132, ISSN 1425-5766.