Selected topics in analysis, identification and control of LTI MIMO systems

• Autorzy: Latawiec K. J. , Hunek W. P. , Stanisławski R.

Warianty tytułu

PL

Wybrane zagadnienia z analizy, identyfikacji i sterowania liniowymi stacjonarnymi układami wielowymiarowymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a survey of new results of the authors in the area of analysis, modeling, simulation and identification of linear multivariable systems. Firstly, new characterization of multivariable systems is provided, in terms of the introduction of new types of zeros of possibly nonsquare systems. The so-called control zeros properly characterize the stabilizing potential of minimum variance control. Specifically, control zeros type 1 and type 2 are related with new classes of inverses of polynomial matrices, called - and -inverses, respectively. Secondly, the value of modeling and identification of linear multivariable systems by means of orthonormal basis functions is demonstrated on a practical example from the electric power industry. The orthonormal basis function models are shown to outperform the familiar ARX ones in the problem of effective, control-oriented identification of a complex industrial multivariable plant, which is a boiler proper.

PL

W artykule przedstawiono przegląd nowych rezultatów prac badawczych autorów w zakresie analizy, modelowania, symulacji i identyfikacji liniowych obiektów wielowymiarowych. Po pierwsze, zaproponowano nową charakteryzację obiektów wielowymiarowych, wprowadzając nowe typy zer obiektów niekwadratowych. Tak zwane zera sterownicze właściwie charakteryzują potencjał stabilizacyjny sterowania minimalnowariancyjnego. Zera sterownicze typu 1 i typu 2 są związane z nowymi klasami odwrotności macierzy wielomianowych, zwanych odpowiednio - i -inwersjami. Po drugie, pokazano zalety modelo-wania i identyfikacji obiektów wielowymiarowych z wykorzystaniem funkcji bazy ortonormalnej na przykładzie obiektu energetycznego. Modele w postaci funkcji bazy ortonormalnej zapewniają lepszą jakość identyfikacji złożonego przemysłowego obiektu wielowymiarowego, jakim jest parownik kotła energetycznego, niż modele typu ARX.

Słowa kluczowe

EN

control zeros; minimum variance control (MVC); identification; orthonormal basis functions (OBF); boiler proper

PL

zera sterownicze; sterowanie minimalnowariancyjne; obiekty minimalnofazowe; identyfikacja; funkcje bazy ortonormalnej; parownik kotła energetycznego

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2006
• Tom: R. 52, nr 10
• Strony: 25--28
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Latawiec K. J.

autor

Hunek W. P.

autor

Stanisławski R.

• Instytut Automatyki i Informatyki, Wydział Elektrotechniki, Automatyki i Informatyki, Politechnika Opolska,

Bibliografia

• [1] Bokor J., Heuberger P., Ninness B., Oliveira e Silva T., Van den Hof P., Wahlberg B.: Modelling and identification with orthogonal basis functions. In Proc. Preconference Workshop, 14th IFAC World Congress, Beijing, P.R. China, 1999.
• [2] Van den Hof P.M.J, Heuberger P. S. C., Bokor J.: System identification with generalized orthonormal basis functions. Automatica, 31, 1995, pp. 1821-1834.
• [3] Hunek W. P.: Control zeros for continuous-time LTI MIMO systems and their application in theory of circuits and systems (in Polish). Ph.D. thesis, Department of Electrical Engineering and Automatic Control, Technical University of Opole, Opole, 2003.
• [4] Hunek W.P, Latawiec K. J.: Control zeros type I and type 2 of multivariable models of linear electric circuits. Proc. 29th International Conference on Fundamentals of Electrotechnics and Circuit Theory (IC-SPETO’2006), Gliwice-Ustron, Poland, 2006, pp. 321-324.
• [5] Hunek W. P., Latawiec K. J.: An inverse-free approach to the minimum variance control of LTI MIMO systems. Proc. 12th IEEE International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics (MMAR’2006), Międzyzdroje, Poland, 2006, (accepted).
• [6] Latawiec K. J.: Contributions to Advanced Control and Estimation for Linear Discrete-Time MIMO Systems. Technical University of Opole Press, z. 102, 1998.
• [7] Latawiec K. J.: The Power of Inverse Systems in Linear and Nonlinear Modeling and Control. Technical University of Opole Press, z. 167, 2004.
• [8] Latawiec K. J., Bańka S., Tokarzewski J.: Control zeros and nonminimum phase LTI MIMO systems. Annual Reviews in Control (IFAC Journal), 2000, vol. 24, pp. 105-112; also in Proc. IFAC World Congress, Beijing, 1999, vol. D, pp. 397-404.
• [9] Latawiec K. J., Hunek W. P.: Control zeros for continuous-time LTI MIMO systems. Proc. 8th IEEE International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics (MMAR’2002), Szczecin, Poland, 2002, pp. 411-416.
• [10] Latawiec K. J., Hunek W. P.: Inverses of polynomial matrices versus minimum variance control (in Polish). Proc. 15th National Automatic Control Conference (KKA’2005), Warszawa, 2005, vol. 1, pp. 309-314.
• [11] Latawiec K. J., Hunek W. P., Adamek B.: A new uniform solution of the minimum variance control problem for discrete-time and continuous-time LTI MIMO systems. Proc. 11th IEEE International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics (MMAR’2005), Miedzyzdroje, Poland, 2004, pp. 339-344.
• [12] Latawiec K. J., Hunek W. P., Łukaniszyn M.: A new type of control zeros for LTI MIMO systems. Proc. 10th IEEE International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics (MMAR’2004), Międzyzdroje, Poland, 2004, pp. 251-256.
• [13] Latawiec K. J., Hunek W. P., Łukaniszyn M.: New optimal solvers of MVC-related linear matrix polynomial equations. Proc. 10th IEEE International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics (MMAR’2005), Międzyzdroje, Poland, 2005, pp. 333-338.
• [14] Latawiec K. J., Hunek W. P., Stanisławski R., Łukaniszyn M.: Conrol zeros versus transmission zeros intriguingly revisited. Proc. 9th IEEE International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics (MMAR’2003), Międzyzdroje, Poland, 2003, pp. 449-454.
• [15] Latawiec K. J., Marciak C., Rojek R., Oliveira G. H. C.: Modeling and parameter estimation of open-loop unstable systems by means of orthonormal basis functions. In Proc. 9th IEEE MMAR Conference (MMAR’03), Międzyzdroje, Poland, no 2, 2003, pp. 1303-1307.
• [16] Latawiec K. J., Marciak C., Stanisławski R., Oliveira G. H. C.: The mode separability principle in modeling of linear and nonlinear block-oriented systems. Proc. of 10th IEEE International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics (MMAR’2004), Międzyzdroje, Poland, 2004, pp. 479-484.
• [17] Latawiec K. J., Rojek R., Marciak C., Oliveira G. H. C.: Adaptive estimation of Laguerre models with time-varying delay. In Proc. 2nd IFAC Workshop on Linear Time Delay Systems, Ancona, Italy, 2000, pp. 163-167.
• [18] Latawiec K. J., Stanisławski R., Rojek R.: Identification of a Boiler Proper Using a Complex-Structure Model and Multivariable Orthonormal Basis Functions. Proc. of 12th IEEE International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics (MMAR’2006), Międzyzdroje, Poland, 2006, (accepted).
• [19] Latawiec K. J., Stanisławski R., Stanisławski W.: Modeling of a boiler proper by means of multivariable orthonormal basis functions. Proc. of 11th IEEE International Conference on Methods and Models in Automation and Robotics (MMAR’2005), Międzyzdroje, Poland, 2005, pp. 777-780.
• [20] Stanisławski R.: Identification of complex-structure systems with an electric power unit application (in Polish). Ph. D. thesis. Department of Electrical Engineering and Automatic Control, Technical University of Opole, Opole, Poland, 2005.
• [21] Stanisławski R., Latawiec K. J.: Recursive identification of MIMO systems with orthonormal basis functions (in Polish). Proc. 15th National Automatic Control Conference (KKA’2005), Warszawa, 2005, vol. 1, pp. 369-372.