Dwupunktowe metody identyfikacji modeli FOLPD używanych do aproksymacji dynamiki układów wieloinercyjnych

• Autorzy: Byrski Jędrzej

Identyfikatory

DOI

10.15199/13.2023.6.4

Warianty tytułu

EN

Two-point methods of FOLPD models identification used for approximation of the multi-inertial systems dynamics

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zostaną przedstawione nowe proste wzory szybkiego wyznaczania stałej czasowej T i opóźnienia czasowego τ modelu FOLPD (First Order Lag Plus Delay). Takie modele są bardzo przydatne do szybkiej oceny dynamiki wieloinercyjnych systemów wysokiego rzędu. Rozpatrzone zostaną dwa przypadki. W pierwszym, zidentyfikowany model FOLPD powinien aproksymować dynamikę dowolnego nieznanego układu wieloinercyjnego. W drugim przypadku zostaną zidentyfikowane parametry takiego modelu FOLPD, który będzie dobrze przybliżał układ inercyjny drugiego rzędu o znanych stałych czasowych T₁, T₂. W obu przypadkach identyfikacja modelu FOLPD będzie wynikać z najlepszego dwupunktowego dopasowania odpowiedzi skokowych jakiegoś systemu i modelu FOLPD. W pierwszym przypadku przedstawione zostaną dwie tabele dla znanych jak i dla nowych formuł identyfikacyjnych na T i τ. W drugim przypadku zostaną podane gotowe wzory analityczne na T i τ w funkcji znanych stałych czasowych T₁ i T₂, bez konieczności aktywnych eksperymentów.

EN

In the paper the new simple formulas for the fast determination of the time constant T and the time delay τ of the First Order Lag Plus Delay (FOLPD) model will be presented. Such models are very useful for quick evaluation of the high-order multi-inertial systems dynamics. Two cases will be considered. In the first, the identified FOLPD model should approximate the dynamics of an unknown multi-inertial system. In the second case, the parameters of FOLPD model will be identified, which will well approximate the second-order inertial system with known time constants T₁, T₂ In both cases, the identification of the FOLPD model will result from the best two-point fit of the step responses of some system and the FOLPD model. In the first case, two tables will be present- ed for known and for new identification formulas for T and τ In the second case, ready-made analytical formulas for T and τ as a function of the known time constants T₁ and T₂ will be given, which will eliminate the need of performing active experiments.

Słowa kluczowe

PL

identyfikacja dwupunktowa; modele pierwszego rzędu z opóźnieniem; FOLPD; aktywna identyfikacja; upraszczanie modeli

EN

two-point identification; first-order models with delay; FOLPD; active identification; model simplification

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 64, Nr 6
• Strony: 32--37
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., wykr.

Twórcy

autor

Byrski Jędrzej

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział EAIiIB, Katedra Informatyki Stosowanej

Bibliografia

• [1] K. Küpfmüller, Uber die dynamik der selbsttatigen verstarkungsregel, Elektrische Nachrichtentechnik, Vol. 5, No. 11, 1928, 459- 467.
• [2] A. O’Dwyer, Handbook of PI and PID Controller Tuning Rules (Imperial College Press, 2009).
• [3] G. H. Cohen, G. A. Coon, Theoretical Consideration of Retarded Control, Transactions of the ASME, 75, 1953, 827-834.
• [4] V. Broida, L’extrapolation des reponses indicielles aperiodiques, Automatisme, T.XIV, no.3, 1969, 105-114.
• [5] C. A. Smith, A. B. Copripio; Principles and Practice of Automatic Process Control (John Wiley & Sons,1985).
• [6] C. L. Chen, and S. F. Yang, PI tuning based on peak amplitude ratio, Preprints of Proceedings of PID, IFAC Workshop on digital control, Terrassa, Spain, 2000, 195-198.
• [7] B. Kristiansson and B. Lennartson, Robust and optimal tuning of PI and PID controllers, IEE Proceedings - Control Theory and Applications, 149, 2002, 17-25.
• [8] V. Viteckova, A. Vitecek and L. Smutny, Simple PI and PID controllers tuning for monotone self-regulating plants, Preprints of Proceedings of PID, IFAC Workshop on digital control, Terrassa, Spain, 2000, 289-294.
• [9] K. R. Sundaresan, P. R. Krishnaswamy, Estimation of time delay, time constant, parameters in time, frequency and Laplace domains, The Canadian Journal of Chemical Eng., 56, 257, 1977.
• [10] R. C. Oldenbourg, H. Sartorius, The Dynamics of Automatic Control (The American Societty of Mechanical Engineers, New York, USA, 1948).
• [11] J. G. Ziegler, N.B. Nichols, Optimum settings for automatic controllers. Transactions of ASME, 64, 1942, 759-768.
• [12] H. Niemann and R. Miklos, A Simple Method for Estimation of Parameters in First order Systems, Journal of Physics, Conf. Ser. 570, 2014, 012001.
• [13] V. Strejc, Näherungsverfahren für aperiodische Übergangscharakteristiken. Regelungstechnik 7, 1959, 124-128.
• [14] S. Ahmed, B. Huang, and S. L. Shah, Novel identification method from step response. Control Engineering practice, 15, 2007, 545-556.
• [15] E. Layer, Modelling of Simplified Dynamical Systems (Berlin, Verlag, 2002).
• [16] J. Martin Jr., A. B. Corripio, C. L. Smith, How to select Controller Modes and Tuning Parameters from Simple Process Models, ISA Transactions 15 (4): 1976, 314-319.
• [17] K. J. Åström, C. C. Hang, P. Persson & W. K. Ho, Towards intelligent PID control, Automatica, 28, 1992, 19.
• [18] T. S. Schei, Automatic tuning of PID controllers based on transfer function estimation, Automatica, 30, 1994, 1983-1986.
• [19] A. Leva, C. Cox & A. Ruano. Hands-on PID autotuning: a guide to better utilization, IFAC Professional Brief, 2002.
• [20] C. Dey, R. Mudi, An improved auto-tuning scheme for PID controllers, ISA Transactions, 48, 2009, 396-409.
• [21] G. Acioli Jr., J. B. M. dos Santos, P. R. Barros, On Simple Identification Techniques for First-Order plus Time-Delay Systems, Proceedings of the 15th IFAC Symposium on System Identification, Saint-Malo, France, 2009, 605-610.
• [22] L. Chen, J. Li, R. Ding, Identification for the second-order systems based on the step response, Mathematical and Computer Modelling, Elsevier 53, 2011, 1074-1083.
• [23] W. Byrski, A new method of multi-inertial systems identification by the Strejc model, Trends in Advanced Intelligent Control, Optimization and Automation, Springer International Publishing, Proceedings of the 19th Polish Control Conference, Krakow, Poland, 2017, 536-549.
• [24] J. Byrski, W. Byrski, New formulas for approximation of multi-inertial systems, by the FOLPD models, based on two-point identification, Proceedings of the IASTED International Conference Modelling, Simulation and Identification (MSI 2018), July, 2018, Calgary, Canada, p.8-14, DOI:10.2316/P.2018.857-018.
• [25] A. Czemplik, J. Jagodziński, Two points classical identification methods on the example of three-tank interacting and non-interacting system. 26th int. Conf. on Methods and Models in Autom. And Robot. (MMAR), Poland, pp.346-351, (2022).

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).