Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

An observer-based adaptive fuzzy control for prescribing drug dosage in cancer treatment

Bandpey Razieh Firouzpour, Kalat Ali Akbarzadeh

Biocybernetics and Biomedical Engineering

|

2022

|

Vol. 42, no. 4

1137--1148

EN

In this study, an observer-based adaptive fuzzy controller for prescribing drug dosage in cancer treatment is presented. In the controller design, it is supposed that only the tumor cells and the concentration of Interleukin-2 (IL-2) are measurable. After defining new state variables for the system, a state observer is employed to estimate the unmeasurable state when the unknown dynamic functions of the system are approximated by the fuzzy systems. The stability of the closed-loop system is demonstrated using the Lyapunov theory. Simulation results show the good performance of the observer-based controller taking into account the unknown system dynamics.

2

Prototyp zaawansowanego autopilota okrętowego zaimplementowany w środowisku CPDev

Świder Zbigniew

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2021

|

R. 25, nr 1

13--18

PL

Autopiloty okrętowe można podzielić na konwencjonalne, zdolne jedynie do utrzymywania zadanego kursu, oraz zaawansowane, które dodatkowo mogą śledzić „ścieżkę” łączącą zadane punkty nawigacyjne na trasie statku. W artykule przedstawiono strukturę prototypowego autopilota statku zaimplementowanego w środowisku CPDev oraz wzory pozwalające wyznaczyć nastawy regulatora kursu (PID) oraz trasy (PI) w regulacji kaskadowej. Dla każdego z nich przyjęto pojedyncze parametry projektowe określające dynamikę zamkniętej pętli regulacji. Reguły te zastosowano w oprogramowaniu prototypu autopilota, stworzonego we współpracy z holenderską firmą projektującą systemy sterowania i wizualizacji dla statków.

EN

Ship autopilots can be divided into conventional, only capable of maintaining a given course, and advanced, which can additionally follow a “track” connecting the given navigation points along the ship’s route. The article presents the structure of the prototype autopilot of the ship implemented in the CPDev environment and the formulas allowing to determine the settings of the course controller (PID) and track controller (PI) in the cascade control. For each of them, individual design parameters were adopted to define the dynamics of the closed control loop. These rules were applied in the software of the autopilot prototype, created in cooperation with a Dutch company designing control and visualization systems for ships.

3

Optymalizacja wzmocnienia obserwatora Luenbergera w układzie predykcyjnego sterowania systemem aktywnego zawieszenia

Maślak Grzegorz, Orłowski Przemysław

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2021

|

R. 25, nr 2

5--10

PL

Układy sterowania wykorzystujące regulatory predykcyjne bardzo często wymagają wprowadzenia do ich struktury mechanizmów umożliwiających estymację niedostępnego pomiarowo stanu obiektu. Zależnie od przypadku nieosiągalne mogą być informacje o różnej liczbie zmiennych stanu. Szeroko stosowanymi układami pozwalającymi na uzyskanie niezbędnych informacji o stanie obiektu są obserwator Luenbergera oraz różnego typu filtry Kalmana. Autorzy proponują metodę syntezy obserwatora Luenbergera opartą na optymalizacji wzmocnienia owego obserwatora, przy czym wyznacznik jakości uzyskanego wzmocnienia wykorzystywanego przez optymalizator stanowi ogólna jakość regulacji układu sterowania z regulatorem predykcyjnym. Opracowana metoda pozwala na uzyskanie, z punktu widzenia przyjętego kryterium, obserwatora o właściwościach lepszych niż analogiczny układ, którego syntezę przeprowadzono przy wykorzystaniu równania Sylvestera oraz klasycznego filtru Kalmana, mimo występowania zakłóceń. Metoda zaprezentowana zostanie na przykładzie układu predykcyjnego sterowania systemem aktywnego zawieszenia.

EN

MPC Driven control systems very often are requiring the introduction of a mechanism predicting the state of the object unavailable for measurements. Depending on the case, a different number of state variables will be unobtainable. Widely used systems to obtain essential data of the condition of an object are Luenberger state observer and different types of Kalman filters. The authors propose a new method of Luenberger observer synthesis based on Luenberger gain optimization using performance index corresponding to generalized system performance. The developed method allows us to obtain better-performing observer from the point of view of the adopted criterion, compared to similar estimators derived from the Sylvester equation and classic Kalman filters, even despite the occurrence of disturbances. The developed method will be presented on an example of an active suspension system with MPC.

4

Design of optimal state feedback controller with observer for multidimensional electrical system

Piotrowski Robert, Szafrański Maciej, Żuk Konrad

Przegląd Elektrotechniczny

|

2020

|

R. 96, nr 5

79--83

EN

From the control point of view, two-input-two-output RC electrical system is a linear and multidimensional system. In this paper, integral control and closed-loop observer are verified whether they can be used and designed. To verify this, Kalman tests are made. These structures are presented and discussed. Integral Control is tested with some base disturbances impact and checked whether it can handle them. The estimated values from the observer are compared with the original states. Simulation tests and real tests of control systems are presented.

PL

Z punktu widzenia sterowania, system elektryczny RC z dwoma wejściami i dwoma wyjściami jest systemem liniowym i wielowymiarowym. W artykule zaprojektowano sterowanie całkujące tym system wraz z obserwatorem dołączonym do układu regulacji. W pracy wykorzystano obserwator Kalmana. Przedstawiono testy symulacyjne i testy wykonanego systemu regulacji.

5

Distributed fault estimation of multi-agent systems using a proportional-integral observer: A leader-following application

Farrera Beltrán, López-Estrada Francisco-Ronay, Chadli Mohammed, Valencia-Palomo Guillermo, Gómez-Peñate Samuel

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2020

|

Vol. 30, no. 3

551--560

EN

This paper proposes a methodology for observer-based fault estimation of leader-following linear multi-agent systems subject to actuator faults. First, a proportional-integral distributed fault estimation observer is developed to estimate both actuator faults and states of each follower agent by considering directed and undirected graph topologies. Second, based on the proposed quadratic Lyapunov equation, sufficient conditions for the asymptotic convergence of the observer are obtained as a set of linear matrix inequalities. Finally, a numerical example is provided to illustrate the proposed approach.

6

Bezczujnikowe sterowanie wolnoobrotowym silnikiem PMSM z kompensacją momentu zaczepowego

Guziński J., Łuksza K., Morawiec M., Strankowski P., Krzemiński Z.

Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej

|

2018

|

Nr 60

27--32

PL

W pracy przedstawiono propozycję rozwiązania problemu bezczujnikowego sterowania wolnoobrotową maszyną synchroniczną z magnesami trwałymi PMSM. Przedstawiono silnik PMSM, który zastosowano w stanowisku badawczym. Omówiono problem występowania tętnień momentu napędowego wynikający głównie ze znacznego momentu zaczepowego. Pokazano rozwiązanie kompensujące tętnienia momentu napędowego w silniku PMSM. Przygotowano procedurę startową układu regulacji prędkości pozwalającą na uruchomienie napędu bez czujników prędkości i położenia. Do sterowania silnikiem użyto metodę sterowania polowo zorientowanego z regulatorami PI prądów stojana w osiach dq. Przedstawiono zależności nowej, prostszej wersji obserwatora stanu. Pokazano wyniki eksperymentów potwierdzających poprawne działanie napędu.

EN

The paper presents a possible implementation of a sensorless low speed permanent magnet synchronous machine (PMSM) control. The test setup for this purpose consists of an individual and programmable back-to-back voltage inverter and a PMSM with nominal power of 12 kW and nominal speed of 600 rpm. The impact of cogging torque oscillations is identified, which cause significant problems in the implementation of a Field Oriented Control for low speed PMSM. In order to handle this torque oscillation problem a compensation method is proposed as well. A start-up procedure for the control system was implemented that allows a motor start without any rotor angle and speed sensors. The presented control method is based on the Field Oriented Control with PI stator current controllers in dq axes. Furthermore, the equations of the applied state observer are shown. The observer estimates all of the control variables necessary using phase current measurement and the information of the desired stator voltage. All theoretical assumptions are verified with experimental results, which show the proper operation of the low speed PMSM drive.

7

DSP implementation of state observers for electrical drive with elastic coupling

Łuczak D., Wójcik A.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2016

|

R. 92, nr 5

100--105

PL

W pracy przedstawiono wyniki implementacji trzech dyskretnych metod estymacji wektora stanu układu dynamicznego – obserwatora Luenbergera, filtru Kalmana i estmatora neuronowego. Implementacji dokonano w języku C++, w środowisku VisualDSP 5.0, przy założeniu wykorzystania algorytmów do obserwacji stanu części mechanicznej napędu elektrycznego, charakteryzującego się sprężystym połaczeniem z maszyną roboczą. Wykorzystano technikę programowania obiektowego.

EN

Article presents the results of implementation of three discrete methods of estimation of the state vector of the dynamic system - Luenberger observer, Kalman filter and neural network estimator. Implementation was done in C ++, in an VisualDSP 5.0 environment, assuming the use of algorithms to observe the state of the mechanical part of the electric drive, characterized by a elastic connection with the working machine. Autors had used object-oriented programming technique.

8

State estimation for miso non-linear systems in controller canonical form

Schwaller B., Ensminger D., Dresp-Langley B., Ragot J.

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2016

|

Vol. 26, no. 3

569--583

EN

We propose a new observer where the model, decomposed in generalized canonical form of regulation described by Fliess, is dissociated from the part assuring error correction. The obtained stable exact estimates give direct access to state variables in the form of successive derivatives. The dynamic response of the observer converges exponentially, as long as the nonlinearities are locally of Lipschitz type. In this case, we demonstrate that a quadratic Lyapunov function provides a number of inequalities which guarantee at least local stability. A synthesis of gains is proposed, independent of the observation time scale. Simulations of a Düffing system and a Lorenz strange attractor illustrate theoretical developments.

9

Wpływ dodatkowych sprzężeń zwrotnych na tłumienie drgań skrętnych w układzie napędowym z połączeniem sprężystym o dużej dynamice

Muszyński R., Paul P.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2014

|

R. 90, nr 4

53--58

PL

Artykuł dotyczy tłumienia oscylacji spowodowanych przez elastyczne połączenie w układzie napędowym z silnikiem synchronicznym o magnesach trwałych o dużej dynamice, w strukturach z dodatkowymi sprzężeniami zwrotnymi od zmiennych stanu. Przeprowadzono porównawcze badania symulacyjne tych struktur. Otrzymane wyniki badań symulacyjnych zweryfikowano na stanowisku laboratoryjnym, w którym układ sterowania zrealizowano przy wykorzystaniu procesora sygnałowego.

EN

The paper deals with oscilations damping caused through elastic joint in the high dynamics drive system using structures with additional feedback based on state variables. Permanent magnet synchronous motor (PMSM) is used in this drive. Comparative simulation studys of discussed structures were demonstrated. The results were verified by the laboratory experiments, with control system realised in digital signal procesor.

10

Analiza kosztów obliczeń wybranych wariantów zrównoleglenia algorytmu rozwiązywania równań różniczkowych w obliczeniach obserwatora stanu

Gardecki A.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2014

|

R. 90, nr 2

205--208

PL

W artykule przedstawiono porównanie wydajności obliczeniowej procedury BGKODE_DSP służącej do rozwiązywania układów równań różniczkowych zwyczajnych (ODE) w obliczeniach równoległych na przykładzie obliczeń obserwatora stanu. Modyfikacje sposobu realizacji obliczeń w celu minimalizacji liczby punktów synchronizacji przyczyniły się do wzrostu jej wydajności obliczeniowej.

EN

This paper presents a performance analysis the BGKODE_DSP routine used to solve systems of ordinary differential equations (ODE) in the calculation of parallel computation on the example of a state observer. Modifications to the calculation method of execution in order to minimize the number of synchronization points contributed to the growth of its computational efficiency.

11

Particle Filter in State Vector Estimation Problem for Power System

Kozierski P., Lis M., Ziętkiewicz J.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2014

|

R. 18, nr 1

76--81

EN

Particle Filter is a tool, which has been used more frequently over the years. Calculations with using Particle Filter methods are very versatile (in comparison to the Kalman Filter), which can be used in high complex and nonlinear problems. Example of such a problem is the power system, where Particle Filter is used to state estimation of network parameters based on measurements. Paper presents theoretical basis regarding Particle Filter and power system state estimation. Results of experiment have shown that Particle Filter usually gives better outcome comparing to the Weighted Least Squares method. In extension Multi Probability Density Function Particle Filter is proposed, which improves obtained results so that they are always better than Weighted Least Squares method.

PL

Filtr cząsteczkowy jest narzędziem, które z roku na rok jest coraz chętniej wykorzystywane. Dużą zaletą obliczeń wykorzystujących metody filtru cząsteczkowego jest ich duża uniwersalność - w przeciwieństwie do filtru Kalmana mogą być stosowane nawet w bardzo skomplikowanych i silnie nieliniowych obiektach. Przykładem takiego układu jest sieć elektroenergetyczna, a problem, który został rozwiązany przy wykorzystaniu metody filtru cząsteczkowego to estymacja stanu sieci na podstawie pomiarów. W artykule przedstawiono podstawy teoretyczne dotyczące filtrów cząsteczkowych oraz estymacji stanu w sieci elektroenergetycznej. Przedstawiono także wyniki symulacji porównujących wyniki estymacji wykorzystujących zarówno standardową metodę, jak i metodę filtru cząsteczkowego. W wyniku przeprowadzonego doświadczenia stwierdzono, że zaproponowana metoda estymacji stanu w układzie jest na ogół lepsza od standardowej metody WLS (ważonych najmniejszych kwadratów). W rozszerzeniu zaproponowano filtr cząsteczkowy złożony z kilku funkcji gęstości prawdopodobieństwa, który polepsza estymację wektora stanu. Dzięki zastosowaniu algorytmu otrzymywane wyniki są zawsze lepsze od metody ważonych najmniejszych kwadratów.

12

Disturbance modeling and state estimation for offset-free predictive control with state-space process models

Tatjewski P.

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2014

|

Vol. 24, no. 2

313--323

EN

Disturbance modeling and design of state estimators for offset-free Model Predictive Control (MPC) with linear state-space process models is considered in the paper for deterministic constant-type external and internal disturbances (modeling errors). The application and importance of constant state disturbance prediction in the state-space MPC controller design is presented. In the case with a measured state, this leads to the control structure without disturbance state observers. In the case with an unmeasured state, a new, simpler MPC controller-observer structure is proposed, with observation of a pure process state only. The structure is not only simpler, but also with less restrictive applicability conditions than the conventional approach with extended process-and-disturbances state estimation. Theoretical analysis of the proposed structure is provided. The design approach is also applied to the case with an augmented state-space model in complete velocity form. The results are illustrated on a 2 x 2 example process problem.

13

State estimation for a class of nonlinear systems

Schwaller B., Ensminger D., Dresp-Langley B., Ragot J.

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2013

|

Vol. 23, no. 2

383--394

EN

We propose a new type of Proportional Integral (PI) state observer for a class of nonlinear systems in continuous time which ensures an asymptotic stable convergence of the state estimates. Approximations of non-linearity are not necessary to obtain such results, but the functions must be, at least locally, of the Lipschitz type. The obtained state variables are exact and robust against noise. Naslin’s damping criterion permits synthesizing gains in an algebraically simple and efficient way. Both the speed and damping of the observer response are controlled in this way. Model simulations based on a Sprott strange attractor are discussed as an example.

14

Właściwości dyskretnego modelu napędu ze sprężystością w części mechanicznej oraz z regulatorem i obserwatorem stanu

Masalski C., Muszyński R.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2012

|

R. 88, nr 4b

151-157

PL

Przedstawiono zagadnienie dyskretnego modelowania napędu z elastycznym połączeniem silnika z obciążeniem, zawierającego w części sterującej regulator i obserwator stanu. Analizuje się dokładność modelowania i symulacji dla dużej i małej dynamiki napędu wyrażającej się częstotliwością rezonansową w części mechanicznej o wartości 17,53 Hz i 124,6 Hz. Dla obydwu przypadków bada się pracę modelu układu otwartego i zamkniętego oraz pracę obserwatora a także wpływ okresu próbkowania i pominięcia opóźnień przy projektowaniu układu regulacji na pracę modelu. Są rekomendacje odnoszące się do wyboru właściwego kroku próbkowania modelu dyskretnego napędu.

EN

The problems of discrete modeling of the drive with elastic coupling the motor and load, containing the state controller and observer in the control structure. The accuracy of modeling and simulation is analyzed for high and low dynamic drive, i. e. for frequency of resonance in the mechanical part equal to 17,53 Hz and 124,6 Hz. For both cases the operation of the model of open- and close-loop system and observer is tested as well as influence of the sampling period and neglecting of the time-delay at designing the controller on the model operation is analyzed. The recommendations related to the choice of the proper sampling period for discrete-time model of the drive are given.

15

Infinite-dimensional Sylvester equations: basic theory and application to observer design

Emirsajłow Z.

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2012

|

Vol. 22, no. 2

245-257

EN

This paper develops a mathematical framework for the infinite-dimensional Sylvester equation both in the differential and the algebraic form. It uses the implemented semigroup concept as the main mathematical tool. This concept may be found in the literature on evolution equations occurring in mathematics and physics and is rather unknown in systems and control theories. But it is just systems and control theory where Sylvester equations widely appear, and for this reason we intend to give a mathematically rigorous introduction to the subject which is tailored to researchers and postgraduate students working on systems and control. This goal motivates the assumptions under which the results are developed. As an important example of applications we study the problem of designing an asymptotic state observer for a linear infinite dimensional control system with a bounded input operator and an unbounded output operator.

16

Wpływ implementacji modelu przejścia i modelu pomiarowego na działanie filtru cząsteczkowego

Kozierski P.

Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska

|

2012

|

nr 3

54-57

PL

W artykule przedstawiono wpływ różnych realizacji modelu przejścia oraz modelu pomiarowego na działanie filtru cząsteczkowego. Zaproponowano przy tym kilka metod aproksymacji tych warunkowych funkcji gęstości prawdopodobieństwa.

EN

The results of different implementations of system model and measurement model for particle filter are presented in the paper. Several approximation methods for those conditional probability density functions are proposed.

17

Bezczujnikowe sterowanie generatorem klatkowym w stanach lotnego startu elektrowni wiatrowej

Szewczyk J., Adamowicz M., Krzemiński Z.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2011

|

R. 87, nr 1

159-164

PL

Elektrownie wiatrowe pracujące na sieć i wyposażone w przekształtniki dwukierunkowe AC-DC-AC, dzięki zastosowaniu generatorów indukcyjnych klatkowych mogą zapewniać efektywne generowanie energii w szerokim zakresie zmian wiatru. W artykule przedstawiono analizę lotnego startu elektrowni wiatrowej z generatorem klatkowym i cyfrowym układem sterowania. Przedstawiono wyniki symulacji lotnego startu generatora klatkowego w układzie ze sterowaniem skalarnym i czujnikiem prędkości o niskiej rozdzielczości, wykorzystywanym w elektrowni do kontroli przekładni, oraz stan przejściowy po załączeniu bezczujnikowego układu regulacji ze sterowaniem multiskalarnym.

EN

Wind energy conversion systems (WECS) with cage induction generators and full-scale AC-DC-AC converters connected to grid have many advantages, i.e. wide wind speed range of operation. The induction generator control needs a particular starting procedure. On-the-fly start of induction generator is discussed in present paper. Simulations of the scalar control with low resolution speed sensor during start-up are presented. Sensorless multiscalar control of induction generator is proposed and verified by simulations.

18

Observer-based fault-tolerant control against sensor failures for fuzzy systems with time delays

Tong S., Yang G., Zhang W.

International Journal of Applied Mathematics and Computer Science

|

2011

|

Vol. 21, no 4

617-627

EN

This paper addresses the problems of robust fault estimation and fault-tolerant control for Takagi-Sugeno (T-S) fuzzy systems with time delays and unknown sensor faults. A fuzzy augmented state and fault observer is designed to achieve the system state and sensor fault estimates simultaneously. Furthermore, based on the information of on-line fault estimates, an observer-based dynamic output feedback fault-tolerant controller is developed to compensate for the effect of faults by stabilizing the resulting closed-loop system. Sufficient conditions for the existence of both a state observer and a fault-tolerant controller are given in terms of linear matrix inequalities. A simulation example is given to illustrate the effectiveness of the proposed approach.

19

Zastosowanie rozszerzonego obserwatora stanu i parametrów do wykrywania uszkodzeń uzwojenia wirnika oraz stojana silnika indukcyjnego

Kowalski C. T., Wierzbicki R.

Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe

|

2009

|

Nr 84

65-69

EN

In this paper possibility of application the extended state observer algorithm to rotor and stator fault detection of induction motor. The induction motor condition is analyzed using estimated rotor or stator resistance. The motor mathematical model and algorithm of extended observer are presented. Rotor and stator resistance as a additional observer element are selected. The simulations showed high accuracy and fast response of extended observer algorithm. The experimental proved theoretical assumption and demonstrated extended state observer suitability to induction motor rotor and stator faults detection.

20

Badania porównawcze wybranych procedur numerycznego rozwiązywania równań różniczkowych używanych w układach czasu rzeczywistego

Gardecki A., Macek-Kamińska K.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2008

|

R. 84, nr 11

322-325

PL

W artykule porównano wybrane procedury numerycznego całkowania układów równań różniczkowych w zakresie wpływu na wybrane wskaźniki jakości działania układu napędowego. Zaproponowana procedura BGKODE_DSP realizuje wielokrokowy algorytm typu predyktor-korektor. Porównania dokonano z popularnymi procedurami jednokrokowymi używanymi w układach sterowania. Badania wykonano na przykładzie obliczeń układu obserwatora prędkości kątowej używanego w układzie sterowania silnika asynchronicznego z wykorzystaniem metody DTC.

EN

The paper presents comparison of selected numerical integration methods on example of angular speed observer computations. In order to compare numerical integration methods, two steering quality indicators has been proposed. The BGKODE_DSP routine, which use predictor-corrector method, has been proposed. The comparison has been made between BGKODE_DSP routine and popular one-step methods used in real-time systems. Researches has been carried out on drive system with induction motor using DTC method.