Ograniczanie wyników
Czasopisma help
Autorzy help
Lata help
Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 160

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 8 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  sterowanie optymalne
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 8 next fast forward last
EN
The robustness to topological perturbations in geometrical domains filled by a fluid flowing in Stokes-Darcy regime is considered. The cost functional is given by the energy dissipation in the fluid. The topological perturbation is carried out by the nucleation of an infinitesimal circular obstacle, which can be considered as a small measurement device. Our approach is based on the topological derivative method, which has been previously employed in the shape and topology optimization problems. The topological derivative (TD) measures the sensitivity of a given shape functional with respect to topological domain perturbations. The TD is used to determine the location of the small device placement, through a distributed control problem. By taking into account the effect of the disturbance term or uncertain input data in the TD expression, the problem of robustness to topological perturbation for the energy functional can be formulated as a minimax optimization problem with a pointwise observation. Numerical examples illustrate the efficiency of the proposed topological derivative method.
EN
Discrete mechanics and optimal control (DMOC) is a numerical optimal control framework capable of solving robot trajectory optimization problems. This framework has advantages over other direct collocation and multiple-shooting schemes. In particular, it works with a reduced number of decision variables due to the use of the forced discrete Euler-Lagrange (DEL) equation. Also, the transcription mechanism inherits the numerical benefits of variational integrators (i.e., momentum and energy conservation over a long time horizon with large time steps). We extend the benefits of DMOC to solve trajectory optimization problems for highly articulated robotic systems. We provide analytical evaluations of the forced DEL equation and its partial differentiation with respect to decision variables. The Lie group formulation of rigid-body motion and the use of multilinear algebra allow us to efficiently handle sparse tensor computations. The arithmetic complexity of the proposed strategy is analyzed, and it is validated by solving humanoid motion problems.
PL
Pomieszczenia w budynkach użyteczności publicznej charakteryzują się występującymi naprzemiennie okresami wykorzystywania oraz niewykorzystywania tych pomieszczeń, wynikającymi z godzin nocnych oraz przeplatania się dni roboczych oraz wolnych od pracy. W artykule przedstawiono pomiary zużycia energii cieplnej w wybranym pomieszczeniu biurowym oraz utworzono termiczny model matematyczny pomieszczenia ogrzewanego instalacją centralnego ogrzewania. Opisano zależności mocy cieplnej pobieranej przez pomieszczenie w funkcji temperatury wewnętrznej i zewnętrznej dla stanu ustalonego oraz w postaci dwuczłonowej transmitancji opisującej zależność temperatury wewnętrznej od temperatury zewnętrznej i mocy kaloryfera. Zaproponowano algorytm sterowania grzejnikiem zapewniający utrzymanie komfortu termicznego w pomieszczeniu w godzinach pracy przy jednoczesnym oszczędzaniu energii w okresach, gdy w pomieszczeniu nie pracują ludzie. Oszczędzanie energii odbywa się przez obniżenie temperatury w pomieszczeniu. Przywracanie komfortu termicznego wykorzystuje matematyczny model pomieszczenia, dzięki któremu można symulacyjnie obliczyć godzinę powtórnego włączenia ogrzewania w celu odzyskania temperatury komfortu termicznego na zadaną godzinę. Bazując na opracowanych modelach opisano metodę szacowania uzyskanych oszczędności wynikających z obniżania temperatury wewnątrz pomieszczenia w okresach, w których nie przebywają w nim ludzie. Oszczędności obliczane są jako różnica energii dostarczonej do pokoju w hipotetycznej, obliczonej na podstawie modelu matematycznego pomieszczenia, sytuacji braku obniżania temperatury oraz rzeczywistej, zmierzonej energii dostarczonej do pokoju. Uzyskane w sezonie grzewczym 2023/2024 wyniki wskazują możliwość oszczędności energii cieplnej na poziomie 20-30%.
EN
Rooms in public buildings are characterized by alternating periods of use and non-use of these rooms, resulting from the limited number of working periods and the alternation of working and non-working days. The article presents measurements of thermal energy consumption in a selected office room and creates a thermal mathematical model of a room heated by a central heating. The dependences of the heat power consumed by the room as a function of the internal and external temperature for a steady state are given. Also a two-part transfer function describing the relation of the indoor temperature on the outdoor temperature and the radiator power is described. A radiator control algorithm was proposed to ensure thermal comfort in the room during working hours while saving energy during periods when no people are present in the room. Energy is saved by lowering the room temperature. Restoring thermal comfort uses a mathematical model of the room, thanks to which it is possible to estimate in simulation the hour of turning the heating on again in order to regain the thermal comfort temperature for a given hour. Based on the developed models, a method was developed and described for estimating the savings resulting from lowering the temperature inside the room during periods when no people are present in it. Savings are calculated as the difference between the energy supplied to the room in a hypothetical situation of no temperature reduction, calculated on the basis of a mathematical model of the room, and the actual, measured energy supplied to the room. The results obtained in the 2023/2024 heating season indicate the possibility of achieving from 20% to 30% thermal energy savings.
EN
Safety-critical and mission-critical systems are often sensitive to functional degradation at the system or component level. Such degradation dynamics are often dependent on system usage (or control input), and may lead to significant losses and a potential system failure. Therefore, it becomes imperative to develop control designs that are able to ensure system stability and performance whilst mitigating the effects of incipient degradation by modulating the control input appropriately. In this context, this paper proposes a novel approach based on an optimal control theory framework wherein the degradation state of the system is considered in the augmented system model and estimated using sensor measurements. Further, it is incorporated within the optimal control paradigm leading to a control law that results in deceleration of the degradation rate at the cost of system performance whilst ensuring system stability. To that end, the speed of degradation and the state of the system in discrete time are considered to develop a linear quadratic tracker (LQT) and regulator (LQR) over a finite horizon in a mathematically rigorous manner. Simulation studies are performed to assess the proposed approach.
EN
The paper proposes a new model-based optimization approach to improve the clinical efficiency of compensatory insulin bolus treatment in diabetic patients, aiming to mitigate the consequences of diabetes. The most important contribution of this paper is a novel methodology for determining the optimal parameters of insulin treatment, namely the size and timing of insulin boluses, to effectively compensate for carbohydrate intake. This concept can be seen as the so-called optimal model-based bolus calculator. The presented theoretical framework deals with the problem of optimal disturbance rejection in impulsive systems by minimizing an integral quadratic cost function. The methodology considers a personalized empirical transfer function model with static gains and time constants as the only parameters assumed to be known, making the bolus calculator more straightforward to implement in clinical practice. Contrary to other techniques, the proposed methodology considers impulsive insulin administration in the form of boluses, which is more feasible than continuous infusion. In contrast to the conventional bolus calculator, the proposed algorithm allows for maximizing therapy performance by optimizing the relative time of insulin bolus administration with respect to carbohydrate intake. Another feature to highlight is that the solution of the optimization problem can be obtained analytically, hence no numerical iterative solvers are required. Additionally, the continuous-time domain approach allows for a much finer adjustments of the insulin administration timing compared to discrete-time models. The proposed approach was validated in an in-silico study, which demonstrated the importance of systematically determined insulin-carbohydrate ratio and the relative delay between disturbance and its compensation. The results showed that the proposed optimal bolus calculator outperforms the traditional suboptimal formula.
EN
In this paper, we derive the Pontryagin’s maximum principle for optimal control problems governed by nonlinear impulsive differential equations. Our method is based on Dubovitskii-Milyutin theory, but in doing so, we assumed that the linear variational impulsive differential equation around the optimal solution is exactly controllable, which can be satisfied in many cases. Then, we consider an example as an application of the main result. After that, we study the case when the differential equation is of neutral type. Finally, several possible problems are proposed for future research where the differential equation, the constraints, the time scale, the impulses, etc. are changed.
EN
We show a turnpike result for problems of optimal control with possibly nonlinear systems as well as pointwise-in-time state and control constraints. The objective functional is of integral type and contains a tracking term which penalizes the distance to a desired steady state. In the optimal control problem, only the initial state is prescribed. We assume that a cheap control condition holds that yields a bound for the optimal value of our optimal control problem in terms of the initial data. We show that the solutions to the optimal control problems on the time intervals [0, T] have a turnpike structure in the following sense: For large T the contribution to the objective functional that comes from the subinterval [T/2, T], i.e., from the second half of the time interval [0, T], is at most of the order 1/T. More generally, the result holds for subintervals of the form [r T,T], where r ∈ (0, 1/2) is a real number. Using this result inductively implies that the decay of the integral on such a subinterval in the objective function is faster than the reciprocal value of a power series in T with positive coefficients. Accordingly, the contribution to the objective value from the final part of the time interval decays rapidly with a growing time horizon. At the end of the paper we present examples for optimal control problems where our results are applicable.
EN
A lower and upper solution method is introduced for control problems related to abstract operator equations. The method is illustrated on a control problem for the Lotka-Volterra model with seasonal harvesting and applied to a control problem of cell evolution after bone marrow transplantation.
PL
W tym artykule rozważamy modele płaskich układów wieloczłonowych (UW) o strukturze otwartych łańcuchów kinematycznych (OŁK), które są identyfikowane z danych za pomocą regresji średniokwadratowej z regularyzacją. Modele tej klasy posiadają na ogół niepewne współczynniki lub zależne od stanu układu wyrażenia, które nie są obecne w nominalnym UW. Synteza sterowania optymalnego wykorzystująca zidentyfikowane układu z zastosowaniem metody adjoint może charakteryzować się utratą jakości i brakiem odporności. Nadrzędnym celem pracy jest dyskusja rezultatów związanych z optymalnym sterowaniem UW o strukturze OŁK, kiedy model użyty do syntezy sterowania jest identyfikowany z danych.
EN
In this paper, we consider data-driven models of planar open-loop multi-rigid-body systems, which are identified by using regularized regression. Such models may possess uncertain coefficients or additional state-dependent terms, which are not present in the nominal systems. This may cause performance issues and lack of robustness when the adjoint-based optimal control is applied. The primary importance of this paper is to discuss the results of optimal control of fully actuated, open-loop multi-rigid-body systems, when a model is identified from data.
EN
The article is devoted to the determination of the optimal transient process in the real system of anti-surge control of a gas pumping unit with a gas turbine drive. The literature review on this topic was carried out. The problem of optimal control of the controlled object was set on the basis of the Mayer problem for the corresponding higher-order function, the optimal transition process was constructed and the optimal trajectory of the transition process was determined taking into account the obstacles. The conclusions based on the results of the research were formulated.
PL
Artykuł poświęcony jest wyznaczeniu optymalnego procesu przejściowego w rzeczywistym układzie regulacji przeciwzakłóceniowej gazowego zespołu pompowego z napędem turbiną gazową. Dokonano przeglądu literatury na ten temat. Postawiono problem optymalnego sterowania obiektem sterowanym na podstawie problemu Mayera dla odpowiedniej funkcji wyższego rzędu, skonstruowano optymalny proces przejściowy oraz wyznaczono optymalną trajektorię procesu przejściowego z uwzględnieniem przeszkód. Sformułowano wnioski oparte na wynikach badań.
EN
The purpose of this work is a comparative study of three languages (environments) of optimization modeling: AMPL, Pyomo and JuMP. The comparison will be based on three implementations of an optimal discrete-time flood control problem formulated as a nonlinear programming problem. The codes for individual models and differences between them will be presented and discussed. Various aspects will be taken into account, e.g. simplicity and intuitiveness of implementation.
PL
Celem pracy jest badanie porównawcze trzech języków (środowisk) modelowania optymalizacyjnego: AMPL, Pyomo i JuMP. Porównanie jest oparte na trzech implementacjach zadania optymalnego sterowania falą powodziową z czasem dyskretnym, sformułowanego jako zadanie programowania nieliniowego. Przedstawione i omówione zostaną kody poszczególnych modeli oraz różnice między nimi. Uwzględnione zostaną różne aspekty, m.in. prostota i intuicyjność implementacji.
EN
Linear systems described by fractional differential equations (FDEs) with variable coefficients involving Riemann–Liouville and Caputo derivatives are examined in the paper. For these systems, a solution of the initial-value problem is derived in terms of the generalized Peano–Baker series and a time-optimal control problem is formulated. The optimal control problem is treated from the convex-analytical viewpoint. Necessary and sufficient conditions for time-optimal control similar to that of Pontryagin’s maximum principle are obtained. Theoretical results are supported by examples.
EN
The article presents four main chapters that allow you to formulate an optimization task and choose a method for solving it from static and dynamic optimization methods to single-criterion and multi-criteria optimization. In the group of static optimization methods, the methods are without constraints and with constraints, gradient and non-gradient and heuristic. Dynamic optimization methods are divided into basic - direct and indirect and special. Particular attention has been paid to multicriteria optimization in single-object approach as static and dynamic optimization, and multi-object optimization in game control scenarios. The article shows not only the classic optimization methods that were developed many years ago, but also the latest in the field, including, but not limited to, particle swarms.
PL
W artykule przedstawiono cztery główne rozdziały, które pozwalają sformułować zadanie optymalizacji i wybrać metodę jego rozwiązania, od metod optymalizacji statycznej i dynamicznej do optymalizacji jedno i wielokryterialnej. W grupie metod optymalizacji statycznej metody te są bez ograniczeń i z ograniczeniami, gradientowe i bez gradientowe oraz heurystycznie. Metody optymalizacji dynamicznej dzielą się na podstawowe - bezpośrednie i pośrednie oraz specjalne. Szczególną uwagę zwrócono na optymalizację wielokryterialną w podejściu do jednego obiektu jako optymalizację statyczną i dynamiczną oraz optymalizację wielu obiektów w scenariuszach sterowania rozgrywającego. Artykuł pokazuje nie tylko klasyczne metody optymalizacji, które zostały opracowane wiele lat temu, ale także najnowsze w tej dziedzinie, w tym między innymi metody roju cząstek.
EN
The paper concerns a strength optimization of continuous beams with variable cross-section. The continuous beams are subjected to a dead weight and a useful load, the six (seven) combinations of loads were analyzed. Optimal design problems in structural mechanics can by mathematically formulated as optimal control tasks. To solve the above formulated optimization problems, the minimum principle was applied. The paper is an introductory and survey paper of the treatment of realistically modelled optimal control problems from application in the structural mechanics. Especially those problems are considered, which include different types of constraints. The optimization problem is reduced to the solution of multipoint boundary value problems (MPBVP) composed of differential equations. Dimension of MPBVP is usually a large number, what produces numerical difficulties. Optimal control theory does not give much information about the control structure. The correctness of the assumed control structure can be checked after obtaining the solution of the boundary problem.
PL
Praca dotyczy optymalizacji wytrzymałościowej dźwigarów ciągłych trój-, cztero- i pięcioprzęsłowych o zmiennym dwuteowym przekroju poprzecznym. Dźwigary obciążone są ciężarem własnym i kombinacją obciążeń użytkowych (sześć lub siedem kombinacji). Deformacja dźwigara opisana jest przez układ równań różniczkowych z warunkami początkowymi i brzegowymi, ponadto do spełnienia pozostają wewnętrzne warunki brzegowe i warunki nieciągłości w pośrednich punktach podparcia. Rozważane są ograniczenia geometryczne, ograniczenia naprężeń i przemieszczeń. Jako funkcję celu wybrano objętość stali. Problemy optymalnego kształtowania formułowane są jako zadania teorii sterowania. Do rozwiązania zadań zaproponowano zasadę minimum. Problem optymalizacji redukuje się do rozwiązania wielopunktowego problemu brzegowego (WPPB) dla układu równań różniczkowych. Wymiar WPPB jest zwykle duży, co wymaga pokonania trudności numerycznych. Teoria sterowania nie dostarcza bowiem informacji o strukturze optymalnego rozwiązania dla której problem jest zbieżny. W pracy struktura sterowania opisuje kolejność występowania przedziałów i punktów z aktywnymi ograniczeniami. Poprawne przyjęcie tej struktury w rozwiązanych problemach jest zasadniczym osiągnięciem pracy. Uzyskane i prezentowane na wykresach wybrane zmienne stanu, zmienne sprzężone, zmienne decyzyjne, funkcje Hamiltona potwierdzają spełnienie warunków koniecznych optymalizacji.
15
Content available Transient flow in gas networks: Traveling waves
EN
In the context of gas transportation, analytical solutions are helpful for the understanding of the underlying dynamics governed by a system of partial differential equations. We derive traveling wave solutions for the one-dimensional isothermal Euler equations, where an affine linear compressibility factor is used to describe the correlation between density and pressure. We show that, for this compressibility factor model, traveling wave solutions blow up in finite time. We then extend our analysis to networks under appropriate coupling conditions and derive compatibility conditions for the network nodes such that the traveling waves can travel through the nodes. Our result allows us to obtain an explicit solution for a certain optimal boundary control problem for the pipeline flow.
EN
A deterministic mathematical model of the Middle East respiratory syndrome (MERS) disease is introduced. Medical masks, supportive care treatment and a government campaign about the importance of medical masks will be involved in the model as time dependent variables. The problem is formulated as an optimal control one to minimize the number of infected people and keep the intervention costs as low as possible. Assuming that all control variables are constant, we find a disease free equilibrium point and an endemic equilibrium point explicitly. The existence and local stability criteria of these equilibria depend on the basic reproduction number. A sensitivity analysis of the basic reproduction number with respect to control parameters tells us that the intervention on medical mask use and the campaign about the importance of medical masks are much more effective for reducing the basic reproduction number than supportive care intervention. Numerical experiments for optimal control problems are presented for three different scenarios, i.e., a scenario of different initial conditions for the human population, a scenario of different initial basic reproduction numbers and a scenario of different budget limitations. Under budget limitations, it is much better to implement the medical mask intervention in the field, rather than give supportive care to control the spread of the MERS disease in the endemic prevention scenario. On the other hand, the medical mask intervention should be implemented partially together with supportive care to obtain the lowest number of infected people, with the lowest cost in the endemic reduction scenario.
EN
The paper presents conceptual provisions for the construction of invariant multi-frequency piezoelectric resonance devices with a predictive reference model. The law of the optimal control of the system in real time is formulated, aimed at minimizing energy costs to ensure the trajectory of the system. The results of piezoelectric resonance system mathematical modelling in the conditions of temperature and vibration perturbations are presented.
PL
W artykule przedstawiono koncepcyjne zasady konstruowania niezmiennych wieloczęstotliwościowych piezoelektrycznych urządzeń z predykcyjnym modelem odniesienia. Zostało sformułowane prawo optymalnego sterowania systemem w czasie rzeczywistym, aby przy minimalnych stratach energii zapewnić trajektorię ruchu systemu. Przedstawiono wyniki matematycznego modelowania układu piezorezonansowego w warunkach zaburzeń temperatury i drgań.
PL
W artykule opisano sześć spośród dziewięciu przedstawionych metod wyznaczania bezpiecznej trajektorii statku w sytuacji mijania się na morzu ze spotkanymi statkami. Badaniom symulacyjnym, na przykładzie nawigacyjnej sytuacji mijania się z 18 spotkanymi statkami, poddano algorytmy: wieloetapowej gry pozycyjnej niekooperacyjnej i kooperacyjnej, wielokrokowej gry macierzowej niekooperacyjnej i kooperacyjnej, programowania dynamicznego z neuronowymi ograniczeniami stanu oraz programowania liniowego. Dla każdego z algorytmów porównano bezpieczne trajektorie statku w warunkach dobrej i ograniczonej widzialności na morzu.
EN
The paper describes six of the nine kinds of methods for determining safe trajectory of the ship passing the encountered ships at sea. Simulation research on the example of the navigation situation, the passing of 18 ships have encountered, were algorithms: multi-stage positional game non-cooperative and cooperative, multi-step matrix game non-cooperative and cooperative, dynamic programming with neural state constraints and linear programming. For each of the algorithms compared safe ship trajectories in conditions of good and restricted visibility at sea.
19
Content available remote Optimal design of structural elements as a control theory problem
EN
In the paper an application of the maximum principle to designing a cross section of a still frame under several loading schemes is presented. The optimal height of the web under minimum volume of still as a cost function is determined. In particular the implicit and explicit conditions of state variables at characteristic points of axis of symmetry under different loading schemes are presented.
PL
W artykule przedstawiono zastosowanie zasady maksimum w wymiarowaniu przekroju poprzecznego stalowej ramy poddanej wielu stanom obciążenia, polegającego na wyznaczeniu optymalnej, ze względu na minimum objętości stali, wysokości środnika. Szczegółowo przedstawiono jawne i uwikłane warunki zmiennych stanu w punktach charakterystycznych oraz w osi symetrii, a także sformułowania prowadzące do uwzględnienia kombinacji obciążeń.
PL
W 100 rocznicę urodzin uchwałą Zarządu Głównego Polskiego Towarzystwa Elektrotechniki Teoretycznej i Stosowanej (z dnia 12 grudnia 2016 roku), profesor Władysław Pełczewski został uznany przez polskich elektryków za Patrona Roku 2017. Profesor Władysław Pełczewski pracował na Wydziale Elektrycznym Politechniki Łódzkiej (obecnie Wydział Elektrotechniki, Elektroniki, Informatyki i Automatyki) od października 1945 roku. Pracę w Politechnice Łódzkiej rozpoczął jeszcze jako student obejmując stanowisko młodszego asystenta w katedrze Maszyn Elektrycznych i Transformatorów zorganizowanej przez prof. Bolesława Dubickiego. Przeszedł wszystkie szczeble kariery naukowej. Profesor Władysław Pełczewski był wybitnym naukowcem i inżynierem w dziedzinie automatyki i elektrotechniki. Jego zainteresowania naukowe dotyczą zagadnień związanych z maszynami elektrycznymi, automatyzacją napędu elektrycznego oraz z teorią i zastosowaniem automatyki ze szczególnym uwzględnieniem sterowania optymalnego obiektów poddanych zakłóceniom zewnętrznym, zmianom parametrów i ograniczeniom. Był twórcą łódzkiej szkoły naukowej automatyki napędów elektrycznych, a jego osiągnięcia naukowe są znane i cenione w kraju i za granicą. Wyniki swoich prac przedstawiał jako visiting professor na uniwersytetach w Tuluzie, Rzymie, Bolonii, Siegen, Paryżu, Grenoble, Padwie, Darmstadt, Monachium, Zurychu, Mediolanie, Sztokholmie, Glasgow i Delft.
EN
On the 100th anniversary of his birth, Professor Władysław Pełczewski was recognized by polish electricians and the Board of the Polish Society of Theoretical and Applied Electrical Engineering (resolution of December 12, 2016 ) as the patron of the year 2017. Professor Władysław Pełczewski worked at the Faculty of Electrical Engineering of the Lodz University of Technology (now the Faculty of Electrical Engineering, Electronics, Computer Science and Automation) since October 1945. He began his work at the Lodz University of Technology as a student, taking up the position of junior assistant in the Chair of Electrical Machines and Transformers organized by prof. Boleslaw Dubicki. He has gone through all the levels of a scientific career. Professor Władysław Pełczewski was a eminent scientist and engineer in the field of automation and electrical engineering. His research interests included electrical machines, electrical automation and the theory and application of automatic control with particular focus on optimal control of plants with external disturbances, constraints and changes in parameters. He was the creator of the Lodz school of automatic control of electrical drives and his scientific achievements are known and valued in Poland and throughout the world. He presented his work as visiting professor at universities in Toulouse, Rome, Bologna, Siegen, Paris, Grenoble, Padua, Darmstadt, Munich, Zurich, Milan, Stockholm, Glasgow and Delft.
first rewind previous Strona / 8 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.