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Osservatori per sistemi a commutazione: sviluppo metodologico e applicazione ad un modello fisico con tre serbatoi Università degli Studi di Cagliari Facoltà

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Presentazione sul tema: "Osservatori per sistemi a commutazione: sviluppo metodologico e applicazione ad un modello fisico con tre serbatoi Università degli Studi di Cagliari Facoltà"— Transcript della presentazione:

1 Osservatori per sistemi a commutazione: sviluppo metodologico e applicazione ad un modello fisico con tre serbatoi Università degli Studi di Cagliari Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica Tesi di Laurea Relatore: Prof. Alessandro Giua Laureando: Stefano Salis Anno Accademico 2007/ Febbraio 2009

2 Università degli studi di Cagliari Tesi di Laurea Osservatori per sistemi a commutazione 24 Febbraio 2009Stefano Salis2 Sommario Introduzione Sistema a tre serbatoi Identificazione del sistema a tre serbatoi Osservatore dello stato discreto Conclusioni

3 Università degli studi di Cagliari Tesi di Laurea Osservatori per sistemi a commutazione 24 Febbraio 2009Stefano Salis3 Introduzione Sistema ibrido: Un sistema il cui comportamento viene descritto mediante un modello che unisce dinamiche ad avanzamento temporale con dinamiche ad eventi discreti. Sistema a commutazione autonomo: Un sistema dinamico costituito da un numero finito di sottosistemi a tempo continuo che commutano tra di essi a causa di un insieme di eventi non controllabili che avvengono a istanti sconosciuti.

4 Università degli studi di Cagliari Tesi di Laurea Osservatori per sistemi a commutazione 24 Febbraio 2009Stefano Salis4 Introduzione Osservazione dello Stato: L'osservatore di stato è un sistema dinamico che modella un sistema reale con lo scopo di stimarne l'evoluzione di stato. Bibliografia: Di Benedetto M.D., S. Di Gennaro e A. DInnocenzo, Discrete State Observability of Hybrid Systems, International Journal of Robust and Nonlinear Control, 2008; Li L., Wang W., Zhou D. e Liu K., Robust state estimation and fault diagnosis for uncertain hybrid nonlinear systems, Science Direct - Nonlinear analysis: Hybrid systems, 2007.

5 Università degli studi di Cagliari Tesi di Laurea Osservatori per sistemi a commutazione 24 Febbraio 2009Stefano Salis5 Obiettivi della Tesi Progettare un osservatore dello stato discreto per sistemi a commutazione autonomi non-lineari noto lo stato continuo del sistema. Applicare losservatore proposto a un sistema fisico con tre serbatoi: Identificazione del sistema fisico. Estendere il problema dellosservazione anche allo stato continuo ipotizzando che questo non sia direttamente misurabile.

6 Università degli studi di Cagliari Tesi di Laurea Osservatori per sistemi a commutazione 24 Febbraio 2009Stefano Salis6 Sommario Introduzione Sistema a tre serbatoi Identificazione del sistema a tre serbatoi Osservatore dello stato discreto Conclusioni

7 24 Febbraio 2009Stefano Salis7 Sistema a tre serbatoi Università degli studi di Cagliari Tesi di Laurea Osservatori per sistemi a commutazione Upper Tank Middle Tank Lower Tank Riserva dacqua Valvola controllataValvola manuale Pompa in continua

8 Università degli studi di Cagliari Tesi di Laurea Osservatori per sistemi a commutazione 24 Febbraio 2009Stefano Salis8 Sommario Introduzione Sistema a tre serbatoi Identificazione del sistema a tre serbatoi Osservatore dello stato discreto Conclusioni

9 24 Febbraio 2009Stefano Salis9 Identificazione del Sistema a tre serbatoi Schema Università degli studi di Cagliari Tesi di Laurea Osservatori per sistemi a commutazione Modello in VS Parametri da Identificare: C i – resistenza del foro di uscita α i – coefficiente di flusso

10 24 Febbraio 2009Stefano Salis10 Università degli studi di Cagliari Tesi di Laurea Osservatori per sistemi a commutazione Identificazione dei Parametri del Modello Raccolta dati: prove di svuotamento Procedura 1 - predizione: Funzione costo: Minimizzazione: fminsearch( ) Algoritmo di Nelder-Mead Procedura 2 - System Identification Toolbox Procedura per modelli non-lineari a scatola grigia Minimizzazione: pem( ) Algoritmo a Minimi Quadrati con approccio Trust-region

11 Valvole manuali Chiusa Valvole manuali Chiusa Aperta Chiusa Valvole manuali Aperta Chiusa Modo M 3 Valvole manuali Chiusa Aperta Università degli studi di Cagliari Tesi di Laurea Osservatori per sistemi a commutazione 24 Febbraio 2009Stefano Salis11 Modi di funzionamento del sistema Modo M 0 Modo M 1 Modo M 2

12 Università degli studi di Cagliari Tesi di Laurea Osservatori per sistemi a commutazione 24 Febbraio 2009Stefano Salis12 Confronto modello identificato – sistema reale

13 Università degli studi di Cagliari Tesi di Laurea Osservatori per sistemi a commutazione 24 Febbraio 2009Stefano Salis13 Sommario Introduzione Sistema a tre serbatoi Identificazione del sistema a tre serbatoi Osservatore dello stato discreto Conclusioni

14 Blocco degli Isolatori di Modo Stato continuo del sistema misurabile: Stima: Residuo: Università degli studi di Cagliari Tesi di Laurea Osservatori per sistemi a commutazione 24 Febbraio 2009Stefano Salis14 Osservatore dello stato discreto

15 Università degli studi di Cagliari Tesi di Laurea Osservatori per sistemi a commutazione 24 Febbraio 2009Stefano Salis15 Osservatore dello stato discreto: residui a regime Modello Sistema reale

16 r j con j=0,1,2,3 Residui ρ è lindice del minore tra gli r j al passo k d j con j=0,1,2,3 Derivate dei residui δ è lindice del minore tra i d j al passo k Università degli studi di Cagliari Tesi di Laurea Osservatori per sistemi a commutazione 24 Febbraio 2009Stefano Salis16 Osservatore dello stato discreto: Algoritmo a regime nel transitorio

17 Università degli studi di Cagliari Tesi di Laurea Osservatori per sistemi a commutazione 24 Febbraio 2009Stefano Salis17 Osservatore dello stato discreto: le soglie

18 Università degli studi di Cagliari Tesi di Laurea Osservatori per sistemi a commutazione 24 Febbraio 2009Stefano Salis18 Simulazione sul modello

19 Università degli studi di Cagliari Tesi di Laurea Osservatori per sistemi a commutazione 24 Febbraio 2009Stefano Salis19 Simulazione sul sistema reale

20 Università degli studi di Cagliari Tesi di Laurea Osservatori per sistemi a commutazione 24 Febbraio 2009Stefano Salis20 Sommario Introduzione Sistema a tre serbatoi Identificazione del sistema a tre serbatoi Osservatore dello stato discreto Conclusioni

21 24 Febbraio 2009Stefano Salis21 Identificazione: buona corrispondenza tra simulazioni sul modello e simulazioni sul sistema reale. Osservatore dello stato discreto: algoritmi originali, buoni tempi di risposta alle transizioni. Osservatore dello stato continuo e discreto: risultati interessanti da sviluppare. Risultati raggiunti Università degli studi di Cagliari Tesi di Laurea Osservatori per sistemi a commutazione

22 Università degli studi di Cagliari Tesi di Laurea Osservatori per sistemi a commutazione 24 Febbraio 2009Stefano Salis22 Grazie per lattenzione


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