Software for design and implementation of predictive controllers in explicit form
The result's identifiers
Result code in IS VaVaI
<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F49777513%3A23520%2F23%3A43971201" target="_blank" >RIV/49777513:23520/23:43971201 - isvavai.cz</a>
Result on the web
<a href="http://www.kky.zcu.cz/cs/sw/mpce" target="_blank" >http://www.kky.zcu.cz/cs/sw/mpce</a>
DOI - Digital Object Identifier
—
Alternative languages
Result language
čeština
Original language name
Software pro návrh a implementaci prediktivních regulátorů v explicitním tvaru
Original language description
Software je určený pro návrh a implementaci algoritmů prediktivního řízení (model predictive control - MPC), které využívá model dynamiky řízené soustavy k predikci jeho chování. Z množiny všech přípustných akčních zásahů na konečném horizontu se hledá optimální sekvence minimalizující vhodně zvolenou účelovou funkci.Standardní algoritmus prediktivního řízení v implicitním tvaru vyžaduje v každém kroku algoritmu řešení minimalizačního problému, který se mění podle aktuálního stavu systému. Optimalizační úloha nemá až na triviální případy analytické řešení. Toto je potřeba hledat vhodnou numerickou metodou s velkými výpočetními nároky. U systémů s krátkou periodou vzorkování, napřílkad v úlohách řízení elektrických nebo elektromechanických systémů je zásadní mít algoritmus, který dokáže najít optimální řešení v co nejkratším čase. Metody explicitního prediktivního řízení řeší optimalizační krok offline před samotnou implementací regulátoru a vedou na řádově jednodušší algoritmus vykonávaný v reálném čase. Vyvinutý software automatizuje nalezení regulátoru v explicitním tvaru pro variantu lineárního systému s lineárními omezeními na vstup, stav a výstup a realizuje výpočetně optimální tvar vyhodnocení zákonu řízení, který je potřeba vykonávat periodicky v reálném čase. Software je k dispozici jako samostatně spustitelný program, toolbox do systému Matlab nebo zdrojový C-kód, který lze vložit do softwaru třetí strany.
Czech name
Software pro návrh a implementaci prediktivních regulátorů v explicitním tvaru
Czech description
Software je určený pro návrh a implementaci algoritmů prediktivního řízení (model predictive control - MPC), které využívá model dynamiky řízené soustavy k predikci jeho chování. Z množiny všech přípustných akčních zásahů na konečném horizontu se hledá optimální sekvence minimalizující vhodně zvolenou účelovou funkci.Standardní algoritmus prediktivního řízení v implicitním tvaru vyžaduje v každém kroku algoritmu řešení minimalizačního problému, který se mění podle aktuálního stavu systému. Optimalizační úloha nemá až na triviální případy analytické řešení. Toto je potřeba hledat vhodnou numerickou metodou s velkými výpočetními nároky. U systémů s krátkou periodou vzorkování, napřílkad v úlohách řízení elektrických nebo elektromechanických systémů je zásadní mít algoritmus, který dokáže najít optimální řešení v co nejkratším čase. Metody explicitního prediktivního řízení řeší optimalizační krok offline před samotnou implementací regulátoru a vedou na řádově jednodušší algoritmus vykonávaný v reálném čase. Vyvinutý software automatizuje nalezení regulátoru v explicitním tvaru pro variantu lineárního systému s lineárními omezeními na vstup, stav a výstup a realizuje výpočetně optimální tvar vyhodnocení zákonu řízení, který je potřeba vykonávat periodicky v reálném čase. Software je k dispozici jako samostatně spustitelný program, toolbox do systému Matlab nebo zdrojový C-kód, který lze vložit do softwaru třetí strany.
Classification
Type
R - Software
CEP classification
—
OECD FORD branch
20205 - Automation and control systems
Result continuities
Project
—
Continuities
S - Specificky vyzkum na vysokych skolach
Others
Publication year
2023
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data specific for result type
Internal product ID
mpce
Technical parameters
Software je určený pro počítačovou podporu návrhu preditkivních regulátorů v explicitním tvaru. Lze ho spustit na libovolném osobním počítači s operačním systémem Windows nebo Linux, případně je k dispozici jako toolbox do systému Matlab. Rozhodnutí o přidělení podpory ZCU007980/2023 ze dne 1.4.2023 k projektu SGS-2022-22, Západočeská univerzita, Univerzitní 2732/8, 301 00 Plzeň, IČ: 49777513. Kontaktní osoba: Martin Goubej, Výzkumné centrum NTIS, Fakulta aplikovaných věd, mgoubej@ntis.zcu.cz
Economical parameters
Díky explicitní formulaci optimálního zákona řízení je možné dosáhnout podstatného snížení výpočetní náročnosti při implementaci algoritmů prediktivního řízení v průmyslových řídicích systémech. Výpočetní náročnost je v typických případech 10x-100x menší než u standardního regulátoru v implicitním tvaru vyžadujícího řešení netriviální optimalizační úlohy v každém kroku řízení. Tímto je možné implementovat regulátory pro rychlejší systémy a procesy, případně nabízí možnost nasadit levnější hardwarovou platformu s menším výpočetním výkonem. Díky automatizaci celého procesu návrhu a realizace regulátoru je dosaženo výrazné úspory času při návrhu systému automatického řízení.
Owner IČO
49777513
Owner name
Západočeská univerzita v Plzni