22
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 2007/2008 24 Febbraio 2009

Presentazione Salis

  • Upload
    nick

  • View
    218

  • Download
    2

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Just a presentation

Citation preview

Page 1: Presentazione Salis

Osservatori per sistemi a commutazione:sviluppo metodologico e applicazione ad un modello fisico

con tre serbatoi

Università degli Studi di CagliariFacoltà di Ingegneria

Corso di Laurea in Ingegneria Elettronica

Tesi di Laurea

Relatore: Prof. Alessandro Giua Laureando: Stefano Salis

Anno Accademico 2007/2008

24 Febbraio 2009

Page 2: Presentazione Salis

Università degli studi di CagliariTesi di Laurea

Osservatori per sistemi a commutazione

24 Febbraio 2009 Stefano Salis 2

Sommario• Introduzione• Sistema a tre serbatoi• Identificazione del sistema a tre serbatoi• Osservatore dello stato discreto• Conclusioni

Page 3: Presentazione Salis

Università degli studi di CagliariTesi di Laurea

Osservatori per sistemi a commutazione

24 Febbraio 2009 Stefano Salis 3

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.

Page 4: Presentazione Salis

Università degli studi di CagliariTesi di Laurea

Osservatori per sistemi a commutazione

24 Febbraio 2009 Stefano Salis 4

IntroduzioneOsservazione 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. D’Innocenzo, “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.

Page 5: Presentazione Salis

Università degli studi di CagliariTesi di Laurea

Osservatori per sistemi a commutazione

24 Febbraio 2009 Stefano Salis 5

Obiettivi della Tesi

• Progettare un osservatore dello stato discreto per sistemi a commutazione autonomi non-lineari noto lo stato continuo del sistema.

• Applicare l’osservatore proposto a un sistema fisico con tre serbatoi: Identificazione del sistema fisico.

• Estendere il problema dell’osservazione anche allo stato continuo ipotizzando che questo non sia direttamente misurabile.

Page 6: Presentazione Salis

Università degli studi di CagliariTesi di Laurea

Osservatori per sistemi a commutazione

24 Febbraio 2009 Stefano Salis 6

Sommario• Introduzione• Sistema a tre serbatoi• Identificazione del sistema a tre serbatoi• Osservatore dello stato discreto• Conclusioni

Page 7: Presentazione Salis

24 Febbraio 2009 Stefano Salis 7

Sistema a tre serbatoi

Università degli studi di CagliariTesi di Laurea

Osservatori per sistemi a commutazione

Upper Tank

Middle Tank

Lower Tank

Riserva d’acqua

Valvola controllata Valvola manuale

Pompa in continua

Page 8: Presentazione Salis

Università degli studi di CagliariTesi di Laurea

Osservatori per sistemi a commutazione

24 Febbraio 2009 Stefano Salis 8

Sommario• Introduzione• Sistema a tre serbatoi• Identificazione del sistema a tre serbatoi• Osservatore dello stato discreto• Conclusioni

Page 9: Presentazione Salis

24 Febbraio 2009 Stefano Salis 9

Identificazione del Sistema a tre serbatoi

Schema

Università degli studi di CagliariTesi di Laurea

Osservatori per sistemi a commutazione

Modello in VS

Parametri da Identificare:Ci – resistenza del foro di uscitaαi – coefficiente di flusso

Page 10: Presentazione Salis

24 Febbraio 2009 Stefano Salis 10

Università degli studi di CagliariTesi di Laurea

Osservatori per sistemi a commutazione

Identificazione dei Parametri del ModelloRaccolta dati: prove di svuotamento• Procedura 1 - predizione:

Funzione costo:

Minimizzazione: fminsearch( ) Algoritmo di Nelder-Mead

• Procedura 2 - System Identification ToolboxProcedura per modelli non-lineari a scatola grigiaMinimizzazione: pem( ) Algoritmo a Minimi Quadrati con approccio

Trust-region

Page 11: Presentazione Salis

Valvole manuali

Chiusa

Chiusa

Chiusa

Valvole manuali

Chiusa

Aperta

Chiusa

Valvole manuali

Aperta

Chiusa

Chiusa

Modo M3Valvole manuali

Chiusa

Chiusa

Aperta

Università degli studi di CagliariTesi di Laurea

Osservatori per sistemi a commutazione

24 Febbraio 2009 Stefano Salis 11

Modi di funzionamento del sistema

Modo M0Modo M1Modo M2

Page 12: Presentazione Salis

Università degli studi di CagliariTesi di Laurea

Osservatori per sistemi a commutazione

24 Febbraio 2009 Stefano Salis 12

Confronto modello identificato – sistema reale

Page 13: Presentazione Salis

Università degli studi di CagliariTesi di Laurea

Osservatori per sistemi a commutazione

24 Febbraio 2009 Stefano Salis 13

Sommario• Introduzione• Sistema a tre serbatoi• Identificazione del sistema a tre serbatoi• Osservatore dello stato discreto• Conclusioni

Page 14: Presentazione Salis

Blocco degli Isolatori di Modo

Stato continuo del sistema misurabile:

• Stima:

• Residuo:

Università degli studi di CagliariTesi di Laurea

Osservatori per sistemi a commutazione

24 Febbraio 2009 Stefano Salis 14

Osservatore dello stato discreto

Page 15: Presentazione Salis

Università degli studi di CagliariTesi di Laurea

Osservatori per sistemi a commutazione

24 Febbraio 2009 Stefano Salis 15

Osservatore dello stato discreto: residui a regime

• Modello

• Sistema reale

Page 16: Presentazione Salis

rj con j=0,1,2,3 Residui

ρ è l’indice del minore tra gli rj al passo k

dj con j=0,1,2,3 Derivate dei residui

δ è l’indice del minore tra i dj al passo k

Università degli studi di CagliariTesi di Laurea

Osservatori per sistemi a commutazione

24 Febbraio 2009 Stefano Salis 16

Osservatore dello stato discreto: Algoritmo

a regime

nel transitorio

Page 17: Presentazione Salis

Università degli studi di CagliariTesi di Laurea

Osservatori per sistemi a commutazione

24 Febbraio 2009 Stefano Salis 17

Osservatore dello stato discreto: le soglie

Page 18: Presentazione Salis

Università degli studi di CagliariTesi di Laurea

Osservatori per sistemi a commutazione

24 Febbraio 2009 Stefano Salis 18

Simulazione sul modello

Page 19: Presentazione Salis

Università degli studi di CagliariTesi di Laurea

Osservatori per sistemi a commutazione

24 Febbraio 2009 Stefano Salis 19

Simulazione sul sistema reale

Page 20: Presentazione Salis

Università degli studi di CagliariTesi di Laurea

Osservatori per sistemi a commutazione

24 Febbraio 2009 Stefano Salis 20

Sommario• Introduzione• Sistema a tre serbatoi• Identificazione del sistema a tre serbatoi• Osservatore dello stato discreto• Conclusioni

Page 21: Presentazione Salis

24 Febbraio 2009 Stefano Salis 21

• 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 CagliariTesi di Laurea

Osservatori per sistemi a commutazione

Page 22: Presentazione Salis

Università degli studi di CagliariTesi di Laurea

Osservatori per sistemi a commutazione

24 Febbraio 2009 Stefano Salis 22

Grazieper

l’attenzione