Naslov Set-theoretic control of a wind turbine
Naslov (hrvatski) Upravljanje vjetroagregatom zasnovano na teoriji skupova
Autor Nikola Hure
Mentor Mario Vašak (mentor)
Član povjerenstva Mario Vašak (član povjerenstva)
Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj Sveučilište u Zagrebu Fakultet elektrotehnike i računarstva (Zavod za automatiku i računalno inženjerstvo) Zagreb
Datum i država obrane 2017, Hrvatska
Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana TEHNIČKE ZNANOSTI Elektrotehnika Automatizacija i robotika
Univerzalna decimalna klasifikacija (UDC ) 621.3 - Elektrotehnika
Sažetak This thesis discusses the set-theoretic methods for constrained control of high-order systems. Specifically, focus of the thesis is given on the operating envelope protection and constrained time-optimal control design in the algebra of polyhedral sets, whereas the utility-scale wind turbine is used to validate the proposed methods. Generally, set-theoretic control design for high-order systems suffers from the computational intractability which is related to the complexity of the specific operations between the sets. Algorithms that are proposed in this dissertation alleviate respective shortcomings. The developed set-theoretic methods are completely executed offline, whereas the computational cost for the on-line operation of the resulting control law is reduced to a minimum. Thus, a hard real-time claims can be posed, which is an important property for the technical systems with high safety requirements. Among the others, scientific contributions of the thesis include: approximate set-theoretic methods for application to high-order systems, method for the set-theoretic operating envelope protection design for a nonlinear process, real-time algorithm to derive a solution to the set of two-dimensional linear inequalities, algorithm for the wind turbine overspeed and the structure overload protection, method for the clustering-based identification of piecewise affine multiple-input multiple-output models and procedure for the wind turbine time-optimal controller design based on the identified piecewise affine model of the wind turbine.
Sažetak (hrvatski) U disertaciji se razmatraju na skupovima zasnovane metode za upravljanje sustavima visokog reda s ograničenjima. Poseban naglasak disertacije je usmjeren na zaštitu radne anvelope i sintezu vremenski optimalnog upravljanje u algebri poliedarskih skupova, pri čemu je veliki vjetroagregat korišten za validaciju predloženih metoda. Generalno, sinteza sustava upravljanja zasnovana na teoriji skupova otežana je zbog računalne kompleksnosti metoda što je uzrokovano izvršavanjem određenih operacija među skupovima. Algoritmi koji su predloženi u ovoj disertaciji umanjuju spomenute probleme. Razvijene na skupovima zasnovane metode se u potpunosti izvode offline, pri čemu se potrebni računalni resursi za online obradu svode na minimum. Moguće je postaviti garancije za izvedivost algoritama u stvarnom vremenu što je od iznimne važnosti za tehničke sustave s visokim sigurnosnim zahtjevima. Međuostalim, znanstveni doprinosi disertacije uključuju: aproksimativne na skupovima zasnovane metode za primjenu na sustavima visokog reda, metoda za zaštitu radne anvelope nelinearnog procesa zasnovana na teoriji skupova, algoritam za pronalazak rješenja sustava dvodimenzionalnih linearnih nejednadžbi prikladan za izvođenje u stvarnom vremenu, algoritam za zaštitu vjetroagregata od prekoubrzanja i preopterećenja, metoda za identifikaciju po dijelovima afinog modela za sustave s više ulaza i više izlaza zasnovana na uskupljavanju i postupak za sintezu vremenski optimalnog regulatora vjetroagregata zasnovanog na identificiranom po dijelovima afinom modelu.
Ključne riječi
set-theoretic control methods
discrete-time systems
hybrid systems
nonlinear systems
constraints
scalability
invariant set
operating envelope protection
approximate constrained time-optimal control
piecewise affine model identification
one-step set computation
one-step set approximation
clustering-based polyhedron overapproximation
wind turbine
unscented Kalman filter
overspeed protection
overload protection
utility-scale wind turbine experiments
aero-elastic simulations.
Ključne riječi (hrvatski)
metode upravljanja zasnovane na teoriji skupova
vremenski diskretni sustavi
hibridni sustavi
nelinearni sustavi
ograničenja
skalabilnost
invarijantni skup
zaštita radne anvelope
aproksimacija vremenski optimalnog upravljanja s ograničenjima
identifikacija po dijelovima afinog modela
izračun jednokoračnog skupa
aproksimacija jednokoračnog skupa
nadaproksimacija poliedra zasnovana na uskupljavanju
vjetroagregat
nederivirajući Kalmanov filtar
nadbrzinska zaštita
zaštita od preopterećenja
eksperimentalna verifikacija na velikom vjetroagregatu
aero-elastične simulacije vjetroagregata
Jezik engleski
URN:NBN urn:nbn:hr:168:060175
Studijski program Naziv: Elektrotehnika i računarstvo Vrsta studija: sveučilišni Stupanj studija: poslijediplomski doktorski Akademski / stručni naziv: Doktor znanosti elektrotehnike i računarstva (dr.sc.)
Vrsta resursa Tekst
Opseg 223 str. ; 30 cm
Način izrade datoteke Izvorno digitalna
Prava pristupa Zatvoreni pristup
Uvjeti korištenja
Datum i vrijeme pohrane 2019-04-04 15:53:02