Примена робусне редукције реда система у моделовању и управљању реалним објектима у машинству

Abstract

Дисертација „Примена робусне редукције реда система у моделовању и управљању реалним објектима у машинству“ је посвећена техникама и методама за редукцију реда линеарних модела, представљених у простору стања, као и условима и ограничењима за њихову примену. Приказан је концепт сингуларних пертурбација и његова примена у редукцији сложености модела система. Размотрене су различите карактеризације линеарних модела великог реда, чије репрезентације моделима у простору стања имају различите временске скале или и мали параметар (имају матрице великих димензија са пуно нула-елемената или са елементима, чији се редови величине веома разликују). Представљени су: сингуларно пертурбовани слабо повезани системи, слабо повезани системи, сингуларно пертурбовани системи, квази сингуларно пертурбовани системи и квази слабо повезани системи. Свака од ових класа представљена је одговарајућим моделом у простору стања неког реалног система. Детаљније је изложен прорачун регулатора за линеаран сингуларно пертурбован систем. Описана је метода балансирања, као и технике за редукцију реда линеарних модела, познате из литературе, које захтевају примену трансформације балансирања: балансирано одсецање, балансирана резидуализација, генералисана балансирана резидуализација, кориговано балансирано одсецање, метода заснована на брзом подсистему уз одбацивање спорог, модификована генералисана балансирана резидуализација, као и реверзна техника резидуализације. Свака од ових техника даје по један модел редукованог реда, полазећи од балансираног модела пуног реда. Технике изложене у овој тези, примењене су на редуковање реда четири модела реалних система. Први је модел бинарне дестилационе колоне са прегревачем и девет подова. Други је модел у простору стања борбене летелице L-1011. Трећи је математички модел каталитички контролисане реакције, из процесне технике. Четврти је математички модел дела електроенергетског система Србије, сачињен од две машине. Изложена је и редукција реда модела нестабилних линеарних система, на основу изабране литературе...

The dissertation Application of Robust Order Reduction for Modeling and Control of Real Systems in Mechanical Engineering is dealing with techniques and methods of order reduction for linear models in the state space representation, as well as with conditions and limitations of their applicability. Well known concept of singular perturbations is described with its application in reduction of complexity of the system’s model. Different characterizations of large scale linear models are overviewed, having state space representations who exhibit different time scales or small parameter, too. These models have matrices of large dimensions with many zero-elements or elements with different size order, some very large and others very small. The singularly perturbed and weakly coupled systems, the weakly coupled systems, the singularly perturbed systems, the quasy singularly perturbed systems and the quasy weakly coupled systems are listed and represented here. Each class of these is represented with corresponding state space model of one real system. The design of the regulator for the linear singularly perturbed system is described in detail. The balancing method is analyzed, as well as techniques for the order reduction of linear model’s, known from the literature. These require application of the balancing transformation: the balancing truncation, the balancing residualization, the generalized balancing residualization, the corrected balancing truncation, the method based on the fast subsystem with rejection of the slow subsystem, the modified generalized balancing residualization, as well as the reversed residualization technique. Each of these techniques mentioned gives one model of reduced order, starting from the balanced full order model. Techniques represented in this thesis are applied on order reduction of four real system’s models. The first is the state space model of binary distillation column, with condenser, reboiler and nine plates. The second is the state space model of L-1011 fighter aircraft. The third is a mathematical model of the controlled catalytic reaction, from process engineering. The fourth part is a mathematical model of the part of electric power system of Serbia, consisting of two machines. Described here is the order reduction for models of unstable linear systems as well, based on the chosen references...