Technische Universiteit Delft

Promotie: Identificatie

door M&C

Promotie van De heer P. Massioni: "Ontbindingsmethoden voor Gedistribueerde Regeling en Identificatie"

21 juni 2010 | 12:30 uur
plaats: Aula TU Delft

De heer P. Massioni | Laurea di dottore in ingegneria Aerospaziale, Italië
promotor | Prof.dr.ir. M. Verhaegen 3mE

Ontbindingsmethoden voor Gedistribueerde Regeling en Identificatie

De recente vooruitgang in de technologie, zoals miniaturisatie en microtechnologieën, dwingt nu de regeltechnici tot het aangaan van de confrontatie met systemen van ongelooflijk hoge dimensionaliteit en met een steeds groter wordend aantal van input- en outputkanalen. Voor dergelijke systemen, die we âgrootschalige systemenâ noemen, is het noodzakelijk om een nieuwe aanpak te ontwikkelen waarmee niet alleen binnen een redelijke tijd opgelost kunnen worden, maar waarmee ook de regelaars kunnen worden gerealiseerd op een fysiek uitvoerbare manier. Dit proefschrift heeft betrekking op een klasse van lineaire tijdsinvariante grootschalige systemen die wij âontbindbare systemenâ noemen. Ontbindbare systemen zijn systemen die bestaan uit een verzameling van identieke subsystemen, of agenten, die elkaar beïnvloeden. Ze kunnenworden beschouwd als een voorbeeld van homogene systemen met willekeurige interconnecties. Dit betekent dat elk subsysteem slechts communiceert met een beperkte groep van andere subsystemen. Het verbindingspatroon hoeft zich hierbij niet te houden aan een bijzondere structuur of raster. Deze klasse van systemen beschrijft een aantal belangrijke fysische systemen heel goed, zoals samenstellingen van voertuigen of mechanische onderdelen gemaakt van identieke subdelen. Ontbindbare systemen zijn theoretisch interessant, aangezien zij geschikt zijn voor een soort van modale ontbinding die uitsluitend afhangt van het onderlinge verbindingspatroon en niet van het specifieke systeem. Deze eigenschap, of âontbinding theoremaâ, ligt aan de basis van alle resultaten beschreven in dit proefschrift. Het eerste deel van dit werk heeft betrekking op het probleem van de synthese van gedistribueerde regelaars voor ontbindbare systemen. Met âgedistribueerdâ bedoelen we dat de regelaar kan worden gëimplementeerd als een verzameling van eenvoudige, lokale regelaars in interactie met elkaar. Elke lokale regelaars beïnvloedt een beperkt aantal aangrenzende subsystemen. Deze aanpak is vereist wanneer het aantal subsystemen zeer hoog is: in dit geval is het niet haalbaar om een centrale regelaar te implementeren die alle uitgangen leest en alle acties bepaalt. De ontbindingseigenschap wordt benut om het probleem van de regelaarssynthese voor het ontbindbare systeem als geheel te zetten in het probleem van de regelaarssynthese voor de âmodaleâ systemen die gezamenlijk het gescheiden systeem vormen. Dergelijke modale subsystemen hebben dezelfde orde als een enkele agent. Dan, met behulp van technieken uit de robuuste regeltechniek, evenals resultaten uit de grafentheorie, is het mogelijk om het gedistribueerde regelaarssyntheseprobleem te formuleren als een optimalisatieprobleem met beperkingen in de vorm van lineaire matrix ongelijkheden. Dit leidt tot methoden waarmee prestatiegebaseerde regelaarssynthese voor verschillende criteria mogelijk wordt (bijvoorbeeld H2 of Hâ prestaties, continue of discrete tijd, toestandof uitgangterugkoppeling). De methoden leveren alleen suboptimale resultaten, wat kan worden beschouwd als de prijs die betaald moet worden in ruil voor de gedistribueerde structuur van de regelaar. De gedistribueerde regelmethoden worden vervolgens gebruikt in simulatiestudies van twee relevante technologische toepassingen. De eerste toepassing is de gedistribueerde H2 regeling van een vervormbare spiegel voor adaptieve optica. Als toekomstige op aarde gestationeerde telescopen vervormbare spiegels met duizenden actuatoren en sensoren zullen hebben, maakt de onafhankelijkheid van de regelkundige complexiteit en de systeemgrootte de methoden van dit proefschrift zeer aantrekkelijk. De tweede toepassing is satelliet formatie vliegen, waarvoor een uitbreiding van de Hâ methoden voor de tijdsafhankelijke situatie wordt voorgesteld. De regelaar wordt beoordeeld aan de hand van twee voorbeelden van ruimtemissies in niet-Kepleriaanse banen. Het laatste deel van dit proefschrift beschouwt een probleem dat complementair is aan het regelprobleem, namelijk, de mogelijkheid van het identificeren van modellen van ontbindbare systemen uit meetgegevens. Deze mogelijkheid is handig in het geval dergelijke modellen niet beschikbaar zijn vanuit eerste principes. Aangetoond wordt dat de ontbindingseigenschap ook in dit geval gebruikt kan worden. Het probleem wordt eerst behandeld voor een speciaal geval, namelijk voor de klasse van circulante systemen, en vervolgens voor het algemene geval. Een aanpak gebaseerd op subspace identificatie wordt voorgesteld.

Meer informatie?
Voor inzage in proefschriften van de promovendi kunt kijken in de TU Delft Repository op: repository.tudelft.nl. TU Delft Repository is de digitale vindplaats van openbare publicaties van de TU Delft. Proefschriften zullen binnen een paar weken na de desbetreffende promotie in de Repository te vinden zijn.

Â