Dinamikus modellek szerkezete, SDG modellek

Hasonló dokumentumok
"Flat" rendszerek. definíciók, példák, alkalmazások

Dinamikus modellek felállítása mérnöki alapelvek segítségével

Bevezetés az állapottér elméletbe: Állapottér reprezentációk

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Gyártórendszerek irányítási struktúrái

Modellezési esettanulmányok. elosztott paraméterű és hibrid példa

DISZKRÉT MATEMATIKA: STRUKTÚRÁK Előadáson mutatott példa: Bércesné Novák Ágnes

Diszkrét matematika I., 12. előadás Dr. Takách Géza NyME FMK Informatikai Intézet takach november 30.

Tartalom. Állapottér reprezentációk tulajdonságai stabilitás irányíthatóság megfigyelhetőség minimalitás

Diszkrét matematika 2.

Irányítástechnika 2. előadás

Vektorterek. Wettl Ferenc február 17. Wettl Ferenc Vektorterek február / 27

Számítógépvezérelt irányítás és szabályozás elmélete (Bevezetés a rendszer- és irányításelméletbe, Computer Controlled Systems) 9. el?

Diszkrét matematika 2.C szakirány

Algoritmusok Tervezése. Fuzzy rendszerek Dr. Bécsi Tamás

Feladatsor A differenciálgeometria alapja c. kurzus gyakorlatához

DINAMIKAI VIZSGÁLAT ÁLLAPOTTÉRBEN Dr. Aradi Petra, Dr. Niedermayer Péter: Rendszertechnika segédlet 1

Kétváltozós függvények differenciálszámítása

2017/2018. Matematika 9.K

VEKTORTEREK I. VEKTORTÉR, ALTÉR, GENERÁTORRENDSZER október 15. Irodalom. További ajánlott feladatok

Komplex számok. Wettl Ferenc előadása alapján Wettl Ferenc előadása alapján Komplex számok / 18

Mátrixok 2017 Mátrixok

Matematika A1a Analízis

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

Számítógéppel irányított rendszerek elmélete. Gyakorlat - Mintavételezés, DT-LTI rendszermodellek

Diagnosztika Petri háló modellek felhasználásával

Totális Unimodularitás és LP dualitás. Tapolcai János

LTI Rendszerek Dinamikus Analízise és Szabályozásának Alapjai

Számítógépvezérelt irányítás és szabályozás elmélete (Bevezetés a rendszer- és irányításelméletbe, Computer Controlled Systems) 7.

Tartalom. 1. Állapotegyenletek megoldása 2. Állapot visszacsatolás (pólusallokáció)

Diszkrét matematika I.

1.1. Definíció. Azt mondjuk, hogy a oszója b-nek, vagy más szóval, b osztható a-val, ha létezik olyan x Z, hogy b = ax. Ennek jelölése a b.

Diszkrét matematika 2.

Irányításelmélet és technika II.

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy

Matematika A1a Analízis

1. Egész együtthatós polinomok

Matematika szigorlat június 17. Neptun kód:

Matematika (mesterképzés)

Adatszerkezetek I. 1. előadás

Jelfeldolgozás. Gyakorlat: A tantermi gyakorlatokon való részvétel kötelező! Kollokvium: csak gyakorlati jeggyel!

Algoritmuselmélet gyakorlat (MMN111G)

Valasek Gábor

3. Fuzzy aritmetika. Gépi intelligencia I. Fodor János NIMGI1MIEM BMF NIK IMRI

1.7. Elsőrendű lineáris differenciálegyenlet-rendszerek

Haladó lineáris algebra

HORVÁTH ZSÓFIA 1. Beadandó feladat (HOZSAAI.ELTE) ápr 7. 8-as csoport

1. A polinom fogalma. Számolás formális kifejezésekkel. Feladat Oldjuk meg az x2 + x + 1 x + 1. = x egyenletet.

Descartes-féle, derékszögű koordináta-rendszer

Lineáris egyenletrendszerek Műveletek vektorokkal Geometriai transzformációk megadása mátrixokkal Determinánsok és alkalmazásaik

Algoritmuselmélet. Legrövidebb utak, Bellmann-Ford, Dijkstra. Katona Gyula Y.

Algoritmizálás, adatmodellezés 1. előadás

Diszkrét matematika alapfogalmak

Bevezetés az állapottér-elméletbe Dinamikus rendszerek állapottér reprezentációi

Intergrált Intenzív Matematika Érettségi

Budapesti Műszaki Főiskola, Neumann János Informatikai Kar. Vektorok. Fodor János

3. előadás Stabilitás

Matematika A1a Analízis

12. előadás. Egyenletrendszerek, mátrixok. Dr. Szörényi Miklós, Dr. Kallós Gábor

Matematikai programok

Matematika elméleti összefoglaló

Bevezetés az algebrába 1

Bonyolultságelmélet. Monday 26 th September, 2016, 18:50

Bevezetés az algebrába 2 Vektor- és mátrixnorma

Határozatlan integrál

Diszkrét matematika II., 8. előadás. Vektorterek

A lineáris algebra forrásai: egyenletrendszerek, vektorok

Diszkrét matematika 2.C szakirány

Hurokegyenlet alakja, ha az áram irányával megegyező feszültségeséseket tekintjük pozitívnak:


Irányítástechnika GÁSPÁR PÉTER. Prof. BOKOR JÓZSEF útmutatásai alapján

A L Hospital-szabály, elaszticitás, monotonitás, konvexitás

valós számot tartalmaz, mert az ilyen részhalmazon nem azonosság.

1. Mátrixösszeadás és skalárral szorzás

Ü Á Ü Ó Ö Á ő ö ü ü ő ö Ö ő ő ő ö ő Á ö ö ő ö ő ö ö ü Ö ö Á ű ö ö ő

MATEMATIKA TANMENET SZAKKÖZÉPISKOLA 9.A, 9.D. OSZTÁLY HETI 4 ÓRA 37 HÉT ÖSSZ: 148 ÓRA

Pásztor Attila. Algoritmizálás és programozás tankönyv az emeltszintű érettségihez

ü ö ö ö ü Ü ö Ö Ö ü ü ü ö ö ö Ü Ö Ö ö ö Í ö ö ö ö ö ö üü ö ö ö ö ú ö ö ö ö ö ö ö ö ü ú ö Ö Ö ö ö ö ö Ö Á ö ö ö ü ö ö

ő ü ü ü ü ő Ö ő ő ő ü ő ő ő ü ü ő ü ő ő ü ü ő ü ő ü ú Á ú ő ü ő ő ő ü ő ü ú ú Ö ő ü ű ü ő ő Ö ú ő ő ő ő ü

2018, Diszkrét matematika

3. Lineáris differenciálegyenletek

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Szoftverminőségbiztosítás

Ö í ó í ű í Ö ó ú ű í ú ű Í ú Ó Ú ű ó í Ő Ő ű í í í Í ú ú í ú í Í Ó ó ú ó ó í Á ű Í Ű í Ő Á ó Ö ű ó ű

Számítógépes gyakorlat MATLAB, Control System Toolbox

ö ő ó í í ő ő í í ú ó í ő ü ö ö ő í ő ó í ó ó í ö ő í ó ú ó í í í í ö ő ő ő ő ö Ö ü ó ö ü ö ö ö ő í ő ö ő í ö í í ü ö í ú ü ő ö ö ó ö ő í ő ö ő ö ö ő

Szemidenit optimalizálás és az S-lemma

A fontosabb definíciók

Veszprémi Egyetem. M szaki Informatikai Kar. Számítástudomány Alkalmazása Tanszék. M szaki informatika szak DIPLOMADOLGOZAT

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

Diszkrét matematika II. feladatok

Logika és informatikai alkalmazásai

Utolsó el adás. Wettl Ferenc BME Algebra Tanszék, Wettl Ferenc (BME) Utolsó el adás / 20

Nagy Gábor compalg.inf.elte.hu/ nagy ősz

MATE-INFO UBB verseny, március 25. MATEMATIKA írásbeli vizsga

f(x) vagy f(x) a (x x 0 )-t használjuk. lim melyekre Mivel itt ɛ > 0 tetszőlegesen kicsi, így a a = 0, a = a, ami ellentmondás, bizonyítva

Haszongépj. Németh. Huba. és s Fejlesztési Budapest. Kutatási. Knorr-Bremse November 17. Knorr-Bremse

4. Fuzzy relációk. Gépi intelligencia I. Fodor János NIMGI1MIEM BMF NIK IMRI

Matematika szigorlat, Mérnök informatikus szak I máj. 12. Név: Nept. kód: Idő: 1. f. 2. f. 3. f. 4. f. 5. f. 6. f. Össz.: Oszt.

Logika és informatikai alkalmazásai

Átírás:

Diagnosztika - 3. p. 1/2 Modell Alapú Diagnosztika Diszkrét Módszerekkel Dinamikus modellek szerkezete, SDG modellek Hangos Katalin PE Villamosmérnöki és Információs Rendszerek Tanszék

Diagnosztika - 3. p. 2/2 Tartalom 1. Előjel műveletek 2. Linearizálás skalár és vektor-értékű modellek 3. Lineáris állapottér modellek szerkezete struktúra mátrixok struktúra gráf 4. Nemlineáris állapottér modellek struktúra gráfja linearizált állapottér modell struktúra gráf 5. Egyszerű példa

Előjel aritmetika Diagnosztika - 3. p. 3/2

Diagnosztika - 3. p. 4/2 Előjel érték-készlet Univerzum: a változók és konstansok érték-készlete Általános kvalitatív: valós intervallumok fix vagy szabad végpontokkal U I = {[a l, a u ] a l, a u R, a l a u } és az alábbi határpont halmazzal L I = {a i a i a i+1, i I N } Előjel Logikai (kiterjesztett) U S = { +,, 0 ;? },? = + 0 L S = { a 1 =, a 2 = 0, a 3 = } U L = { true, false ; unknown }

Diagnosztika - 3. p. 5/2 Előjel algebra Az előjel univerzum feletti algebra Műveletek: a szokásos algebrai tulajdonságokkal (Kommutativitás, associativitás, distributivitás) előjel összeadás ( S ) és kivonás ( S ) előjel szorzás ( S ) és osztás összetett műveletek és függvények Az előjel műveletek specifikációja (definiciója) műveleti táblák segítségével történik.

Diagnosztika - 3. p. 6/2 Előjel összeadás Műveleti tábla a S b + 0? + + +?? 0 + 0???????? Tulajdonságok: növekvő bizonytalanság kommutatív

Diagnosztika - 3. p. 7/2 Előjel szorzás Műveleti tábla a S b + 0? + + 0? 0 0 0 0 0 0 +??? 0?? Tulajdonságok: korrekció a nulla operandusoknál kommutatív

Állandósult állapot körüli linearizálás Diagnosztika - 3. p. 8/2

Diagnosztika - 3. p. 9/2 Nemlineáris állapottér modellek Mérnöki dinamikus modellek felírhatóak állapottér modell formában: dx dt = F(x, u) (allapot egy.) y = h(x, u) (kimeneti egy.) ahol F és h adott nemlineáris függvények. Megmaradási modelleknél: az állapotegyenletek a dinamikus mérlegegyenletekból származnak bemenetek és kimenetek a műszerezés függvényei (is)

Diagnosztika - 3. p. 10/2 Az állandósult állapot(ok) Állandósult állapot: x 0 egy adott konstans állandósult u 0 bemenetre Input-affin rendszerekre: az alábbi nemlineáris algebrai egyenlet megoldása adott u 0 -ra 0 = f(x 0 ) + g(x 0 )u 0 = F(x 0, u 0 ) ( ) y 0 = h(x 0 ) ( )-nak lehet több megoldása is, vagy egyáltalán nem lehet megoldása. Centrált változók: x = x x 0

Diagnosztika - 3. p. 11/2 Linearizálás Többváltozós függvények linearizálása: y = h(x 1,...,x n ), h : R n R m ỹ = J (h,x) x0 x J (h,x) ji = h j x i ahol J (h,x) a h függvény Jacobi-mátrixa és y 0 = h(x 0 ) Nemlineáris állapottér modellek: linearizáljuk a nemlineáris többváltozós függvényeket a ẋ = f(x) + g(x)u = F(x, u) y = h(x) egyenletekben az (x 0, u 0 ) állandósult állapot körül.

Diagnosztika - 3. p. 12/2 Linearizált állapottér modellek Input-affin eset: linearizáljuk az η = F(x, u) = f(x) + g(x)u függvényt és az y = h(x) függvényt az (x 0, u 0 ) pont körül ỹ = J (F,x) x0 x + J (F,u) x0 ũ,u 0,u 0 ( ) ỹ = J (f,x) 0 + J (g,x) 0 u 0 ) x + g(x 0 ) ũ LTI állapottér modell forma: x = Ã x + Bũ ỹ = C x + Dũ Ã = J (f,x) 0 + J (g,x) 0 u 0, B = g(x0 ), C = J (h,x), D = 0 0

Előjeles irányított gráf (SDG) modellek Diagnosztika - 3. p. 13/2

Diagnosztika - 3. p. 14/2 Állapottér modellek struktúrája Linearizált állapottér modellek egy állandósult állapot körül dx dt = Ax + Bu (a llapot egy.) y = Cx + Du (kimeneti egy.) a nemlineáris input-affin ÁT modellhez dx dt = f(x) + g(x)u (a llapot egy.) y = h(x) (kimeneti egy.) Előjeles struktúra mátrixok: [A] [A] ij = + if a ij > 0 0 if a ij = 0 if a ij < 0

Diagnosztika - 3. p. 15/2 Struktúra gráf Súlyozott irányított gráf S = (V, E; w) csúcshalmaz az állapot, kiment és bemenet változóknak V = X U Y X U = X Y = U Y = élek a változók közötti közvetlen hatásoknak él-súlyok a hatás előjele

Diagnosztika - 3. p. 16/2 A struktúra gráf előfordulási mátrixa Az O előfordulási mátrix o ij eleme o ij = 8 < : w ij ha (v i, v j ) E 0 egyebkent Az (A, B, C, D) (linearizált) LTI állapottér modellre (u, x, y) O = 0 B @ 0 0 0 [B] [A] 0 [D] [C] 0 1 C A Input-affin SISO állapottér modellre» fi [A] ij = + g i u 0, [B] x j x i1 = [g i ] j» h [C] 1j =, [D] = 0 x j

Diagnosztika - 3. p. 17/2 Utak a struktúra gráfban Egy irányított út P = (v 1, v 2,..., v n ), v i V, e i,i+1 = (v i, v i+1 ) E a v 1 változó indirekt hatásának felel meg a v n változóra az út értéke W(P) = n 1 i=1 w(e i,i+1 ) a legrövidebb ut(ak) és az irányított körök jelentősége

Diagnosztika - 3. p. 18/2 Struktúrális tulajdonságok Azonos struktúrájú rendszerek osztálya: olyan állapottér modellel, amelyeknek ugyanaz a struktúra gráfja Egy rendszer rendelkezik egy adott struktúrális tulajdonsággal, ha az azonos struktúrájú rendszerek null-mértékű halmaz kivételével rendelkeznek az adott tulajdonsággal Példa: mátrixok struktúrális rangja s rank ( 1 2 2 4 ) = s rank ( + + + + ) = 2

Diagnosztika - 3. p. 19/2 Példa: Szamovár η I v, T I h, T η o v, T κ

Diagnosztika - 3. p. 20/2 A szamovár állapottér modellje t h v c p dh idő [s] tartályszint [m] térfogatsebesség [m 3 /s] fajhő [Joule/kgK] ρ sűrűség [kg/m 3 ] T hőmérséklet [K] T I befolyó hőmérséklet [K] H fűtőteljesítmény [Joule/sec] A keresztmetszet [m 2 ] η I bináris bemeneti szelep [1/0] η O bináris kimeneti szelep [1/0] κ bináris kapcsoló [1/0] dt = v A η I v A η O (tomeg) dt dt = v Ah (T I T)η I + H c p ρh κ (energia)

Diagnosztika - 3. p. 21/2 A szamovár SDG modellje η O h + h +? η I T + T + κ