< Terug naar vorige pagina

Project

Gedistribueerde schatting en controle --- met toepassingen in ruimtelijk verdeeld demping systemen

Lichtgewichtstructuren worden steeds meer geïnstalleerd in de ruimtevaart en automobiel industrie omwille van economische beperkingen en strikte emissienormen. Deze lichtgewichtstructuren zijn gewoonlijk licht gedempt en daardoor vatbaar voor trillingen. Structurele trillingen zijn echter schadelijk voor de levenscyclus en de veiligheid van de mechanische structuren en vragen om effectieve technieken voor vibratiereductie. Tegelijkertijd is het mogelijk om goedkope en kleine meettoestellen te produceren die beschikken over ingebouwde reken en communicatiemogelijkheden, omwille van de vooruitgang in rekenkracht, communicatie en slimme sensor technologie. De opkomende netwerk controlesystemen (NCS) verschaffen een veelbelovend ontwerp paradigma voor vibratie controle algoritmes. In dit paradigma wordt de besluitvorming gedelegeerd over verschillende intelligente eenheden verspreid over de volledige structuur die elk beschikken over een serie actuatoren en sensoren.

Dit proefschrift is toegewijd op het aanpassen van de netwerk en gedistribueerde controle concepten toegespitst op vibratie reductie bij ruimtelijk gedistribueerde gedempte systemen, nl. flexibele structuren. Vier gedecentraliseerde benaderingen voor gedistribueerde/coöperatieve waarnemers in directionele grafiek topologie zijn ontwikkeld. De eerste benadering veronderstelt dat de informatie van de topologische graaf is perfect gekend door elke waarnemer . De tweede benadering werkt onafhankelijk van de grafiek topologie en enkel voor lokaal detecteerbare systemen. De derde benadering werkt ook zonder de informatie over de grafiek topologie voor zowel lokaal detecteerbare als niet-detecteerbare systemen. Bij de vierde benadering is een observeerbaarheidsdecompositie eerst lokaal toegepast op elke waarnemer waarbij de parameters van de coöperatieve waarnemers respectievelijk zijn ontworpen in observeerbare en niet-observeerbare deelruimten. Deze aanpak kan ook ontworpen worden zonder de exacte informatie over de grafiek topologie. De vier gedecentraliseerde benaderingen hebben een aantal aantrekkelijke eigenschappen in vergelijking met de gecentraliseerde benaderingen die te vinden zijn in de literatuur. Ten eerste zijn deze, tot op zekere hoogte, meer robuust tegen herconfiguraties van de graaf. Ten tweede zijn de gedecentraliseerde benaderingen meer flexibel bij het integreren van redundante sensoren in het netwerk. Ten derde is de computationele complexiteit voor het design van de variabelen gereduceerd. De performantie van de voorgestelde coöperatieve waarnemers en controllers is onderzocht aan de hand van numerieke simulaties waarbij een slimme flexibele balk is verondersteld. Een experimentele case studie met een piëzo-elektrische aangedreven composiet plaat is voorgesteld om de ontwikkelde algoritmes te valideren in real-time. Dit proefschrift omvat ook een preliminair onderzoek naar gedistribueerde homogene sensor fusie over een netwerk. Geïnspireerd door de Bayesian-gebaseerde fusie zijn variaties van de meetruis opgenomen in het gewicht toegekend aan de lijnen van het netwerk . De fusie performantie is onderzocht aan de hand van numerieke experimenten. Deze experimenten wijzen uit dat de verwachte steady-state waarden en varianties van de toestand schattingen van alle knooppunten van het netwerk goed overeen komen met de analytische oplossing.

Datum:8 apr 2015 →  30 mei 2018
Trefwoorden:distributed, state observer, networked, large-scale, vibration reduction, flexible structure
Disciplines:Controlesystemen, robotica en automatisatie, Ontwerptheorieën en -methoden, Mechatronica en robotica, Computertheorie
Project type:PhD project