Seminarky.cz > Diplomky, bakalářky > Dizertační práce > > Neuronové sítě v prediktivním řízení - dizertační práce

Neuronové sítě v prediktivním řízení - dizertační práce

Kategorie: Informační systémy

Typ práce: Dizertační práce

Škola: nezadáno/škola není v seznamu

Charakteristika: Disertační práce se věnuje aplikaci technologie neuronových sítí v oblasti prediktivního řízení. Shrnuje dosavadní stav teorie prediktivního řízení a neuronových sítí. Představuje dva typy řízení, neuronové generalizované prediktivní řízení (regulátor NGPC) a nově navrhnuté schéma neuronového prediktivního řízení s nelineární optimalizací (regulátor NPCNO).

Obsah

1.
Úvod
2.
Prediktivní řízení
2.1
Adaptivní řízení
2.2
Obecné schéma prediktivního řízení
2.2.2
Řídicí kritérium
2.2.3
Řídicí a predikční horizont
2.3
Prediktivní řízení založené na modelu soustavy
2.4
Generalizované prediktivní řízení
2.4.1
Algoritmus generalizovaného prediktivního řízení
2.4.2
Řízení
2.4.3
Volba hodnot horizontů
2.5
Neuronové sítě a prediktivní řízení - definice problému
3.
Neuronové sítě
3.1
Architektura vícevrstvé perceptronové sítě (MLP)
3.1.1
Popis funkce sítě
3.2
Algoritmy učení neuronových sítí
3.2.1
Algoritmus Back Propagation
3.2.2
Marquardt - Levenberg algoritmus
3.3
Normalizace
3.4
Neuronový model NARX
4.
Cíl disertační práce
5.
Neuronové sítě v prediktivním řízení
5.1
Neuronové generalizované prediktivní řízení
5.1.1
Extrakce linearizovaných parametrů
5.1.2
Algoritmus regulace
5.2
Neuronové prediktivní řízení s nelineární optimalizací
5.2.1
Vícekrokový neuronový prediktor
5.2.2
Nelineární optimalizace
5.2.3
Algoritmus regulace
6.
Simulační studie
6.1
Regulovaná soustava
6.2
Neuronový model regulované soustavy
6.3
PID regulátor
6.3.1
Řízení regulované soustavy - sinusový referenční signál
6.3.2
Řízení regulované soustavy - pulsní referenční signál
6.4
Neuronové generalizované prediktivní řízení (NGPC)
6.4.1
Řízení regulované soustavy - sinusový referenční signál
6.4.2
Řízení regulované soustavy - pulsní referenční signál
6.4.3
Vliv šumu
6.5
Neuronové prediktivní řízení s nelineární optimalizací (NPCNO)
6.5.1
Řízení regulované soustavy - sinusový referenční signál
6.5.2
Řízení regulované soustavy - pulsní referenční signál
6.5.3
Vliv šumu
7.
Závěr
8.
Reference
9.
Přílohy - Seznam obrázků
Obr. 9.1 Trénovací množina učení neuronového modelu soustavy - vstup soustavy
Obr. 9.2 Trénovací množina učení neuronového modelu soustavy - výstup soustavy
Obr. 9.3 Řídicí signál při řízení soustavy regulátorem PID pro sinusový referenční signál
Obr. 9.4 Chyba regulace při řízení soustavy regulátorem PID pro sinusový referenční signál
Obr. 9.5 Chyba regulace při řízení soustavy regulátorem PID pro pulsní referenční signál
Obr. 9.6 Řídicí signál při řízení soustavy regulátorem PID pro pulsní referenční signál
Obr. 9.7 Výstup regulované soustavy řízené regulátorem PID s vlivem šumu
Obr. 9.8 Chyba regulace při řízení regulátorem PID s vlivem šumu
Obr. 9.9 Řídicí signál při řízení soustavy regulátorem PID s vlivem šumu
Obr. 9.10 Chyba regulace při řízení soustavy regulátorem NGPC pro sinusový referenční signál
Obr. 9.11 Průběh linearizovaných parametrů soustavy řízené regulátorem NGPC pro sinusový referenční signál
Obr. 9.12 Chyba regulace při řízení soustavy regulátorem NGPC ( =0) pro pulsní referenční signál
Obr. 9.13 Výstup regulované soustavy řízené regulátorem NGPC ( =0.2) pro pulsní referenční signá
Obr. 9.14 Chyba regulace při řízení soustavy regulátorem NGPC ( =0.2) pro pulsní referenční signál
Obr. 9.15 Řídicí signál při řízení soustavy regulátorem NGPC ( =0.2) pro pulsní referenční signál
Obr. 9.16 Chyba regulace při řízení soustavy regulátorem NGPC ( =0.05) pro pulsní referenční signál s vlivem šumu
Obr. 9.17 Průběh linearizovaných parametrů soustavy řízené regulátorem NGPC pro pulsní referenční signál s vlivem šumu
Obr. 9.18 Chyba regulace při řízení soustavy regulátorem NPCNO pro sinusový referenční signál
Obr. 9.19 Chyba regulace při řízení soustavy regulátorem NPCNO pro pulsní referenční signál
Obr. 9.20 Chyba regulace při řízení soustavy regulátorem NPCNO ( =0.05) pro pulsní referenční signál s vlivem šumu
Obr. 9.21 Výstup regulované soustavy řízené regulátorem NGPC ( =0) s vlivem šumu
Obr. 9.22 Chyba regulace při řízení soustavy regulátorem NPCNO ( =0) pro pulsní referenční signál s vlivem šumu
Obr. 9.23 Řídicí signál při řízení soustavy regulátorem NGPC ( =0) s vlivem šumu

Úryvek

"2.2 Obecné schéma prediktivního řízení
Prediktivní řízení je založeno na konceptu využívajícím znalostí o regulované soustavě k predikci budoucího výstupů soustavy a k získání optimálních hodnot řídicího signálu pomocí optimalizačního algoritmu. Na základě této jednoduché myšlenky vzniká poměrně všestranný regulační mechanismus použitelný na různé druhy soustav a jeho nadstavby pak vedou k samo-nastavujícím a adaptivním regulátorům.
Mezi základní výhody, které prediktivní řízení představuje, je schopnost řízení nelineárních soustav, soustav s dopravním zpožděním (včetně proměnného) a dále možností zahrnutí omezujících podmínek stavů a výstupů soustavy a na řízení do řídicího algoritmu. Další důležitou vlastností je pro dávkové řízení skutečnost, že využíváme znalost budoucího průběhu požadované hodnoty regulované soustavy.
Obecné schéma prediktivního řízení je zobrazeno na Obr. 2.2. Estimací vlastností regulované soustavy je vytvořen vhodný prediktor výstupů soustavy. Optimalizační algoritmus pak s pomocí prediktoru vytváří takový řídicí signál, aby výstup soustavy byl optimální vzhledem k řídicímu kritériu.

Historie prediktivního řízení sahá do počátku 60. let, kdy byly uveřejněny první regulační schémata zohledňující predikční horizont řízení. Popis vývoje prediktivního řízení je možné najít v mnoha publikacích zabývající se touto oblastí [59][28].
V současné době je dostupná celá řada publikací věnující se prediktivnímu řízení. Velká část se věnuje zahrnutí vlivu omezujících podmínek do řízení, zde jsou známy hlavně práce de Oliviery [3-5], Scokaetra [59], Nevistice[58] a Bemporady [61], [62], který i řeší problematiku proměnného dopravního zpoždění. Prediktivní řízení s nekonečnou délkou predikčního horizontu je obsahem prací Rawlingse a Findeisena [63], s proměnnou-zkracující délkou se zabývá Barva [28].
Na využití algoritmu generalizovaného prediktivního řízení představeného Clarkem a dalšími [6][9] v roce 1987 je pracuje Ronco a další [71][72], Soloway a Haley[20], Cawtrop a Siller-Alcala [63], na použití v průmyslu Camacho a Bordons [43].
Otázka stability rozebírá Chem a Allgower [56], Biegler [54], Morari, de Oliviera a další [3][5][53], Clarke, Mosca a další [36].
Aplikací prediktivního řízení se zaobírá Doyle a Wisnewski [57], v dávkových procesech Valappil a Georgakis [69], použití regulátorů v reálném čase Chem a Allgower [66][56]. Zajímavé je také použití interpolace nelineární soustavy skupinou lineárních a nelineárních modelu v prediktivním řízení (Banerjee a Arkun [55]).
Použití neuronových sítí v řízení se věnují práce Sorennsena [9], Norgaarda [15], Parisiniho a Zoppoliho[50], Lu a Basara[46] a Jagannathana a Lewise[48]. Neuronové sítě v prediktivním řízení jsou obsahem prací Hunta a dalších[42], Ronca a Gawtropa [73], Schenkera a Agarwal[44], Nagyo a Agachiho[14] a Solowaye a Haleyo[20]."

Poznámka

Velmi kvalitně zpracované. Práce byla zachována v autorově formátování, přičemž obsahuje velké množství tabulek, grafů a schémat. V čistém textu by se jednalo o 61 stran. Práce je rozdělena do dvou souborů, přičemž ten druhý obsahuje pouze přílohy (grafy měření).

Vlastnosti

STÁHNOUT PRÁCI

  1. SMS platba (ČR) 30 Kč

    Platba prostřednictvím brány mobilního operátora. Pro započetí platebního procesu prosím vyplňte kontrolní kód a stiskněte tlačítko "Zaplatit"

    Po proběhnutí platby budete přesměrováni zpět na tuto stránku, kde najdete odkaz ke stažení práce.


    V případě potíží s realizací platby se neváhejte obrátit na infolinku poskytovatele služby, společnost Advanced Telecom Services s.r.o., na čísle +420 776 999 199

    Nápověda pro zákazníky Telefónica O2:

    1. Vyplňte Vaše číslo na mobil, zvolte jako operátora Telefónica O2 a klikněte na POTVRDIT.
    2. Zobrazí se Vám informace, že SMS byla odeslána.
    3. Na mobilní telefon Vám bude doručena SMS zpráva s odkazem.
    4. Klikněte na odkaz v SMS zprávě, budete propojeni na platební bránu společnosti Telefónica O2. Zde potvrďte platbu.
    5. Na internetu se zobrazí výsledek proběhlé platby.
    Pro úspěšnou realizaci platby je nutné mít aktivní službu „O2 platba“. Služba je většinou aktivní automaticky, takže není třeba nejdřív nic aktivovat.

    Nápověda pro zákazníky Vodafone:

    1. Vyplňte Vaše číslo na mobil, zvolte jako operátora Vodafone a klikněte na POTVRDIT.
    2. Dojde k přesměrování na Vodafone portál.
    3. Potvrďte Vaše mobilní číslo kliknutím na DALŠÍ. .
    4. Na Váš mobilní telefon přijde SMS zpráva s kódem.
    5. Zadejte tento kód do formuláře, klikněte na OK.
    6. Objeví se Vám údaje o platbě, kterou potvrďte kliknutím na POKRAČOVAT.
    7. V té chvíli proběhne platba, o jejímž výsledku Vás informuje došlá SMS zpráva.
    Pro úspěšnou realizaci platby je nutné mít aktivní službu „M-peněženka“. Služba je většinou aktivní automaticky, takže není třeba nejdřív nic aktivovat.

    Nápověda pro zákazníky T-mobile:

    1. Vyplňte Vaše číslo na mobil, zvolte jako operátora T-mobile a klikněte na POTVRDIT.
    2. Dojde k přesměrování na T-mobile portál, potvrďte zde svůj souhlas s podmínkami platby.
    3. Pokud máte na T-zones účet, přihlaste se a pokračujte bodem 7.
    4. Pokud účet na T-zones nemáte, vepište do formuláře svoje mobilní číslo a klikněte na ODESLAT ČÍSLO.
    5. Přijde Vám SMS zpráva s kódem.
    6. Vepište kód jako heslo do formuláře a klikněte na PŘIHLÁSIT.
    7. Objeví se Vám údaje o platbě, které potvrďte kliknutím na tlačítko ZAPLATIT.
    8. V té chvíli proběhne platba, o jejímž výsledku Vás informuje došlá SMS zpráva.
    Pro úspěšnou realizaci platby je nutné mít aktivní službu „M-platba“. Služba je většinou aktivní automaticky, takže není třeba nejdřív nic aktivovat.
  2. Platit kartou 30 Kč

    Platba kartou. Pro započetí platebního procesu prosím vyplňte kontrolní kód a stiskněte tlačítko "Zaplatit"

    Po proběhnutí platby budete přesměrováni zpět na tuto stránku, kde najdete odkaz ke stažení práce.


    Po odeslání kontrolního kódu budete přesměrováni do platební brány GP webpay, kde zadáte údaje potřebné pro platbu. Platbu dokončíte stisknutím tlačítka "ZAPLATIT".

    Akceptované karty: VISA, VISA Electron, V PAY, MasterCard, Maestro.

  3. Koupit za kredity - 25 Kč >>> ZVÝHODNĚNÁ CENA!
    Jedním stiskem tlačítka, obratem a za výhodnou cenu!
    JEN PRO REGISTROVANÉ UŽIVATELE
    Cena za stažení je pouze 450 kreditů (=25Kč).
  4. Platit převodem z ČSOB a Poštovní spořitelny, službou PaySec 25 Kč >>> ZVÝHODNĚNÁ CENA!
    Rychle, bezpečně a pohodlně.
    Zaplatit za tuto práci přes PaySec >>> Kliknutí na odkaz Vás přesměruje do platebního rozhraní
    Kliknutím na ikonku Vás přesměrujeme do platebního systému, kde si vyberete převod z ČSOB, Poštovní spořitelny nebo platbu PaySec
  5. SMS platba (Slovensko) - 1,20€
    Stahovací kód k této práci získáte do několika minut se službou mobilního operátora Premium Rate SMS.
    Zašlete SMS zprávu ve tvaru: SEMmezera9898
    - na telefonní číslo: 8877
    Cena jedné SMS je 1,20€ včetně DPH. Pro využití SMS platby je třeba mít aktivovanou službu Premium Rate SMS. Službu technicky zajišťuje Advanced Telecom Services, s. r. o.
    SMS musí být ve formátu TEXT, bez diakritiky a bez formátování (tj. základní velikost a typ písma). Stahovací kód je použitelný pouze pro tuto práci a je platný až do uzavření okna internetového prohlížeče.
    Stahovací kód přijde obratem na mobil, je platný 24 hodin a lze jej zadat celkem dvakrát.
    Pro stažení této práce zadejte stahovací kód (bez uvozovek):


Důležité informace: Provedením mobilní platby, odesláním SMS, platbou kredity, platbou kartou, PaySecem nebo převodem z účtu souhlasíte s Podmínkami stahování.
Veškeré informace o platbách si můžete přečíst zde.
Máte při placení nebo stahování práce problém? Odpovědi na časté problémy najdete zde nebo kontaktujte naší podporu.

Diskuse