Modelovanie a simulácia (M. Bakošová, M. Karšaiová, A. Mészáros, J. Mikleš)
Modelovanie a simulácia hrajú dôležitú úlohu pri skúmaní statických a
dynamických vlastností chemických procesov, zariadení a
systémov. Väčšina chemickotechnologických systémov je silne nelineárna
a simulácia ich vlastností je nevyhnutná tak pre návrh algoritmu
riadenia ako aj pre skúmanie vlastností celého systému
riadenia. Hlavnou úlohou výskumu v oblasti modelovania simulácie je
vývoj programového balíka pre modelovanie a simuláciu rôznych typov
modelov. V posledných rokoch bol vytvorený simulačný balík programov v
programovacom jazyku C a v simulačnom prostredí Simulink.
Identifikácia systémov (Ľ. Čirka, M. Fikar, J. Mikleš)
V oblasti identifikácie systémov sa výskum venuje problémom estimácie parametrov statických a
dynamických systémov. Pozornosť sa venuje hlavne týmto oblastiam:
- neparametrické metódy, korelácia a spektrálna analýza
- rekurzívna identifikácia prenosov spojitých systémov a z-prenosov a delta prenosov
diskrétnych systémov
- identifikácia v uzavretom obvode
Pre simulačný jazyk Simulink bol vytvorený programový toolbox
IDTOOL. Tento toolbox implementuje algoritmus LDDIF založený na metóde
najmenších štvorcov a poskytuje bloky pre spojitú a disktrétnu
priebežnú identifikáciu prametrov systémov.
Optimálne riadenie (M. Fikar, J. Mikleš)
Hlavnou úlohou tejto oblasti výskumu je navrhnúť programový balík
optimalizačných algoritmov a implementovať ich pri návrhu riadenia
rôznych procesov. Výskum zahŕňa tak jednorozmerové ako aj
mnohorozmerové systémy. Návrh optimálneho riadenia sa venuje
stratégiám pre diskrétne aj spojité systémy. Programový balík sa
vytvára v prostredí simulačného jazyka Matlab - Simulink.
Adaptívne riadenie (M. Bakošová, Ľ. Čirka, M. Fikar, A. Mészáros, J. Mikleš)
Väčšina technologických procesov je nelineárna, čo spôsobuje problémy
najmä pri praktických realizáciách. Najdôležitejšou úlohou tejto
oblasti výskumu je aplikácia návrhov riadenia na riešenie praktických
problémov. Je známe, že nelinearita systémov, ich vyšší rád dynamiky a
tendencia k nestabilite spôsobujú vážne problémy pri modelovaní a
riadení a navyše mnoho priemyselných procesov je
mnohorozmerových. Preto treba v mnohých metódach návrhu riadenia
urobiť také kroky týkajúce sa modelovania, identifikácie a syntézy
riadenia, ktoré vedú k riešeniu praktických problémov. To je dôvod,
prečo sa začala vo veľkej miere rozvíjať tak teória adaptívneho
riadenia ako aj jej praktické aplikácie. Aktivity v oblasti
adaptívneho riadenia možno rozdeliť do troch hlavných oblastí:
- samonastavujúce sa riadenie - je charakterizované opakujúcim sa odhadom parametrov
a syntézou riadenia
- adaptívne riadenie s referenčným modelom založené na Ljapunovej metóde
- decentralizované adaptívne riadenie
Neurónové siete a fuzzy riadenie (A. Mészáros, J. Dvoran, A. Vasičkaninová)
Úlohou výskumu v tejto oblasti je návrh fuzzy regulátorov založených
na genetických algoritmoch, návrh dvojvrstvových riadiacich štruktúr
pre biochemické procesy, návrh integrovaných optimalizačných
algoritmov pre vyššie vrstvy hierarchických riadiacich štruktúr,
použitie umelých neurónových sietí na modelovanie metódou spätného
šírenia pre určité typy biochemických procesov, návrh robustných
algoritmov prediktívneho riadenia na báze umelých neurónových sietí
využívajúcich metódu stochastickej aproximácie pri trénovaní
algoritmov, návrh riadiaceho systému pre laboratórny fermentor.
Prediktívne riadenie (M. Fikar, M. Kvasnica)
Prediktívne riadenie dosahuje v ostatnom čase nielen veľké akademické
úspechy ale i úspechy v priemyselných aplikáciách. Jeho hlavnou
nevýhodou sú však problémy so stabilitou. Úlohou tejto oblasti výskumu
je rozvoj základných vstupno-výstupných prediktívnych metód. Problém
sa rieši pomocou Youlovej - Kučerovej prametrizácie všetkých
stabilizujúcich regulátorov. Prediktívne algoritmy riadenia sa
formulujú aj pre konečný aj pre nekonečný horizont riadenia. Iný
prístup predpokladá v obvode riadenia lineárny regulátor a hľadá sa
minimálny počet riadiacich zásahov alebo krokov regulačných odchýliek,
čo vedie k stabilnej odozve obvodu riadeniA. Vo všetkých prípadoch sa
dá dokázať, že minimálny počet krokov je v úzkom vzťahu k počtu
nestabilných pólov alebo núl procesu. Ďalšou z oblastí výskumu je explicitné prediktívne riadenie. V tomto prístupe sa daný problem prediktívneho riadenia vyrieši naraz pre všetky prípustné hodnoty počiatočných podmienok pomocou použitia parametrického programovania. Výsledkom je zákon riadenia vo forme prehľadávacej tabuľky, čo umožňuje implementovať prediktívne riadenie v reálnom čase aj na procesy s veľmi malými periódami vzorkovania.
Dynamická optimalizácia (M. Fikar)
Zvyšujúce sa nároky na kvalitu v chemickom a petrochemickom priemysle
vedú k rozvoju čoraz komplikovanejších stratégií riadenia. Navyše je
potrebné poznať limity prevádzky a rýchlosť prechodového deja
procesu. Teória optimálneho riadenia je schopná dať odpoveď aj na
tieto otázky. V oblasti dynamickej optimalizácie sa výskum zameriava
na problémy dynamiky mnohozložkových rektifikačných kolón, čističiek
odpadových vôd a iných zložitých procesov.
Modelovanie a riadenie chemických reaktorov, biochemických reaktorov, rektifikačných kolón a výmenníkov tepla (M. Bakošová, J. Dvoran, Ľ. Čirka, M. Fikar, M. Karšaiová, A. Mészáros, J. Mikleš, A. Vasičkaninová)
Výskum v tejto oblasti je zameraný na modelovanie a riadenie rôznych
typov chemických a biochemických systémov.
Vzdelávanie v oblasti automatizácie (M. Fikar, Ľ. Čirka, M. Bakošová)
Výskum v tejto oblasti sa orientuje na použitie nových informačných
technológií v pedagogickom procese, na interaktívne on-line bloky a
automatické generovanie testovacích problémov. V súčasnosti je riešený
problém perzonifikácie webovských stránok pre študentov.
Informačné technológie (M. Fikar, Ľ. Čirka, M. Kvasnica)
Výskum v tejto oblasti sa orientuje na:
- použitie informačných technológií pre spracovanie údajov a vizualizáciu
- vývoj statických a dynamických webových stránok nielen pre účely
riadenia a merania signálov, ale aj pre všeobecnú správu a manipuláciu
informácií
- automatické spracovanie údajov z rôznych informačných zdrojov
Sú využívané riešenia na báze Open Source: web, mail, smb servery,
databázy (MySQL), programovacie nástroje (PHP, JavaScript) na
operačných systémoch GNU/Linux, FreeBSD, Solaris.
