bakalářská práce

Pokročilé algoritmy řízení teploty v místnosti

Text práce 4.59 MB Příloha 36.78 MB

Autor práce: Ing. Jan Glos

Ak. rok: 2012/2013

Vedoucí: prof. Ing. Pavel Václavek, Ph.D.

Oponent: Ing. Miroslav Graf

Abstrakt:

Tato bakalářská práce se zabývá sestavením tepelného modelu konkrétní místnosti a návrhem algoritmů pro ohřev a chlazení této místnosti. Pro vytvoření přesného modelu je použito rozšíření Simscape pro Matlab/Simulink a model je sestaven výhradně podle reálných vlastností místnosti a jejích stěn (materiály, rozměry apod.). V rámci této práce jsou navrženy prediktivní (MPC - Model Predictive Control) a PI regulátory. Ve srovnání s původní regulací dosahují navržené regulátory lepší kvalitu regulace a prediktivní regulátory vycházejí v porovnání jako nejvhodnější. Kvůli přípravě na integraci splitové klimatizační jednotky, možnosti ovládání akčních členů pomocí MPC regulátoru realizovaného v Matlabu a kvůli nutnému rozdělení žádaných hodnot pro vytápění a chlazení bylo přepracováno softwarové vybavení kontroléru pro řízení technologií v místnosti.

Klíčová slova:

prediktivní regulace, Matlab-Simulink, Simscape, individuální regulace teplot v místnostech, Kalmanův filtr, BACnet

Termín obhajoby

18.6.2013

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znakmkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

Student obhájil bakalářskou práci.

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní obor

Automatizační a měřicí technika (B-AMT)

Složení komise

Prof. Ing. Roman Prokop, CSc. (předseda)
prof. Ing. Petr Vavřín, DrSc. (místopředseda)
Ing. Marie Havlíková, Ph.D. (člen)
Ing. Petr Petyovský, Ph.D. (člen)
Ing. Radek Štohl, Ph.D. (člen)

Předložená bakalářská práce se zabývá problematikou regulace teploty v místnosti. Jedná se o téma zajímavé jak z pohledu teorie, tak i možných aplikací.

Prvním ze zajímavých výsledků je sestavení modelu řízeného systému – tepelného modelu místnosti. Model byl sestaven systematicky na základě fyzikálních vlastností použitých materiálů a upřesněn s využitím reálně změřených dat, přičemž bylo dosaženo velmi dobré shody modelu s reálným systémem.

Následně byly studovány vlastnosti stávající regulátorů použitých v reálném systému, kde student dokázal navrhnout regulátory dosahující výrazně lepší kvality regulace. V závěru své práce se student zaměřil na využití prediktivního řízení s modelem, přičemž bylo dosaženo dalšího zlepšení vlastností regulačního obvodu. Dle dostupných informací lze předpokládat i praktické využití výsledků jeho práce. Řídicí algoritmy byly ověřeny simulací, nad rámec zadání student pokračuje i po odevzdání práce v činnostech směřujících k praktické realizaci algoritmů. Problémem je však zde zejména sezónní charakter provozu jednotlivých technologií a plné ověření navržených řešení tedy bude vyžadovat delší čas.

Během zpracování bakalářské práce se musel student seznámit s vybranými částmi teorie automatické řízení, které jdou výrazně za rozsah bakalářského a v některých případech i magisterského studia, např. problematikou identifikace parametrů řízeného systému, stavové rekonstrukce, nebo pokročilých technik prediktivního řízení.

Student pracoval samostatně s přiměřeným využitím konzultací, aktivně studoval řešenou problematiku a přicházel z vlastními řešeními. Po formální stránce je práce zpracována přehledně a pečlivě jak pokud jde o grafické zpracování, tak i text práce.

Zadání bylo splněno. Student prokázal technické schopnosti a mimořádný zájem o danou problematiku, práci doporučuji k obhajobě s hodnocením výborně.

Známka navržená vedoucím: A

Posudek oponenta
Ing. Miroslav Graf

Předložená  bakalářská práce se dá považovat za náročnější jak po stránce odborné, tak i po stránce časové. Student pronikl do do problematiky regulace teploty a jednotlivé regulátory také naimplementoval do kampusu Masarykovy univerzity. Studentem navržené algoritmy dokonce fungovaly lépe než původní. O celkové kvalitě svědčí i to, že o práci má zájem externí firma.

Práce je psána v logickém sledu, student se nejdříve věnuje regulaci teploty obecně a uvádí současný stav HW a SW v kampusu Masarykovy univerzity. Další kapitola je věnována přenosu tepla a modelovacími prostředky programu Matlab/Simulink. Z katalogu materiálů použitých v budově byl dále vytvořen model místnosti a na něj byly navrženy jednotlivé regulátory.

Student také pronikl do problematiky prediktivní regulace a navrhl pomocí Matlabu explicitní prediktivní regulátor. Daná problematika sahá nad rámec bakalářského i magisterského studia.

V práci se objevují pouze drobné nepřesnosti. Myslím si, že citovat v bakalářské práci Wikipedii není vhodné (citace [4]). Vzorec (7.7) na straně 45 je velmi nepřesný; věřím, že se jedná pouze o překlep. I když matice pro MPC jsou velmi rozsáhlé, bylo by možné zlepšit celkový zápis, například pomocí substitucí (strana 40, 41 aj.).

Zadání práce je splněno. Bakalářská práce celkově svědčí o bakalářských schopnostech studenta. Navrhuji hodnocení A – 95 bodů - výborně.

Známka navržená oponentem: A