Laboppgave
3:
Modelltilpasning
for varmluftprosess
Målet med
oppgaven
Å
få erfaring i tilpasning av en dynamisk matematisk modell til
en
fysisk prosess.
Utstyr
Organisering
Oppgaven
gjennomføres i studentgrupper.
Tid for
gjennomføring er
angitt på emnets hjemmeside.
Varighet: 4 timer, kl 1215-1600 (men en kan jobbe med utstyret fram til
kl 1700 dersom det er behov for det).
Ansvarlig for oppgaven: FH.
Veiledere:
Studentassistent og lærer.
Vurdering (godkjenning)
Oppgaven er obligatorisk.
Hver gruppe skal laste opp en
labjournal i Canvas innen kl. 18 labdagen.
Labarbeidet vurderes som
godkjent/ikke godkjent ut fra
deltakelse
på laben og innlevert journal.
Om labjournalen
Her er standard
journalforside. Labarbeidet vurderes som
godkjent/ikke godkjent ut fra
deltakelse
på laben og innlevert journal.
Krav til journalen (som
må
skrives under selve labarbeidet):
- Pdf
- Kortfattet
- Norsk eller engelsk.
- Innhold: Skjermbilder
med en kort tekst til hva bildene
viser. Samme overskrifter som i oppgaveteksten.
- Pdf-dokumentet skal ha
filnavn ihht denne malen:
"IA3112_Laboppgave1_Haugen_Åsen_Dalen.pdf" eller
EK3114_Laboppgave1_Haugen_Åsen_Dalen.pdf.
Oppgaver
Den matematiske modellen av varmluftprosessen,
som er beskrevet på varmluftprosessens
hjemmeside, har en brukbar struktur, dvs. at likningene
faktisk er i stand til å representere varmluftprosessens
dynamiske
egenskaper på en tilfredsstillende måte, gitt at modellens
parametre har passende verdier. Modellparametrene er:
- Forsterkning (K)
- Tidskonstant (theta_t)
- Tidsforsinkelse (theta_d)
- Omgivelsestemperatur (T_env)
I
laboppgaven Simulator
for varmluftprosess skulle dere implementerte en simulator basert
på
modellen med oppgitte parameterverdier. Men disse
parameterverdiene er omtrentlige, og det er ikke sikkert at verdiene
passer for den aktuelle prosessenheten (varmluftprosessen).
- Finn brukbare verdier for gruppens varmluftprosess.
Tips: Tilpass én parameter om
gangen manuelt/visuelt
vha. passende eksperimenter. Dere må planlegge disse
eksperimentene nøye slik at ett eksperiment brukes for
å
tilpasse én parameter, f.eks. ett eksperiment for
å finne
en verdi for omgivelsestemperaturen.
- Når dere tror dere har funnet brukbare verdier
for alle parametrene,
bør modellens nøyaktighet sjekkes (valideres) ved å
sammenlikne
simulatorens og den virkelige prosessens responser når
simulatoren og prosessen styres av et styresignal som
dere justerer mer eller mindre tilfeldig.
Kommentar: Det fins metoder for å tilpasse alle
modellparametrene samtidig og automatisk fra ett eksperiment. En metode
er å finne det parametersettet (dvs. verdien for hver av de
ovennevnte parametrene) som minimerer et egnet optimalitetskriterium.
Et slikt kriterium kan være minste sum av kvadratiske avvik
mellom observert (målt) og simulert utløpstemperatur over
eksperimentets varighet. (Optimaliseringstmetoder undervises i
masterutdanningen.) En rett-fram optimaliseringsmetode er
grid-metoden (også kalt brute force-metoden). Spesielt
interesserte kan gjerne - etter laben :-) - ta en titt på informasjonen,
inkl. to videoer, gitt i emnet Control Engineering i
IIA-masterprogrammet (Industrial IT and Automation).
|