Controllability analysis for nonlin

Controllability analysis for nonlinear processes
Most of the above methods are based on frequency domain
analysis. They are not applicable to nonlinear methods
However, it appears that controllability evaluation based on
a linearized model gives correct information even for
strongly nonlinear systems.75 This is true for regulatory performance
around a specified steady state but is not satisfactory
for problems with a high degree of nonlinearity, ranged
throughout wide operating regions, such as start-up, shutdown,
and batch or semi-batch-processes, which are not easily
correctable with simple nonlinear transformations. Thus,
methods for the evaluation of controllability may be somewhat
different.
If complex nonlinear behaviors of a process are understood
and effects of parameters and operation conditions are
analyzed at the design stage, several undesirable characteristics,
such as limit cycles can be avoided. The potential control
problems associated with these characteristics could be
eliminated or avoided by modifying the process design
itself.75 Although many complex nonlinear behaviors can be
efficiently dealt with using modern control algorithms like
the nonlinear model predictive control (NMPC) algorithm,
76,77 it is important for analyzing the controllability of
a system to fully identify all potential problems associated
with the complex behavior and to assess how easy the design
is to control when the alternatives are considered during the
design stage.78
The existing nonlinear controllability analysis methods
can be divided into those which are analytical and those
which are optimization based. Some insights into analytical
nonlinear controllability analysis are given below, followed
by a review of the optimization methods. Passivity/dissipativity-
based controllability analysis is an emerging research
area. This methodology is also discussed in this section.
Analytical Method. A selection of nonlinear controllability
analysis techniques are based on the concept of functional
controllability. In nonlinear dynamics, a nonlinear
inverse may be evaluated. Because there are no direct methods
for quantifying the effect of inverse dynamics, the nonlinear
inverse must be analyzed instead. A fundamental limitation
on perfect control for linear systems is the presence of
RHP transmission zeros, which give rise to an unstable
inverse. However, for nonlinear systems there are no zeros
or poles. The analogous problem for a nonlinear system is
unstable zero dynamics. The zero dynamics of a nonlinear
system is given by the dynamics of its reduced inverse,
which is a minimal-order realization of the systems
inverse.79 Therefore, an investigation of the zero dynamics
of a nonlinear system will reveal whether or not a nonlinear
system has a stable inverse. Trickett provided an approach
that concerned the evaluation of controllability of nonlinear
nonminimum phase systems.80 In this approach, the main
goal was to rule out the possibility of unstable zero dynamics
inside the entire operating region. Although they have
assessed qualitatively that a system has an unstable inverse,
they still cannot quantitatively determine the actual best
achievable performance for this nonlinear system. The relative
order of a system has been introduced as an analysis
tool for the structural evaluation of alternative control configurations.
81,82 The technique was subsequently extended to
nonlinear discrete systems.83 This method allowed the coupling
and interaction for specific control structures to be
assessed but it did not indicate whether or not specific performance
requirements might be achievable.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

วิเคราะห์กระบวนการไม่เชิงเส้น controllability
ส่วนใหญ่วิธีการข้างต้นที่อยู่บนโดเมนความถี่
วิเคราะห์ พวกเขาจะไม่ใช้วิธีการไม่เชิงเส้น
อย่างไรก็ตาม จะปรากฏที่ประเมิน controllability ตาม
แบบ linearized ให้ข้อมูลที่ถูกต้องสำหรับ
systems.75 ขอไม่เชิงเส้นนี้เป็นจริงสำหรับประสิทธิภาพทาง
สถานที่ระบุคงสถานะ แต่ไม่พอ
สำหรับปัญหาระดับสูงของ nonlinearity อยู่ในช่วง
ทั่วภูมิภาคปฏิบัติกว้าง เช่นการเริ่มต้น ปิด,
และชุดหรือ semi-batch-กระบวนการ ซึ่งไม่ใช่เรื่องง่าย
correctable กับแปลงที่ไม่เชิงเส้นอย่างง่าย ดังนั้น,
วิธีการประเมินของ controllability อาจค่อนข้าง
แตกต่างกันได้
ถ้าพฤติกรรมไม่เชิงเส้นความซับซ้อนของกระบวนการจะเข้าใจ
และผลของพารามิเตอร์และเงื่อนไขการดำเนินงาน
วิเคราะห์ในขั้นตอนออกแบบ ลักษณะพึงประสงค์หลาย,
เช่นวงจรจำกัดสามารถหลีกเลี่ยง ตัวควบคุมที่มีศักยภาพ
ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับลักษณะเหล่านี้อาจ
ตัด หรือหลีกเลี่ยง โดยการปรับเปลี่ยนการออกแบบกระบวนการ
เองได้75 แต่พฤติกรรมไม่เชิงเส้นหลายซับซ้อนสามารถ
ไพ่ที่แจกได้อย่างมีประสิทธิภาพ ด้วยการใช้อัลกอริทึมควบคุมทันสมัยเช่น
ไม่เชิงเส้นแบบจำลองคาดการณ์ควบคุม (NMPC) อัลกอริทึม,
76, 77 เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการวิเคราะห์ controllability ของ
ระบบเพื่อระบุปัญหาทั้งหมดที่เกี่ยวข้องทั้งหมด
ด้วยลักษณะการทำงานที่ซับซ้อน และ การประเมินแบบง่าย
จะควบคุมเมื่อพิจารณาทางเลือกระหว่างการ
stage.78
The อยู่ controllability ไม่เชิงเส้นการวิเคราะห์วิธีการออกแบบ
สามารถแบ่งออกเป็นผู้ที่จะวิเคราะห์ และเหล่า
ซึ่งจะปรับตามได้ บางลึกวิเคราะห์
controllability ไม่เชิงเส้นการวิเคราะห์ได้ตามด้านล่าง
โดยทบทวนวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพการ ปล่อย/dissipativity-
วิเคราะห์ controllability ตามมีการวิจัยเกิดขึ้น
ตั้ง วิธีการนี้ยังได้กล่าวถึงในส่วนนี้
วิธีการวิเคราะห์ เลือก controllability ไม่เชิงเส้น
เทคนิควิเคราะห์ตามแนวคิดของการทำงาน
controllability ใน dynamics ไม่เชิงเส้น แบบไม่เชิงเส้น
อาจประเมินค่าผกผันได้ เนื่องจากมีวิธีการไม่ตรง
สำหรับ quantifying ผลของ dynamics ผกผัน การไม่เชิงเส้น
ผกผันต้องวิเคราะห์แทน ข้อจำกัดพื้นฐาน
ควบคุมสมบูรณ์แบบสำหรับระบบเชิงเส้นเป็นของ
RHP ส่งศูนย์ ซึ่งก่อให้เกิดการความเสถียร
ผกผัน อย่างไรก็ตาม ระบบไม่เชิงเส้นมีค่าศูนย์ไม่
หรือหมุน ปัญหาคู่สำหรับระบบไม่เชิงเส้น
เสถียรศูนย์ dynamics เปลี่ยนแปลงเป็นศูนย์ของการไม่เชิงเส้น
ระบบถูกกำหนด โดยเปลี่ยนแปลงผกผันของลด,
ซึ่งเป็นสำนึกน้อยสั่งของ systems
inverse.79 ดังนั้น การตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงเป็นศูนย์
ของระบบไม่เชิงเส้นจะเหมาะหรือไม่ที่ไม่เชิงเส้น
ผกผันมั่นคงมีระบบการ วิธีการให้ทริคเก็ทการ์
ที่เกี่ยวข้องกับการประเมิน controllability ของไม่เชิงเส้น
systems.80 nonminimum ขั้นตอนในวิธีการนี้ หลัก
เป้าหมายถูกออกกฎของเสถียร dynamics เป็นศูนย์
ภายในพื้นที่ปฏิบัติงานทั้งหมด แม้ว่าพวกเขามี
ประเมิน qualitatively ว่า ระบบมีการผกผันเสถียร,
ยังไม่ quantitatively กำหนดส่วนจริง
ประสิทธิภาพทำได้สำหรับระบบนี้ไม่เชิงเส้นได้ ญาติ
สั่งของระบบมีการแนะนำเป็นการวิเคราะห์
เครื่องมือสำหรับการประเมินผลโครงสร้างการกำหนดค่าตัวควบคุมอื่นได้
81, 82 ต่อมาถูกขยายเทคนิค
systems.83 แยกกันไม่เชิงเส้นวิธีนี้อนุญาตให้ใช้ในคลัป
และโต้ตอบสำหรับโครงสร้างควบคุมเฉพาะจะ
ประเมิน แต่ไม่ได้ระบุหรือไม่ระบุประสิทธิภาพ
ความต้องอาจทำได้

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

การวิเคราะห์การควบคุมกระบวนการเชิง
ส่วนใหญ่ใช้วิธีข้างต้นจะขึ้นอยู่กับการวิเคราะห์
ความถี่ พวกเขาจะไม่ใช้เชิงเส้นวิธี
แต่ปรากฏว่าการประเมินการควบคุมขึ้นอยู่กับการให้ข้อมูลที่ถูกต้อง แม้ช่วงแบบ
ขอเส้น systems.75 นี้เป็นจริงสำหรับ
ประสิทธิภาพกฎระเบียบรอบระบุสถานะคงตัวแต่ไม่น่าพอใจ
สำหรับปัญหาที่มีระดับสูงของความไม่เป็นเชิงเส้น , อยู่ระหว่าง
ตลอดกว้างปฏิบัติการภูมิภาค เช่น เริ่มต้นปิดกระบวนการ
และชุดหรือกึ่งชุด ซึ่งไม่ได้ง่าย
correctable ง่ายการแปลงเชิงเส้น . ดังนั้นวิธีการสำหรับการประเมินการควบคุม


อาจจะค่อนข้างแตกต่างกันถ้าซับซ้อนเชิงพฤติกรรมของกระบวนการและผลของพารามิเตอร์และเข้าใจ

วิเคราะห์สภาพการดำเนินงานอยู่ในขั้นตอนการออกแบบ หลายที่ไม่พึงประสงค์ลักษณะ
เช่นรอบวงเงินที่สามารถหลีกเลี่ยงได้ ศักยภาพการควบคุม
ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับลักษณะเหล่านี้สามารถกำจัดหรือหลีกเลี่ยง
โดยการปรับเปลี่ยนกระบวนการออกแบบ
นั่นเอง75 แม้ว่าหลายซับซ้อนเชิงพฤติกรรมสามารถได้อย่างมีประสิทธิภาพจัดการกับโดยใช้ขั้นตอนวิธีการควบคุม

ไม่เชิงสมัยใหม่เช่นรูปแบบการทำนายพฤติกรรม ( nmpc ) ขั้นตอนวิธี
76,77 เป็นสิ่งสำคัญในการวิเคราะห์การควบคุมของ
ระบบพร้อมระบุปัญหาที่อาจเกิดขึ้นทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับพฤติกรรมที่ซับซ้อนและ

เพื่อประเมินวิธีการที่ง่ายออกแบบคือการควบคุม เมื่อเลือกจะพิจารณาในระหว่างขั้นตอนการออกแบบ

. 78 แบบไม่เชิงเส้นการวิเคราะห์วิธีการควบคุมที่มีอยู่
สามารถแบ่งออกเป็นผู้ที่วิเคราะห์และบรรดา
ซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพตาม บางข้อมูลเชิงลึกในการวิเคราะห์แบบไม่เชิงเส้นการวิเคราะห์จะได้รับการควบคุม

ด้านล่าง ตามด้วยรีวิวของวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพ . เอง / dissipativity -
การวิเคราะห์การควบคุมที่ใช้เป็นนวยการวิจัย
พื้นที่ วิธีการนี้ยังกล่าวถึงในส่วนนี้
วิธีวิเคราะห์ การเลือกเส้นควบคุม
เทคนิคการวิเคราะห์จะขึ้นอยู่กับแนวคิดของการควบคุมการทำงาน

ในพลศาสตร์ไม่เชิงเส้น , เส้น
ผกผันอาจได้รับการประเมิน เพราะไม่มีวิธีการโดยตรงสำหรับค่า
ผลของพลวัตผกผัน ,ไม่เชิง
ผกผันต้องวิเคราะห์แทน พื้นฐานข้อจำกัด
ในการควบคุมที่สมบูรณ์แบบสำหรับระบบเชิงเส้นคือการปรากฏตัวของ
ศูนย์ส่ง RHP ซึ่งก่อให้เกิดเสถียร
ผกผัน อย่างไรก็ตาม สำหรับระบบเชิงเส้นไม่มีเลขศูนย์
หรือเสาไฟฟ้า ปัญหาที่คล้ายกันสำหรับการไม่เชิงเส้นระบบ
พลวัตศูนย์เสถียร ศูนย์พลศาสตร์ไม่เชิงเส้น
ระบบได้รับการพลวัตของการผกผัน ,
ซึ่งเป็นระบบการสั่งน้อย
inverse.79 ดังนั้น การสืบสวนของศูนย์พลศาสตร์ของระบบไม่เชิงเส้น
จะเปิดเผยหรือไม่ว่าระบบมีเสถียรภาพเชิง
ผกผัน ทริกเกตต์ให้แนวทาง
ที่เกี่ยวข้องการประเมินการควบคุมไม่เชิงเส้น
nonminimum เฟส systems.80 ในแนวทางนี้เป้าหมายหลัก
ที่จะออกกฎความเป็นไปได้ของเสถียรศูนย์พลศาสตร์
ภายในเขตปฏิบัติการทั้งหมด แม้ว่าพวกเขาจะประเมินว่าระบบมีคุณภาพ

เสถียรผกผัน , พวกเขายังไม่สามารถพิจารณาตรวจสอบจริงที่ดีที่สุด
ได้ผลงานนี้ไม่เชิงเส้นระบบ ลำดับญาติ
ของระบบได้รับการแนะนําการวิเคราะห์
เครื่องมือสำหรับการประเมินโครงสร้างของรูปแบบการควบคุมทางเลือก .
81,82 เทคนิคต่อมาได้ขยาย
ไม่เชิงเส้นไม่ต่อเนื่อง systems.83 วิธีนี้อนุญาตให้การเชื่อมต่อ
และปฏิสัมพันธ์โครงสร้างการควบคุมเฉพาะเป็น
การประเมินแต่ไม่ได้ระบุหรือไม่ระบุประสิทธิภาพความต้องการ
อาจจะประสบผลสำเร็จ