Hlavní stránka Info portálu ZČU

Profesor Miloš Schlegel a student doktorského studijního programu Michal Brabec z katedry kybernetiky Fakulty aplikovaných věd (FAV) představili na mezinárodní konferenci Process Control 2023 novou analytickou metodu pro návrh takzvaného afinního H∞ regulátoru. Afinní regulátory jsou specifická třída regulátorů s dvěma laditelnými parametry. Dodatečné označení H∞, někdy také značeno jako Hinf, případně H-nekonečno, odkazuje na návrhová omezení, která musí regulátor splňovat.

Konference se konala ve Štrbském Plese od 6. do 9. června. Účastnili se jí vědci a výzkumníci z mnoha evropských států. „Na konferenci jsme nejeli s jakýmikoli ambicemi a vůbec jsme nečekali, že náš článek zvítězí. Byli jsme příjemně překvapeni,“ říká prof. Schlegel.

Vědci z FAV vyvinuli nástroj, který umí navrhovat nejčastěji v průmyslu používané regulátory prvního a druhého řádu podle uživatelem zvolených požadavků na výsledné chování. Standardní teorie totiž poskytuje řešení pouze pro regulátory vysokého řádu a bez strukturálních omezení. Praxe však preferuje regulátory nízkého řádu, jejichž návrh je bohužel v obecném případě obtížný. Hlavní přínos publikovaného příspěvku spočívá v nové formulaci návrhové úlohy zahrnující všechny běžně používané regulátory v průmyslové praxi, v jejím analytickém řešení a konečně ve vytvoření softwarového nástroje pro jejich efektivní návrh. Uživatel si zadá libovolný počet požadavků a aplikace mu vypočte všechny regulátory, které splňují zadaná kritéria. Návrhář si z nich pak může vybrat ten, který pro danou úlohu bude nejvhodnější.
„Pokud bych to měl říct akademickým jazykem, tak řešíme složitou úlohu, kterou jsme zvládli zjednodušit natolik, aby do ní bylo možné zadat všechny v praxi standardně používané regulátory a aby byla úloha ještě stále řešitelná efektivním způsobem. Například v autě střední třídy je zhruba 50 regulátorů a všechny tyhle regulátory je potřeba nastavit. Celosvětově se každý rok implementuje cca 10 miliónů regulátorů a každý regulátor potřebuje tuhle funkci,“ dodává prof. Schlegel.

Originální nápad řešení vznikl již před třemi lety. Hlavní vývojář Michal Brabec navrhl všechny algoritmy i samotný nástroj tak, aby byl využitelný pro méně znalé uživatele i pro zkušené inženýry. V průběhu let vědci aplikaci testovali i na reálných problémech. Pro firmu ZAT například pomohli navrhnout regulátory výkonových stabilizátorů pro vodní elektrárny. „Tím jsme si potvrdili, že naše metoda nastavení regulátorů je použitelná i v průmyslu a lze díky ní vyřešit i komplikovaný problém,“ říká Miloš Schlegel. 

Navržený software je ve světovém měřítku jedinečný a oba vědci doufají, že bude celosvětově používaný. „Z dostupných dat víme, že si své uživatele aplikace už našla, a to jak v Česku, tak i v zahraničí,“ dodává Michal Brabec. Uvedením nástroje do praxe však práce nekončí. Autoři mají další nápady na vylepšení aplikace, která je všem zájemcům dostupná na webových stránkách www.pidlab.com. Software byl vyvinut a nyní je distribuován firmou REX Controls, oficiálním partnerem FAV a evropského centra excelence NTIS (Nové technologie pro informační společnost). 

„Spolupráce mezi univerzitami a průmyslem není v dobrém stavu. Aby se aplikace v průmyslu využívala, je potřeba komunikovat s firmami a brát v potaz jejich požadavky a představy, jak by aplikace měla fungovat. Impakt článků v průmyslu je měřitelný pouze tím, zda se nástroj popisovaný v článku skutečně dostane do praxe a zda ho někdo skutečně využívá. Chceme, aby naše práce byla přínosná a užitečná. Poskytnutím softwaru širokému spektru potenciálních uživatelů dáváme naší práci smysl,“ uzavírá prof. Schlegel.