Pred pár dňami som dostal túto otázku k téme semestrálnej práce, tu je skrátená verzia odpovede...
Základnou úlohou automatizéra je riadiť, prinúť systém aby sa správal ako chceme. Nástroj, ktorý na riadenie používame nazývame regulátor. Predstavme si klasický PID regulátor ako kladivo. Veľkosť jeho úderu, odborne akčného zásahu, závisí od dvoch vecí, od žiadanej a aktuálnej vzdialenosti hlavičky klinca od dosky. Avšak môže sa stať, že sa veľkosť úderu preženie, vtedy regulátor chce nastaviť záporný prietok, otvoriť ventil na 120%. Narazili sme na proces, ktorý rozbil kladivo.
Riešenie sa ponúka vo forme riadenia, ktorá vznikla v priemysle, aby presne takéto problémy odstránila. MPC, prediktívne riadenie s modelom, rieši riadenie ako optimalizačný problém. Hľadá postupnosť tých najlepších možných úderov kladiva. Navyše zvláda aj ohraničenia, umožňuje limitovať výstupy zo systému, ako aj veľkosť akčného zásahu. Na rozdiel od PID, ktorý rozhoduje o akčnom zásahu na základe minulosti, MPC optimalizáciou pozerá do budúcnosti. MPC sa používa tam, kde PID riadenie už nie je dostatočné, ako petrochemický priemysel a veľmi rýchle procesy ako riadenie cestnej premávky.
Vybavenie laboratórií nášho ústavu môžeme rozdeliť na 2 skupiny. Procesy chemické (kolóna, reaktor, výmenníky tepla, pasterizačná jednotka) a matematické (magnetická levitácia, kvadrikoptéra, robotické vozidlá). Úlohou je zabezpečiť aby naše auto dodržalo vzdialenosť od auta pred ním. Pričom prvé auto ide konštantnou rýchlosťou a môžeme meniť rýchlosť nášho auta. Motiváciou je vytvoriť algoritmus ktorý napodobňuje správanie sa vodiča, ale nevplývajú naň stres, zlé počasie, agresívni vodiči okolo a nemôže mať horší deň. V praxi je táto tema populárna, medzi najznámejšie projekty patria Volvo Drive Me, Waymo(Google), Audi Piloted Driving.
Prečo teda chceme na chemickej fakulte riadiť cestnú premávku?
- možnosť zaoberať sa MPC, jednou zo zložitejších foriem riadenia, bežne používanou v chemickom priemysle
- pomerne bezpečný proces, v prípade poruchy sa ťuknú robotické autá, nič nevybuchne
- riešenie optimalizačného problému hrou s autami