Uporaba modelov na podlagi Gaussovih procesov za modeliranje in načrtovanje vodenja kompleksnih naključnih sistemov (bilateralno sodelovanje z Bolgarijo)

Vodja projekta:

Prof. dr. Juš Kocijan

Trajanje:

1.1.2009 - 31.12.2010

Financiranje:

ARRS - Agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije (BI-BG/09-10-005)

Povzetek:

Veliko tehnoloških sistemov lahko označimo kot kompleksne, ker imajo nelinearno dinamiko obnašanja z naključno komponento negotovosti. Ena najustreznejših metod za modeliranje takih sistemov ima za podlago Gaussove procese. Osnovni namen predlaganega projekta je nadaljevanje razvoja metod za modeliranje in načrtovanje optimalnega vodenja kompleksnih sistemov z uporabo modelov na podlagi Gaussovih procesov in uporabo teh metod na izbranih primerih nelinearnih dinamičnih sistemov z naključnimi elementi. Predlog projekta vsebuje naslednje naloge: 1) Razvoj modela na podlagi Gaussovih procesov za napoved koncentracije ozona v ozračju za izbrano področje v Bolgariji. 2) Izboljšanje dinamičnega modela pilotne procesne naprave za pripravo plina z ločevanjem tekočine in plina z modeli na podlagi Gaussovih procesov. Pilotna naprava je na Institutu Jožef Stefan. Po rekonstrukciji naprave v preteklosti je bilo eksperimentalno ugotovljeno, da se je spremenilo njeno dinamično obnašanje. 3) V zadnjem času smo razvili aproksimativen večparameterski optimizacijski postopek nelinearnega programiranja za iskanje eksplicitne rešitve pri načrtovanju stohastičnega modelno prediktivnega vodenja za nelinearne sisteme z omejitvami z uporabo modelov na podlagi Gaussovih procesov. Omenjeni optimizacijski postopek pa postane zelo zamuden pri povečanem obsegu uporabljenega modela. Zaradi tega bomo skušali z uporabo vzporednih računskih algoritmov povečati učinkovitost optimizacije za načrtovanje prej omenjenega prediktivnega vodenja in jo uporabili na pilotni napravi za pripravo plina. Dobljene rezultate bomo objavili v mednarodnih znanstvenih revijah in na znanstvenih konferencah.



Publikacije:

KOCIJAN, Juš, GRANCHAROVA, Alexandra. Gaussian process modelling case study with multiple outputs. Comptes Rendus de l Academie Bulgare des Sciences, 2010, vol. 63, no. 4, 601-607.

GRANCHAROVA, Alexandra, KOCIJAN, Juš, JOHANSEN, Tor Arne. Explicit output-feedback nonlinear predictive control based on black-box models. Engineering applications of artificial intelligence. [Print ed.], 2011, vol. 24, no. 2, str. 388-397.

PETELIN, Dejan, KOCIJAN, Juš, GRANCHAROVA, Alexandra. On-line Gaussian process model for the prediction of the ozone concentration in the air. Compt. rend. Acad. bulg. Sci, 2011, vol. 64, no. 1, str. 117-124.

GRANCHAROVA, Alexandra, NEDIALKOV, D., KOCIJAN, Juš, HRISTOVA, H., KRASTEV, A. Application of Gaussian processes to the prediction of ozone concentration in the air of Burgas. IN: International conference Automatics and Informatics '09, Bulgaria, Sofia, 29.09 -4.10.09. Proceedings : John Atanasoff celebration days. Sofia: Union of Automation and Informatics, 2009, pp. IV-17-IV-20.

GRANCHAROVA, Alexandra, KOCIJAN, Juš, KRASTEV, A., HRISTOVA, H. High-order Gaussian process models for prediction of ozone concentration in the air. IN: ŠNOREK, Miroslav (ed.). EUROSIM 2010 : proceedings of the 7th EUROSIM Congress on Modelling and Simulation, September 6-10, 2010, Prague, Czech Republic. Vol. 2, Full papers (CD). Prague: Czech Technical University in Prague, 2010, 8 pages.

GRANCHAROVA, Alexandra, KOCIJAN, Juš, JOHANSEN, Tor Arne. Dual-mode explicit output-feedback predictive control based on neural networks models. IN: 8th IFAC Symposium on Nonlinear Control Systems, September 01-03, 2010, Bologna, Italy. NOLCOS 2010. IFAC, 2010, pp. 545-550.

GRANCHAROVA, Alexandra, KOCIJAN, Juš. A parallel computing algorithm for design of explicit nonlinear model predictive controllers. IN: International conference Automatics and Informatics '10, Bulgaria, Sofia, 3.10 -7.10.10. Proceedings : John Atanasoff celebration days. Sofia: Union of Automation and Informatics, 2010, pp. I-233 - I-236.