Search
Department of Control Engineering
Publications
Filters
total: 364
Catalog Publications
Year 2018
-
Integrated functional safety and cyber security analysis
PublicationThe chapter is devoted some important issues of the functional safety analysis, in particular the safety integrity level (SIL) verification of safety functions to be implemented within the distributed control and protection systems with regard to security aspects. A method based on quantitative and qualitative information is proposed for the SIL (IEC 61508, 61511) verification with regard of the evaluation assurance levels (EAL)...
-
Machine Learning in Multi-Agent Systems using Associative Arrays
PublicationIn this paper, a new machine learning algorithm for multi-agent systems is introduced. The algorithm is based on associative arrays, thus it becomes less complex and more efficient substitute of artificial neural networks and Bayesian networks, which is confirmed by performance measurements. Implementation of machine learning algorithm in multi-agent system for aided design of selected control systems allowed to improve the performance...
-
Redesign of the Research Platform for Monitoring, Control and Security of Critical Infrastructure Systems
PublicationCritical Infrastructure Systems (CISs) play a key role in modern societies. Their sustainable operation depends heavily on the performance of dedicated structures and algorithms targeting monitoring, control and security aspects. In previous work a Research Platform (RP) for the design and simulation of such systems was presented. This works updates the information on the RP through the description of major hardware and software...
-
Safety integrity level verification for safety-related functions with security aspects
PublicationThe article is devoted some important issues of the functional safety analysis, in particular the safetyintegrity level (SIL) verification of safety functions to be implemented within the distributed controland protection systems with regard to cyber security aspects. The procedure for functional safety man-agement includes hazard identification, risk analysis and assessment, specification of overall safetyrequirements and definition...
-
Safety Integrity Verification Issues of the Control Systems for Industrial Process Plants
PublicationThe aim of this article is to identify and discuss some issues that can be encountered in designing the industrial automation and control systems (IACS) for implementing safety functions. In a functional safety standard IEC 61511 for the process industry such systems are named the basic process control systems (BPCS) and the safety instrumented systems (SIS). In a generic functional safety standard IEC 61508 they are depicted as...
Year 2017
-
Approach Manoeuvre During Emergency Ship-to-Ship Transfer Operation with Oil Spill
PublicationOne of the major activities during Ship to Ship (STS) transfer operation at sea is to safe approach the Ship to be Lightered (SBL) which moves on a constant heading with slow speed or drifting. In the paper described the manoeuvring problem for approaching during emergency STS transfer operation with oil spill. The approach manoeuvre is considered as a sequence of navigation manoeuvres in specific navigational environment with...
-
Centralized and Distributed Structures of Intelligent Systems for Aided Design of Ship Automation
PublicationA design process and accepted solutions made during this process, often base on non-formalized knowledge, obtained from designer (expert) intuition and practice. There are no formalized rules assuring the correctness of design solutions. The analysis of design process of ship automation, including ship power system, shows that this process can be supported by application of the artificial intelligence elements. The article presents...
-
Cognitive engineering and functional safety technology for reducing risks in hazardous plants
PublicationCognitive engineering is considered nowadays as interesting multidisciplinary domain that focuses on improving the relations between humans and the systems that are supervised and operated. The industrial automation and control systems (IACS) in hazardous plants are increasingly computerized and perform various safety functions. These are designed and implemented according to the functional safety concept. The objective is to maintain...
-
Data fusion of GPS sensors using Particle Kalman Filter for ship dynamic positioning system
PublicationDepending on standards and class, dynamically positioned ships make use of different numbers of redundant sensors to determine current ship position. The paper presents a multi-sensor data fusion algorithm for the dynamic positioning system which allows it to record the proper signal from a number of sensors (GPS receivers). In the research, the Particle Kalman Filter with data fusion was used to estimate the position of the vessel....
-
Determining and verifying the safety integrity level with security aspects
PublicationSafety and security aspects consist of two different group of functional requirements for the control and protection systems. It is the reason why the analyses of safety and security shouldnt be integrated directly. The paper proposes extension of the currently used methods of functional safety analyses. It can be done with inclusion of the level of information security assigned to the technical system. The article addresses some...
-
Mechanizm szeregowania procesów w systemie wieloagentowym wspomagającym projektowanie układów sterowania
PublicationW artykule przedstawiono mechanizm szeregowania procesów (symulacji) w systemie wieloagentowym wspomagającym projektowanie układów sterowania. Zaimplementowany algorytm ma za zadanie przydzielanie poszczególnych procesów do jednostek obliczeniowych, tak aby minimalizować czas przetwarzania zapytań przez system. Szeregowanie procesów pozwoliło na zwiększenie wydajności systemu wieloagentowego na poziomie 245%.
-
Navigational decision support system during approach manoeuvre in emergency STS transfer operation
PublicationThe paper is concerned with the problem of safe trajectory planning for approaching during emergency STS (Ship to Ship) transfer operation with oil spill. The safe trajectory means that the way points does not cross in the area of the environment with the static and dynamic obstacles and at the same time satisfies ship's stopping and speed deceleration performance. The evolutionary path planning algorithm is used to determine trajectory...
-
Ocena ryzyka uszkodzeń sprzętu elektronicznego z punktu widzenia firm ubezpieczeniowych
PublicationProblem oceny usterek sprzętu elektronicznego z uwzględnieniem aspektów ubezpieczeniowych jest ciągle aktualny, mimo nowych metod oceny ryzyka awarii. W niniejszym artykule porusza się aspekt finansowy po wystąpieniu awarii urządzeń z punktu widzenia analizy eksperckiej dla firmy ubezpieczeniowej. Postawione tezy zostały poparte przykładem analizy przyczynowo skutkowej wraz z analizą uszkodzeń i błędów w przykładowej instalacji....
-
Path planning algorithm for ship collisions avoidance in environment with changing strategy of dynamic obstacles
PublicationIn this paper a path planning algorithm for the ship collision avoidance is presented. Tested algorithm is used to determine close to optimal ship paths taking into account changing strategy of dynamic obstacles. For this purpose a path planning problem is defined. A specific structure of the individual path and fitness function is presented. Principle of operation of evolutionary algorithm and based on it dedicated application...
-
Procedure based functional safety and information security management of industrial automation and control systems on example of the oil port installations
PublicationThe approach addresses selected technical and organization aspects of risk mitigation in the oil port installations with regard to functional safety and security requirements specified in standards IEC 61508, IEC 61511 and IEC 62443. The procedure for functional safety management includes the hazard identification, risk analysis and assessment, specification of overall safety requirements and definition of...
-
Robust identification of quadrocopter model for control purposes
PublicationThe paper addresses a problem of quadrotor unmanned aerial vehicle (so-called X4-flyer or quadrocopter) utility model identification for control design purposes. To that goal the quadrotor model is assumed to be composed of two abstracted subsystems, namely a rigid body (plant) and four motors equipped with blades (actuators). The model of the former is acquired based on a well-established dynamic equations of motion while the...
-
Towards a process based management system for oil port infrastructure in context of insurance
PublicationThis article addresses selected methodological aspects of a process based management system based on analysis of hazards and threats and risk evaluation for an oil port infrastructure in context of insurance. The oil port terminal is regarded as important system of the critical infrastructure that require careful system oriented approach to deal with integrated aspects of environmental, safety and security management to reduce...
-
Trajectory planning for Service Ship during emergency STS transfer operation
PublicationIn this paper trajectory for approaching during emergency STS transfer operation with oil spill is considered as a sequence of navigation manoeuvres in specific navigational environment. The designed way points - ship positions and speed are determined as reference values to support navigator in decision making during steering and to mitigate the risk of collision which mostly results from exceeding the speed limit of approaching....
-
Wpływ wybranych zdarzeń atmosferycznych na funkcjonowanie zainstalowanych systemów elektronicznych
PublicationArtykuł ma na celu przedstawienie zależności przyczynowo-skutkowych zachodzących pomiędzy awariami występującymi w sprzęcie elektronicznym (elektrycznym), a wywołującymi je zdarzeniami atmosferycznymi. Za podstawę analizy posłużyły badania przeprowadzane na zlecenie firmy ubezpieczeniowej, a poddawane były nim urządzenia, zainstalowane w różnych środowiskach, które uległy awarii w określonych warunkach pogodowych. Pierwotne zlecenia...
Year 2016
-
Aktualne problemy zarządzania niezawodnością i bezpieczeństwem linii produkcyjnej.
PublicationNowoczesne linie produkcyjne projektowane zgodnie z wymaganiami najnowszych norm oraz optymalizowane pod względem ekonomicznym, tak jak i starsze linie produkcyjne, zmagają się z problemami zapewnienia odpowiedniej niezawodności w funkcji kosztów przy jednoczesnym zapewnieniu wymaganego poziomu bezpieczeństwa. Fabryki wyposażone w skomputeryzowane procesy i rozbudowane narzędzia diagnostyczne często nie wykorzystują wielu informacji,...
-
An application of multi-agent system for ship’s power systems design
PublicationDesign process of transport ship power system consists of structure (topology) and component elements selection. Compliance with the requirements for static components does not guarantee optimal dynamic characteristics of entire power system. Design steps are difficult to formalize and as a consequence to this reason expert and multi-agent systems are used for solving selected design issues. In the paper distributed multi-agent...
-
Analiza niezawodności człowieka-operatora w kontekście bezpieczeństwa funkcjonalnego.
PublicationArtykuł przedstawia niektóre kwestie analizy warstwowego systemu zabezpieczeń instalacji podwyższonego ryzyka z uwzględnieniem analizy niezawodności człowieka HRA (human reliability analysis). Działania człowieka operatora w odniesieniu do systemu operatorskiego HSI (human system interface), w tym systemu alarmowego i potencjalnych błędów człowieka mogą mieć istotny wpływ na wyniki analiz probabilistycznych w procesie weryfikacji...
-
Current risk analysis and management issues in technical systems.
PublicationDealing with the reliability and safety of industrial hazardous plants requires taking into account relevant interdisciplinary scientific knowledge and some existing approaches based on so-called good engineering practice, also those included in the international standards and guidelines. In this article an approach is proposed how to integrate the functional safety concept with information security aspects in the design and management...
-
Determining and verifying the safety integrity level of the safety instrumented systems with the uncertainty and security aspects
PublicationSafety and security aspects consist of two different group of functional requirements for the control and protection systems. In the paper it is proposed that the security analysis results can be used as a factor increasing or decreasing the risk level. It concerns a process of determining required safety integrity level of given safety functions. The authors propose a new approach for functional safety risk analysis. In this case...
-
Experimental Comparison of Straight Lines and Polynomial Interpolation Modeling Methods in Ship Evolutionary Trajectory Planning Problem
PublicationPaper presents the application of evolutionary algorithms and polynomial interpolation in ship evolutionary trajectory planning method and its comparison to classic approach, where trajectory is modeled by straight lines. Evolutionary algorithms are group of methods that allows\ to find a collision free trajectory in real time, while polynomial interpolation allows to model smooth trajectory, which keeps continuity of velocity...
-
Mathematical Models in Design Process of Ship Bow Thrusters
PublicationThe paper describes an application of simulation models for computer-aided design of ship bow thrusters. Generation of simulation models of ship bow thruster requires development and verifying of mathematical models of system component elements. Using the results of simulation the expert system is able to determine, that the rules of classification societies are met. Design procedures and mathematical models are part of an expert...
-
Mathematical Models in Design Process of Ship Bow Thrusters
PublicationThe presentation is about an application of simulation models for computer-aided design of ship bow thrusters. Generation of simulation models of ship bow thruster requires development and verifying of mathematical models of system component elements. Using the results of simulation the expert system is able to determine, that the rules of classification societies are met. Design procedures and mathematical models are part of an...
-
Metoda analizy i oceny ryzyka potencjalnych zdarzeń zagrażających w projektowaniu systemu detekcji gazów wybuchowych w obiektach przemysłowych.
PublicationW celu zmniejszenia ryzyka związanego z potencjalnym wybuchem gazów tworzących atmosferę wybuchową stosuje się systemy detekcji gazów. Ich zadaniem jest wykrycie zagrożenia i odpowiednia reakcja w celu zredukowania ryzyka np. przez poprzez odpowiednie ostrzeżenie i uruchomienie odpowiedniej wentylacji. Systemy te powinny spełniać standardy przemysłowe, a w określonych warunkach powinny być zaprojektowane zgodnie z wymogami bezpieczeństwa funkcjonalnego....
-
Organizational culture as prerequisite of proactive safety and security management in critical infrastructure systems including hazardous plants and ports
PublicationThis article addresses selected aspects of organizational culture to be considered in the context of knowledge based proactive safety and security management of plants, ports and systems of critical infrastructure. It has been often emphasized in the domain literature that business effectiveness of such plants and their resilience against hazards and threats to avoid major accidents depends substantially on human and organizational...
-
Procedure based proactive functional safety management for the risk mitigation of hazardous events in the oil port installations including insurance aspects
PublicationThis article addresses selected technical and organization aspects of risk mitigation in the oil port installations with regard to functional safety requirements specified in standards IEC 61508 and IEC 61511. The procedure for functional safety management includes the hazard identification, risk analysis and assessment, specification of overall safety requirements and definition of safety functions. Based on risk assessment results...
-
Rozproszony system wieloagentowy wspomagający projektowanie wybranych układów Sterowania.
PublicationW artykule przedstawiono system wieloagentowy wspomagający projektowanie wybranych układów sterowania sterami strumieniowymi. Zaimplementowany system składa się z czterech niezależnych programów komputerowych (agentów), które poprzez realizację unikalnych algorytmów oraz wzajemną komunikację dobierają odpowiednią strukturę i elementy układu sterowania oraz po przeprowadzeniu badań symulacyjnych dokonują oceny jakości otrzymanego...
-
Struktura systemu sterowania statkiem dynamicznie pozycjonowanym.
PublicationW artykule przedstawiono funkcje i zadania systemu dynamicznego pozycjonowania (DP) statku. Omówiono zagadnienia sterowania - stabilizacji pozycji i kierunku (kursu rzeczywistego statku) przy małej prędkości manewrowania oraz modele statku DP. Określono wymagania towarzystw klasyfikacyjnych dla statków DP. Przedstawiono wielowarstwową strukturę systemu sterowania statkiem DP, gdzie do podstawowych problemów należy zaliczyć filtrację...
-
The structure of the control system for a dynamically positioned ship
PublicationThe article discusses functions and tasks of dynamic positioning (DP) systems for ships. The analysed issues include ship steering, in particular stabilisation of ship position and direction of motion (real course) at low manoeuvring speeds, and commonly used DP ship models. Requirements imposed by classification societies on DP ships are quoted. A multi-layer structure of the DP control system is presented, with special attention...
Year 2015
-
ANALIZA I PROJEKTOWANIE UKŁADÓW STEROWANIA STERAMI STRUMIENIOWYMI STATKÓW Z ZASTOSOWANIEM SYSTEMU Z BAZĄ WIEDZY
PublicationŚwiatowa literatura dostarcza przykładów wskazujących na aktualność tematyki związanej z wykorzystaniem elementów sztucznej inteligencji w zastosowaniach morskich. Komisja Europejska finansuje projekty mające na celu poprawę konkurencyjności przemysłu okrętowego. W rozprawie podjęto tematykę związaną ze wspomaganiem projektowania podsystemów elektroenergetycznych statków. W rozprawie udowodniono przyjętą na wstępie tezę pracy:...
-
ANALIZA NIELINIOWEGO OBSERWATORA I FILTRU CZĄSTECZKOWEGO JAKO ESTYMATORÓW POZYCJI STATKU.
PublicationW artykule została przedstawiona analiza porównawcza dokonana pomiędzy dwoma estymatorami pozycji. Analiza ta została przedstawiona na podstawie różnicy pomiędzy wartością estymowaną a rzeczywistą. Badania estymatorów zostały przeprowadzone na podstawie równania kinematyki i dynamiki statku dynamicznie pozycjonowanego. Wartościami wykorzystywanymi w symulacji są pomiary z symulowanego odbiornika GPS i siły wytworzone przez napędy...
-
Analiza Niezawodności Człowieka w Ramach Funkcji związanych z Bezpieczeństwem w Przykładowej Instalacji
PublicationW analizie bezpieczeństwa funkcjonalnego systemów sterowania i zabezpieczeń należy określić wymagany poziom nienaruszalności bezpieczeństwa SIL w procesie analizy ryzyka, a następnie zweryfikować ten poziom stosując odpowiednie metody modelowania probabilistycznego. Działania człowieka mogą mieć istotny wpływ na realizację funkcji bezpieczeństwa. Wpływ ten ocenia się na podstawie wyników analizy niezawodności człowieka HRA. W niniejszym...
-
Analiza niezawodności człowieka z uwzględnieniem aspektów zarządzania alarmami
PublicationW artykule przedstawiono zagadnienie analizy warstwowego systemu zabezpieczeń z uwzględnieniem błędu człowieka-operatora. W analizie bezpieczeństwa funkcjonalnego systemów sterowania i zabezpieczeń istotną kwestią jest dokonanie redukcji ryzyka poprzez warstwy zabezpieczeniowo ochronne. W referacie przeanalizowano system składający się z trzech warstw: podstawowego systemu sterowania BPCS, systemu alarmowego AS oraz systemu automatyki...
-
Analiza ryzyka i zarządzanie bezpieczeństwem funkcjonalnym w instalacjach technicznych
PublicationW rozdziale przedstawiono wybrane zagadnienia dotyczące analizy ryzyka i zarządzania bezpieczeństwem funkcjonalnym w cyklu życia w instalacjach technicznych podwyższonego ryzyka w nawiązaniu do odpowiednich norm międzynarodowych i aktualnej literatury przedmiotu. Podkreślono znaczenie definiowania matrycy lub grafu ryzyka w danym systemie technicznym, które odgrywa istotną rolę w określeniu wymaganego poziomu nienaruszalności bezpieczeństwa...
-
Analiza wpływu transmisji danych na jakość działania rozproszonych systemów sterowania
PublicationW artykule przedstawiono zagadnienia związane z transmisją danych w rozproszonych systemach sterowania. Opisano cechy charakterystyczne przemysłowych sieci i protokołów informatycznych. Utworzono model rozproszonego systemu sterowania poziomem cieczy w zbiorniku, w którym komunikacja oparta została na protokole Modbus RTU. Na podstawie zmian parametrów transmisji danych wykazano, że poprawna komunikacja pomiędzy elementami systemu...
-
Bezpieczeństwo transmisji danych w systemie KNX
PublicationW artykule przedstawiono wymagania dotyczące bezpieczeństwa transmisji danych w rozproszonych systemach automatyki budynków oraz wskazano potrzebę wprowadzenia mechanizmów ochrony informacji w protokole komunikacyjnym standardu KNX. Zaprezentowano trzy różne metody ochrony informacji opracowane dla systemu KNX: EIBsec, KNX Data Security oraz metodę autorską. Porównano ich właściwości oraz przedstawiono potencjalne obszary zastosowań.
-
Czynniki ludzkie w analizie bezpieczeństwa funkcjonalnego
PublicationW rozdziale podkreśla się znaczenie czynników ludzkich w ocenie bezpieczeństwa instalacji przemysłowych, co wymaga odpowiedniego kształtowania tych czynników w cyklu życia. Dotyczy to zwłaszcza bezpieczeństwa funkcjonalnego systemów sterowania i zabezpieczeń. W normie PN-EN 61508 w wielu miejscach podkreśla się konieczność analizy czynników ludzkich w ramach całościowej oceny bezpieczeństwa funkcjonalnego, podano jednak tylko ogólne...
-
Designing issues of the alarm system in context of functional safety and human factors
PublicationThis article addresses selected aspects of the alarm system and human factors that should be evaluated during the design and operation of an industrial hazardous installation. In such installations the layer of protection analysis (LOPA) methodology is often applied for simplified risk analysis based on defined accident scenarios. To reduce and control the risks the safety instrumented functions (SIFs) are identified and their...
-
Diagnostic system of wheeled tractors detecting four defect's categories
PublicationIn a classical approach to damage diagnosis, the technical condition of an analyzed machine is identified based on the measured symptoms, such as performance, thermal state or vibration parameters. In wheeled tractor the fundamental importance has monitoring and diagnostics during exploitation concerning technical inspection and fault element localizations. The main functions of a diagnostic system are: monitoring tractor components...
-
Dynamiczne wyznaczanie parametrów elektrycznego obwodu szeregowego
PublicationPo załączeniu napięcia na skutek istnienia inercji prąd w obwodzie zaczyna narastać od wartości zerowej do znamionowej. W tym czasie narastają spadki napięć na rezystancjach (impedancjach obwodu) do chwili spełnienia prawa Kirchhoffa. Można utworzyć układ ze sprzężeniem zwrotnym (układ regulacji stałowartościowej bądź nadążnej), który poszukuje parametrów obwodu spełniających prawa Kirchhoffa – elementy nie muszą być liniowe. W...
-
Fault diagnosing system of wheeled tractors
PublicationA defect of complex wheeled tractor assembles most frequently negative influence on exploitation efficiency, safety and exhaust gases emission. Structure complexity of wheeled tractors requires more and more advanced diagnostic methods for identification of their serviceable possibilities as well in manufacturing step as in exploitation. In classical diagnosing methods of wheeled tractor defects states mapping by measured diagnostic...
-
Fractional Order Dynamic Positioning Controller
PublicationImproving the performance of Dynamic Positioning System in such applications as station keeping, position mooring and slow speed references tracking requires improving the position and heading control precision. These goals can be achieved through the improvement of the ship control system. Fractional-order calculus is a very useful tool which extends classical, integer-order calculus and is used in contemporary modeling and control...
-
Generowanie modeli symulacyjnych na potrzeby systemu ekspertowego wspomagającego projektowanie układów automatyki statku
PublicationOmówiono automatyczne generowanie modeli symulacyjnych na potrzeby systemu ekspertowego wspomagającego projektowanie układów automatyki statków. Na podstawie przyjętych założeń projektowych system ekspertowy zleca badania wybranych struktur podsystemów elektroenergetycznych statków. Aplikacja symulacyjna pobiera z biblioteki modele matematyczne elementów składowych struktur, a następnie zestawia modele symulacyjne, wykonuje badania...
-
Impact of Initial Population on Evolutionary Path Planning Algorithm
PublicationIn this paper an impact of initial population on evolutionary path planning algorithm is presented. Tested algorithm is used to determine close to optimal shippaths in collision avoidance situation. For this purpose a path planning problem is defined. A specific structure of the individual path and fitness function is presented. For the simulation purposes a close to real tested environment is created. Four tests are performed....
-
Integrated safety and security analysis of hazardous plants and systems of critical infrastructure
PublicationThis article addresses an integrated safety and security analysis approach of hazardous industrial plants and systems of critical infrastructure. Nowadays due to new hazards that emerge there are opinions among experts that these issues require an integrated approach in life cycle, from the design concept, through the design and operation of the plant, to its decommissioning. It is proposed to start from an interesting methodology...
-
Knowledge-based functional safety and security management in hazardous industrial plants with emphasis on human factors
PublicationExisting and emerging new hazards have significant potential to impact destructively operation of technical systems, hazardous plants, and systems / networks of critical infrastructure. The programmable control and protection systems play nowadays an important role in reducing and controlling risk in the process of hazardous plant operation. It is outlined how to deal with security related hazards concerning such systems to be...