Publications
Filters
total: 362
Catalog Publications
-
Adaptive dynamic control allocation for dynamic positioning of marine vessel based on backstepping method and sequential quadratic programming
PublicationIt is generally assumed in dynamic positioning of over-actuated marine vessels that the control effectiveness matrix (input matrix) is known and constant, or, in case of fault information, it is estimated by the fault detection and diagnosis system. The purpose of the study is to develop the adaptive dynamic positioning control system for an over-actuated marine vessel in the presence of uncertainties and with emphasis on limited...
-
Stable indirect adaptive control based on discrete-time T-S fuzzy model
PublicationThis paper presents an indirect adaptive fuzzy control scheme for uncertain nonlinear asymptotically stable plants.A discrete-time T-S fuzzy input-output model is employed to approximate the unknown plant dynamics. The T-S fuzzy model is fed with its own states, which are indeed its past outputs, rather than the measurements from the plants. Entirely based on this model, a feedback linearization control law is designed by using...
-
Determination of Odour Interactions in Gaseous Mixtures Using Electronic Nose Methods with Artificial Neural Networks
PublicationThis paper presents application of an electronic nose prototype comprised of eight sensors, five TGS-type sensors, two electrochemical sensors and one PID-type sensor, to identify odour interaction phenomenon in two-, three-, four- and five-component odorous mixtures. Typical chemical compounds, such as toluene, acetone, triethylamine, α-pinene and n-butanol, present near municipal landfills and sewage treatment plants were subjected...
-
Nonlinear Backstepping Ship Course Controller
PublicationStatek, jako obiekt sterowania charakteryzuje się nieliniową manewrową funkcją opisującą. Metoda backstepping jest jedną z metod, które mogą być wykorzystane w procesie projektowania nieliniowych układu sterowania kursem statków. Metoda została zastosowana w celu zaprojektowania dwóch konfiguracji nieliniowych regulatorów kursu.Regulatory zostały przebadane w układach regulacji kursu statku. Jedna z konfiguracji w fazie projektowania...
-
Monitoring of Chlorine Concentration in Drinking Water Distribution Systems Using an Interval Estimator
PublicationThis paper describes the design of an interval observer for the estimation of unmeasured quality state variables in drinking water distribution systems. The estimator utilizes a set bounded model of uncertainty to produce robust interval bounds on the estimated state variables of the water quality. The bounds are generated by solving two differential equations. Hence the numerical efficiency is sufficient for on-line monitoring...
-
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...
-
Wave propagation in delaminated beam
PublicationW pracy przedstawiono model oraz wyniki analizy propagacji fali sprezystejw belce z delaminacją.
-
Supporting Navigator's Decisions By Visualizing Ship Collision Risk
PublicationW artykule wprowadzono metodę wizualizacji, która umożliwia nawigatorowi oszacowanie ryzyka kolizji i (w razie konieczności) wybór manewru antykolizyjnego. Metoda jest oparta na wcześniejszej metodzie CTPA, uwzględnia dowolną zadaną domenę statku i jest wystarczająco szybka do zastosowania w okrętowych systemach wspierania decyzji nawigatora.
-
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)...
-
Monitoring Regenerative Heat Exchanger in Steam Power Plant by Making Use of the Recurrent Neural Network
PublicationArtificial Intelligence algorithms are being increasingly used in industrial applications. Their important function is to support operation of diagnostic systems. This paper pesents a new approach to the monitoring of a regenerative heat exchanger in a steam power plant, which is based on a specific use of the Recurrent Neural Network (RNN). The proposed approach was tested using real data. This approach can be easily adapted to...
-
Dynamic Positioning System with Vectorial Backstepping Controller
PublicationThe problem of synthesis a dynamic positioning system for low frequency model of surface vessel was considered in this paper. The recursive vectorial backstepping control design was used to keep a fixed position and heading in presence of wave disturbances. The passive observer was introduced to smooth the measurements and to estimate the velocities needed for the control algorithm. Some parameters of observer were optimized off-line...
-
Dynamically positioned ship steering making use of backstepping method and artificial neural networks
PublicationThe article discusses the issue of designing a dynamic ship positioning system making use of the adaptive vectorial backstepping method and RBF type arti cial neural networks. In the article, the backstepping controller is used to determine control laws and neural network weight adaptation laws. e arti cial neural network is applied at each time instant to approximate nonlinear functions containing parametric uncertainties....
-
Marine autonomous surface ship - control system configuration
PublicationThis paper addresses the problem of marine autonomous surface ship (MASS) control. The contribution of the paper is the development of a control system configuration, done assuming fully autonomous MASS operation under distinct operational conditions. The overview of hardware and software selection is included.
-
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...
-
Broken rotor bar impact on sensorless control of induction machine
PublicationThe aim of the research is analysis of the sensorless control system of induction machine with broken rotor for diagnostic purposes. Increasing popularity of sensorless controlled variable speed drives requires research in area of reliability, range of stable operation, fault symptoms and application of diagnosis methods. T transformation (Cunha et al.,2003) used for conversion of instantaneous rotor currents electrical circuit...
-
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...
-
ADAPTIVE BACKSTEPPING TRACKING CONTROL FOR OVER-ACTUATED DP MARINE VESSEL WITH INERTIA UNCERTAINTIES
PublicationDesigning a tracking control system for an over-actuated dynamic positioning marine vessel in the case of insufficient information on environmental disturbances, hydrodynamic damping, Coriolis forces and vessel inertia characteristics is considered. The designed adaptive MIMO backstepping control law with control allocation is based on Lyapunov control theory for cascaded systems to guarantee stabilization of the marine vessel...
-
ANALYSIS OF IMPACT of SHIP model parameters on changes of control quality index in ship dynamic positioning system
PublicationIn this work there is presented an analysis of impact of ship model parameters on changes of control quality index in a ship dynamic positioning system designed with the use of a backstepping adaptive controller. Assessment of the impact of ship model parameters was performed on the basis of Pareto-Lorentz curves and ABC method in order to determine sets of the parameters which have either crucial, moderate or low impact on objective...
-
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...
-
Real-time simulator of agricultural biogas plant
PublicationThis article presents a real-time simulator of an agricultural biogas plant. The project contains biogas and biomass circuits simulation, as well as heating circuit simulation with a complete control system and visualization interface of the whole process. The software tool used to simulate the plant work is CFD (Computational Fluid Dynamics), which enables a user to create and test simulation objects based on fundamental physical...
-
Comparison of Selection Schemes in Evolutionary Method of Path Planning
PublicationThis article compares an impact of using various selection schemes on the quality of the solution for the problem of planning the path for a moving object using the evolutionary method. In study case problem of avoiding collisions at sea is analyzed. The modelled environment includes static constraints (lands, canals, etc.) and dynamic objects (moving ships). Article analyses behaviour of selection schemes in two similar environments...
-
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....
-
Integrated Functional Safety and Cybersecurity Evaluation in a Framework for Business Continuity Management
PublicationThis article outlines an integrated functional safety and cybersecurity evaluation approach within a framework for business continuity management (BCM) in energy companies, including those using Industry 4.0 business and technical solutions. In such companies, information and communication technology (ICT), and industrial automation and control system (IACS) play important roles. Using advanced technologies in modern manufacturing...
-
Termination functions for evolutionary path planning algorithm
PublicationIn this paper a study of termination functions (stop criterion) for evolutionary path planning algorithm is presented. Tested algorithm is used to determine close to optimal ship paths 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. Five...
-
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....
-
Quadrotor Flight Controller Design Using Classical Tools
PublicationA principal aspect of quadrocopter in-flight operation is to maintain the required attitude of the craft’s frame, which is done either automatically in the so-called supervised flight mode or manually during man-operated flight mode. This paper deals with the problem of flight controller (logical) structure and algorithm design dedicated for the man-operated flight mode. The role of the controller is to stabilise the rotational...
-
Broken rotor symptoms in the sensorless control of induction machine
PublicationThe purpose of this paper is to investigate the need for a universal method for sensorless controlled induction motor drive diagnosis. The increasing number of sensorless control systems in industrial applications require a universal method for the drive diagnosis, which provides reliable diagnostic reasoning independent of control system structure and state variables measurement or estimation method.Simulations and experimental...
-
Selection Pressure in the Evolutionary Path Planning Problem
PublicationThis article compares an impact of using various post-selection methods on the selection pressure and the quality of the solution for the problem of planning the path for a moving object using the evolutionary method. The concept of selection pressure and different methods of post-selection are presented. Article analyses behaviour of post-selection for four options of evolutionary algorithms. Based on the results achieved, waveform...
-
Functional Safety and Cybersecurity Analysis and Management in Smart Manufacturing Systems
PublicationThis chapter addresses some of the issues of the integrated functional safety and cybersecurity analysis and management with regard to selected references and the functional safety standards: IEC 61508, IEC 61511, ISO 13849-1 and IEC 62061, and a cybersecurity standard IEC 62443 that concerns the industrial automation and control systems. The objective is to mitigate the vulnerability of industrial systems that include the information...
-
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...
-
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...
-
The Niching Mechanism in the Evolutionary Method of Path Planning
PublicationThis paper presents the concept of the niching mechanism in the evolutionary method of path planning. The problem is considered based on the example of a ship path planning. In this method the diversity of individuals is tested in respect to their physical distance, not the fitness function value. The researches show that such an approach increases effectiveness of solution space exploration, what results in a final solution with...
-
Distributed Evolutionary Algorithm for Path Planning in Navigation Situation
PublicationThis article presents the use of a multi-population distributed evolutionary algorithm for path planning in navigation situation. The algorithm used is with partially exchanged population and migration between independently evolving populations. In this paper a comparison between a multi-population and a classic single-population algorithm takes place. The impact on the ultimate solution has been researched. It was shown that using...
-
State and control system variables sensitivity to rotor asymmetry in the induction motor drive
PublicationThe aim of this paper is to undertake analysis and comparison of the closed-loop and sensorless control systems sensitivity to the broken rotor for diagnostic purposes. For the same vector control system induction motor drive analysis concerning operation with the asymmetric motor, broken rotor fault handling and operation were investigated. Reliability, range of stable operation, fault symptoms and application of diagnosis methods...
-
Hybrid Expert System for Computer-Aided Design of Ship Thruster Subsystems
PublicationThe article presents an expert system supporting the design of ship's power subsystems, in particular the thruster subsystem. The proposed hybrid expert system uses the results of simulation tests as the additional source of knowledge. The results of system operation are collated in a report which can be used as part of ship design description. The work oriented on developing the expert system is the continuation of the research...
-
Design aspects of a low-cost prosthetic arm for people with severe movement disabilities
PublicationIn this paper the main aspects of mechanical design behind the low-cost prosthetic arm are presented. The fundamentals of a proper design has been defined to obtain functional 3D printed 5 degree of freedom (DOF) prosthesis. The designed prosthetic arm is a part of the hybrid interface with eye tracking movement control. The main focus was to create affordable but usable prosthesis which corresponds in size and weights to the human...
-
Designing Control and Protection Systems with Regard to Integrated Functional Safety and Cybersecurity Aspects
PublicationThis article addresses current problems of risk analysis and probabilistic modelling for functional safety management in the life cycle of safety-related systems. Two main stages in the lifecycle of these systems are distinguished, namely the design and operation. The risk analysis and probabilistic modelling differ in these stages in view of available knowledge and data. Due to the complexity and uncertainty involved, both qualitative...
-
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...
-
Control design for slow speed positioning
PublicationThe problem under study is a synthesis of position and heading control system for low frequency model of surface vessel described by 3 DOF mathematical model. The recursive vectorial backstepping control design was used to keep fixed position and heading in presence of wave disturbances. The controller has been simulated on computer model of scaled supply vessel. It has been assumed that the actuators produce generalized forces...
-
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...
-
Adaptive dynamic control allocation for over-actuated dynamic positioning system based on backstepping method in case of thruster faults
PublicationThe objective of the research considered in this paper is dynamic positioning of a nonlinear over-actuated marine vessel in the presence of limited information about thruster forces. First, the adaptive backstepping method is used to estimate the input matrix which will compensate partial loss of actuator effectiveness in the presence of actuator dynamics. Then, the adaptive commanded virtual forces and moment are allocated into...
-
Experimental research on evolutionary path planning algorithm with fitness function scaling for collision scenarios
PublicationThis article presents typical ship collision scenarios, simulated using the evolutionary path planning system and analyses the impact of the fitness function scaling on the quality of the solution. The function scaling decreases the selective pressure, which facilitates leaving the local optimum in the calculation process and further exploration of the solution space. The performed investigations have proved that the use of scaling...
-
An Intelligent Approach to Short-Term Wind Power Prediction Using Deep Neural Networks
PublicationIn this paper, an intelligent approach to the Short-Term Wind Power Prediction (STWPP) problem is considered, with the use of various types of Deep Neural Networks (DNNs). The impact of the prediction time horizon length on accuracy, and the influence of temperature on prediction effectiveness have been analyzed. Three types of DNNs have been implemented and tested, including: CNN (Convolutional Neural Networks), GRU (Gated Recurrent...
-
Designing Particle Kalman Filter for Dynamic Positioning
PublicationThe article presents a comparative analysis of two variants of the Particle Kalman Filter designed by using two different ship motion models. The first filter bases only on the kinematic model of the ship and can be used in many types of vehicles, regardless of the vehicle dynamics model. The input value to the filter is the noisy position of the ship. The second filter makes use of the kinematic and dynamic models of the moving...
-
Human reliability analysis in the context of accident scenarios
PublicationArtykuł przedstawia problematykę analizy niezawodności człowieka (HRA) w kontekście zidentyfikowanych scenariuszy awaryjnych. Podkreślono potrzebę kontekstowej analizy postępowania człowieka-operatora ze szczególnym uwzględnieniem błędów i uszkodzeń zależnych w rozważanych scenariuszach awaryjnych. Analizę bezpieczeństwa funkcjonalnego z uwzględnieniem oceny niezawodności człowieka zilustrowano na przykładzie warstw zabezpieczeń...
-
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...
-
Human Factors and Cognitive Engineering in Functional Safety Analysis
PublicationHuman factors and cognitive engineering are considered nowadays as important multidisciplinary domains that focus on improving the relations between humans, technology and systems to be supervised and operated. The industrial automation and control systems (IACS) in hazardous plants are increasingly computerized and perform various safety functions. These are usually designed and implemented according to the functional safety requirements....
-
Dynamic Positioning Capability Assessment for Ship Design Purposes
PublicationThe article focuses on solving a problem of optimal thrust distribution over the actuators in a ship Dynamic Positioning, according to DNV-ST-0111 standard, Level 1. The classic Quadratic Programming approach is combined with the numerical solusion used to handle the propeller with the rudder constraints in the optimization task and the influence between thrusters and skeg. It is presented as an efficient method of minimizing the...
-
Autonomous Control of the Underwater Remotely Operated Vehicle in Collision Situation with Stationary Obstacle
PublicationThe article considers the problem of autonomous control of the underwater remotely operated vehicle mini Remotely Operated Vehicle (ROV) in a collision situation with a stationary obstacle. The control of the collision avoidance process is presented as a synthesis of fuzzy proportional-differential controllers for the control of distance and orientation concerning the detected stationary obstacle. The control of the submergence...
-
Security aspects in verification of the safety integrity level of distributed control and protection systems
PublicationPrzedstawiono najważniejsze zagadnienia zwišzane z weryfikacjš poziomu nienaruszalnoci bezpieczeństwa SIL rozproszonych systemów sterowania i zabezpieczeń z uwzględnieniem aspektów ochrony informacji. Przedstawiono ilociowš metodę weryfikacji poziomu SIL z wykorzystaniem wskaników różnicowych oraz dwuparametrowš funkcję kryterialnš łaczšcš wymagania SIL oraz EAL (poziom uzasadnionego zaufania dla ochrony informacji).
-
Modelling of wastewater treatment plant for monitoring and control purposes by state - space wavelet networks
PublicationMost of industrial processes are nonlinear, not stationary, and dynamical with at least few different time scales in their internal dynamics and hardly measured states. A biological wastewater treatment plant falls into this category. The paper considers modelling such processes for monitorning and control purposes by using State - Space Wavelet Neural Networks (SSWN). The modelling method is illustrated based on bioreactors of...
-
Multilevel inverter neutral-point voltage sensor diagnostic based on the Extended Kalman Filter
PublicationA new algorithm for neutral point voltage imbalance estimation in DC link of the three-level (3L) neutral point clamped (NPC) voltage source inverter (VSI) is proposed. Application of the proposed algorithm does not require any additional sensors. The unbalanced voltage calculation is based on the information derived from the inverter output measured currents and from the knowledge of the load model parameters. In order to estimate...
-
Advanced Ship Control Methods
PublicationThe chapter presents two main streams of research in vessel control at sea: dynamic positioning (DP) of the vessel and decision support in case of collision at sea. The control structure and basic requirements for the DP system are defined. Selected issues of automatic control of a dynamically positioned vessel are discussed. A review of advanced methods of controlling a DP ship is carried out, taking into account the tasks of...
-
Hierarchical influence diagrams for incorporating human and organizational factors in risk assessment of hazardous industrial systems
PublicationArtykuł dotyczy podstawowych zagadnień związanych z czynnikami organizacyjnymi i ludzkim w analizie ryzyka złożonych systemów przemysłowych. Analizuje się podobieństwa i różnice pomiędzy hierarchicznymi diagramami wpływu i hierarchicznym procesem analizy decyzyjnej i na tej podstawie proponuje się uogólnione podejście do rozważanej analizy decyzyjnej uwzględniające dane rozmyte.
-
Methodological issues of security vulnerability analysis and risk assessment
PublicationArtykuł przedstawia wybrane aspekty metodyczne związane z zarządzaniem bezpieczeństwem i ochroną instalacji podwyższonego ryzyka. Podkreślono, że występują instalacje podwyższonego ryzyka, które wymagają specjalnej uwagi w zarządzaniu bezpieczeństwem. Zaproponowano metodykę opartą na wiedzy do zintegrowanej analizy LOPA (warstw zabezpieczeń) i ROPA (pierścieni zabezpieczeń). Nadrzędnym celem jest opracowanie metod i narzędzi wspomagających...
-
Ship Evolutionary Trajectory Planning Method with Application of Polynomial Interpolation
PublicationPaper presents the application of evolutionary algorithms and polynomial interpolation in ship evolutionary trajectory planning method. Evolutionary algorithms allows to find a coIlision free trajectory in real time, while polynomial interpolation allows to model smooth trajectory which keeps continuity of velocity and acceleration values along path. Combination of this two methods allows to find trajectory, which under some assumptions,...
-
Human Factors and Functional Safety Analysis in Designing the Control Rooms of Industrial Hazardous Plants
PublicationIn this work some aspects of human factors and functional safety analysis in designing the control rooms of industrial hazardous plants are presented. The “defence in depth” (D-in-D) concept is outlined. Some designing issues of the alarm system (AS) with regard to human factors to be supported using the human reliability analysis (HRA) are discussed. The AS and decision support system (DSS), when properly designed, would contribute...
-
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...
-
The Method of Selecting the Interval of Functional Tests Taking into Account Economic Aspects and Legal Requirements
PublicationThe article discusses the problem of choosing the optimal frequency of functional tests, taking into account the reliability and law requirements, but also the impact of business aspects in the company. The subject of functional test interval is well described for purposes of the process industry. Unfortunately, this is not the case for the machinery safety functions with low demand mode. This is followed by a presentation of the...
-
Analysis of data fusion algorithms for the vessel with the dynamic positioning system
PublicationThe dynamic positioning (DP) system on the vessel is operated to control the position and heading of the vessel with the use of propellers and thrusters installed on the board. On DP vessels redundant measurement systems of position, heading and the magnitude and direction of environmental forces are required for safety at sea. In this case, a fusion of data is needed from individual measurement devices. The article proposes a...
-
Electronic nose algorithm design using classical system identification for odour intensity detection
PublicationThe two elements considered crucial for constructing an efficient environmental odour intensity monitoring systems are sensors and algorithms typically addressed to as electronic nose sensor (e-nose). Due to operational complexity of biochemical sensors developed in human bodies algorithms based on computational methods of artificial intelligence are typically considered superior to classical model based approaches in development...
-
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...
-
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...
-
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...
-
Managing safety of industrial hazardous installations with emphasis on the control systems, interfaces and human factors
PublicationIn the paper a procedure for the layer of protection analysis (LOPA) as a tool to evaluate the risk of accident scenarios occurrence in hazardous installations is outlined. In such installations several protection layers exist. Human operator performance in each layer is unavoidable, but the role and tasks are different and depend on the context of situation. Based on suggestions form literature (EEMUA, CREAM) and own proposals...
-
The operation mode of E/E/PE system and its influence on determining and verifying the safety integrity level = Rodzaj pracy systemu E/E/PE i jego wpływ na określanie i weryfikację poziomu nienaruszalności bezpieczeństwa
PublicationNorma PN-EN 61508 wprowadza kryteria probabilistyczne dla wyróżnionych rodzajów pracy systemów E/E/PE, które związane są z poziomami nienaruszalności bezpieczeństwa SIL. Dla systemów sterowania i zabezpieczeń, pracujących w trybie rzadkiego przywołania do działania, kryterium tym jest przeciętne prawdopodobieństwo niewypełnienia funkcji bezpieczeństwa na żądanie PFDavg. W przypadku systemów realizujących funkcje bezpieczeństwa...
-
Broken Rotor Symptons in the Sensorless Control of Induction Machine
PublicationInverter fed sensorless controlled variable speed drives with induction machine are widely used in the industry applications, also in wind power generation and electric vehicles. On-line self diagnostic systems implementation is needed for early stage fault detection and avoiding a critical fault. Diagnostic algorithms in modern DSP-based controllers can operate simultaneously with control system functions. In the closed-loop controlled...
-
Stany przejściowe przy sterowaniu maszyną dwustronnie zasilaną pracującą jako generator w farmie wiatrowej
PublicationW artykule przedstawiono analizę stanów przejściowych farmy wiatrowej z generatorami asynchronicznymi dwustronnie zasilanymi z uwzględnieniem linii kablowej SN. Przyjęto układ sterowania generatorem oparty na multiskalarnym modelu maszyny. Przedstawiono rozpływy mocy czynnej i biernej w stanach przejściowych na zaciskach generatora oraz w punkcie przyłączenia farmy wiatrowej do sieci elektroenergetycznej.Pokazano wpływ parametrów...
-
Identyfikacja uszkodzeń wirnika silnika indukcyjnego z bezczujnikowym układem regulacji dla celów diagnostycznych
PublicationW rozprawie podjęto zagadnienie zbadania właściwości układu napędowegopracującego w zamkniętym i bezczujnikowym układzie regulacji z maszyną indukcyjną klatkową przy uszkodzeniu klatki wirnika. Przeprowadzono badania w celu określenia możliwości diagnozowania i konstruowania nowych metod diagnostycznych dedykowanych dla bezczujnikowych układów sterowania z maszyną indukcyjną. W modelu maszyny w układzie dwuosiowym z możliwością...
-
Zastosowanie regulatora o logice rozmytej do sterowania trójwymiarowym modelem suwnicy
PublicationW artykule zaprezentowano budowę układu automatycznej regulacji położenia ciężaru dla trójwymiarowego modelu suwnicy. Zaproponowany został układ bazujący na regulatorze opartym o logikę rozmytą. Obiektem sterowania jest trójwymiarowy model matematyczny suwnicy, którego parametry zostały obliczone na podstawie danych o istniejącej suwnicy przemysłowej. Poprawność doboru parametrów została zweryfikowana poprzez szereg eksperymentów....
-
Managing competence and certifying persons responsible for functional safety = Zarządzanie kompetencjami i certyfikacja osób odpowiedzialnych za bezpieczeństwo funkcjonalne
PublicationThis article emphasizes that knowledge and competences of managers, engineers and specialists dealing with safety-related technologies for hazardous industry should be appropriately shaped in the technical education processes and training programmes fulfilling some quality requirements and assessment criteria. It concerns especially persons dealing with the functional safety solutions in the design and operation of the electric,...
-
Warunki wiatrowe na rozległej farmie wiatrowej
PublicationPrognozowanie dobowo-godzinowe energii elektrycznej z wyprzedzeniem dwudziestoczterogodzinnym rozległej farmy wiatrowej (o zróżnicowanej topologii) nie należy do łatwych zadań, ze względu na stochastyczny charakter wymuszenia (wiatru). Obecnie w Polsce trendem jest budowanie farm wiatrowych, czyli zespołów pojedynczych siłowni wiatrowych przyłączonych wspólnie do jednego GPZ-tu. Budowa farmy wiatrowej wymaga dużej i otwartej przestrzeni....
-
Warunki wiatrowe na rozległej farmie wiatrowej
PublicationPrognozowanie dobowo-godzinowe energii elektrycznej z wyprzedzeniem dwudziestoczterogodzinnym rozległej farmy wiatrowej (o zróżnicowanej topologii) nie należy do łatwych zadań, ze względu na stochastyczny charakter wymuszenia (wiatru). Obecnie w Polsce trendem jest budowanie farm wiatrowych, czyli zespołów pojedynczych siłowni wiatrowych przyłączonych wspólnie do jednego GPZ-tu. Budowa farmy wiatrowej wymaga dużej i otwartej przestrzeni....
-
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...
-
Zastosowanie wielopopulacyjnego algorytmu ewolucyjnego do problemu wyznaczania ścieżki przejścia
PublicationArtykuł przedstawia zastosowanie wielopopulacyjnego algorytmu ewolucyjnego do wyznaczania ścieżki przejścia. Zastosowany algorytm oparty jest na modelu z częściowo wymienianą populacją oraz migracją między niezależnie ewoluującymi populacjami. W pracy porównano działanie algorytmu wielopopulacyjnego z jednopopulacyjnym oraz zbadano wpływ poszczególnych parametrów na jakość uzyskanego rozwiązania. Wykazano, że zastosowanie kilku...
-
SELECTION OF DIAGNOSTIC FUNCTIONS IN A WHEELED TRACTOR
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...
-
Wspomagane komputerowo określanie wymaganego poziomu nienaruszalności bezpieczeństwa z wykorzystaniem autorskiej aplikacji ProSIL
PublicationW referacie przedstawiony został autorski moduł oprogramowania ProSIL wspomagający zarządzanie bezpieczeństwem funkcjonalnym. W module ProSILen wykorzystuje się metody matrycy oraz grafów ryzyka. Referat nawiązuje w swej tematyce do zagadnień związanych z etapem określania specyfikacji wymagań bezpieczeństwa dla zidentyfikowanych funkcji bezpieczeństwa realizowanych przez systemy E/E/PE. Składa się ona z dwóch podstawowych grup...
-
Modyfikacja wariantów sukcesji w ewolucyjnej metodzie planowania ścieżki przejścia
PublicationW pracy analizowano wpływ sukcesji na kształtowanie nacisku selektywnego w ewolucyjnej metodzie planowania ścieżek przejść. Opisano metody sukcesji oraz przedstawiono pojęcie nacisku selektywnego. Zrealizowano badania dla 4 rodzajów algorytmów ewolucyjnych, w każdym przypadku stosując inną metodę sukcesji. Przeprowadzono symulację, uwzględniając liczbę wymienianych osobników oraz różne metody zastępowania. Otrzymane rezultaty pozwalają...
-
Symulacja komputerowa obiektu dynamicznego na przykładzie biogazowni
PublicationW artykule przedstawiono symulator czasu rzeczywistego biogazowni rolniczej. Przedstawiony symulator obejmuje obiegi biomasy, biogazu a także obieg grzewczy wraz z systemem sterowania urządzeniami układów biogazowni oraz wizualizacją procesów. Badania koncentrowały się na wykonaniu symulatora, który odzwierciedla istniejące instalacje. Oprogramowaniem służącym do symulacji jest system CFD (Computational Fluid Dynamics) dający...
-
Wspomagana komputerowo weryfikacja określonego poziomu nienaruszalności bezpieczeństwa sil z wykorzystaniem autorskiej aplikacji ProSIL
PublicationW referacie przedstawiono oprogramowanie Pro SIL wspomagające zarządzanie bezpieczeństwem funkcjonalnym. Program ProSIL składa się z trzech modułów wspomagających: określanie wymaganego poziomu SIL (moduł ProSILen) weryfikację SIL (moduł ProSILer) oraz przeprowadzenie analizy warstw zabezpieczeń metodą LOPA. W aplikacji ProSIL zaimplementowano opracowaną w trakcie badań metodykę analizy bezpieczeństwa funkcjonalnego w projektowaniu...
-
STRUCTURE AND ALGORITHMS OF A DIAGNOSTIC DEVICE IN A WHEELED TRACTOR
PublicationDiagnostic device monitors the tractor’s technical condition and identifies the location of damaged components during operation. The diagnostic device detects and identifies the following types of defects: functional defects (uf) which affect performance, exhaust defects (ue) which increase toxic emissions and fuel consumption, defects that jeopardize driving safety (us), defects that affect engine performance (ud). The key component...
-
Wirtualny model zbiorników z wodą w sterowniku PLC
PublicationModele obiektów rzeczywistych otrzymuje się na różnorodne sposoby i wykorzystuje w różnorodnych celach. Do badania obiektów automatyki stosuje się najczęściej programy komputerowe, np.: Matlab-Simulink, Scilab, GNU Octave, itp. Można również stosować pamięć operacyjną sterowników [1, 2]. W referacie przedstawiono opis wirtualnego modelu dwóch połączonych zbiorników z wodą w sterowniku PLC. Proste przekształcenia matematyczne pozwalają...
-
Ewolucyjna metoda wyznaczania zadanej trajektorii statku z zastosowaniem mechanizmu niszowania
PublicationArtykuł prezentuje implementację mechanizmu niszowania do ewolucyjnej metody wyznaczania zadanej trajektorii statku. W metodzie proponowane jest porównywanie różnorodności osobników w oparciu o fizyczną odległość między trajektoriami. Badania pokazują, że takie podejście zwiększa efektywność eksploracji przestrzeni rozwiązań dzięki czemu osiąga się poprawę końcowej wartości funkcji przystosowania. Problem poszukiwania ścieżki przejścia...
-
Scaling of signed residue numbers with mixed-radix conversion in FPGA with extended scaling factor selection
PublicationA scaling technique of signed residue numbers in FPGA is proposed. The technique is based on conversion of residue numbers to the Mixed-Radix System (MRS). The scaling factor is assumed to be a moduli product from the Residue Number System (RNS) base. Scaling is performed by scaling of MRS terms, the subsequent generation of residue representations of scaled terms, binary addition of these representations and generation of residues...
-
HARDWARE AND SOFTWARE OF DIAGNOSTIC SYSTEM OF WHEELED TRACTORS = Hardwer i softwer systemu diagnostycznego ciągników kołowych
PublicationPodstawowym elementem systemu diagnostycznego jest komputer pokładowy Fujitsu FUTURO S100 z chłodzeniem pasywnym w wykonaniu odpornym na drgania i wstrząsy, z pamięcią Compact Flesh 16Gb. Do komputera dołączony jest monitor dotykowy NVOX LCD 10" VGA/FVAT. Oprogramowanie komputera obejmujesystem operacyjny Windows XP-2000, driver konwertera USB/DeviceNet oraz opracowany program diagnostyczny. Komputer połączony jest łączem USB z...
-
Metody alokacji pędników w układach dynamicznego pozycjonowania statkiem
PublicationUkłady kontroli alokacji pędników stanowią ważną część systemów dynamicznego pozycjonowania DP (ang. Dynamic Positioning)na statku. Określają one sygnały sterujące nastawami pędników, na podstawie uogólnionego wektora sił wzdłużnej, poprzecznej i momentu skręcającego, uzyskiwanych z prawa sterowania. W artykule przedstawiono wybrane algorytmy kontroli alokacji pędników, optymalizujące prace tych urządzeń oraz omówiono wpływ zastosowanych...
-
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 ship paths 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....
-
Security aspects in functional safety analysis
PublicationA security level of distributed control and protection system may have a significant impact on the results of functional safety analysis. However, the issue of integrating the safety and security aspects is difficult and usually is neglected during the functional safety analysis. This article presents a method of functional safety analysis which takes into consideration a concept of integrating these two aspects. It is based on...
-
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...
-
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,...
-
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....
-
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...
-
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...
-
A method of Functional Test interval selection with regards to Machinery and Economical aspects
PublicationThis paper discusses the problem of choosing the optimal frequency of functional test, including the reliability calculations and production efficiency, but also the effect of company risk management. The proof test as a part of the functional test interval is well described for the process industry. Unfortunately, this situation is not the case for the machinery safety functions with low demand mode. Afterwards, it is presented...
-
Functional safety with cybersecurity for the control and protection systems on example of the oil port infrastructure
PublicationSafety and cybersecurity aspects consist of two different group of functional requirements for the industrial control and protection systems in the oil port installation. It is the main reason why the analyses of safety and cybersecurity shouldn’t be integrated directly. These article presented some important issues of the functional safety analysis with regard to cybersecurity aspects in the oil seaport infrastructure. The proposed...
-
Bezpieczeństwo funkcjonalne i ochrona informacji w obiektach i systemach infrastruktury krytycznej
PublicationW monografii przedstawiono aktualną problematykę związaną z analizą bezpieczeństwa funkcjonalnego rozproszonych systemów sterowania i automatyki zabezpieczeniowej w obiektach i systemach infrastruktury krytycznej, wykorzystujących przemysłową sieć komputerową, z uwzględnieniem zagadnień ochrony informacji. W obiektach tego typu systemy sterowania i automatyki zabezpieczeniowej są projektowane jako systemy rozproszone, których nieprawidłowe...
-
Stabilizacja pozycji i kierunku jednostki dynamicznie pozycjonowanej z niepewnościami parametrycznymi modelu i pomiarowymi
PublicationW praktyce, zarówno dynamika statku dynamicznie pozycjonowanego jak również zakłóceń środowiskowych oddziałujących na kadłub nie jest dokładnie znana, co wynika ze zmieniających się warunków eksploatacyjnych jednostki i stanów morza. W artykule przedstawiono zagadnienie projektowania regulatora pozycji i kursu statku z zastosowaniem wektorowej adaptacyjnej metody backstepping dla układu dynamicznego pozycjonowania statku z niepewnościami...
-
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...
-
Optymalizacja nieciągłych funkcji wielomodalnych z wykorzystaniem kooperacyjnego algorytmu koewolucyjnego
PublicationW artykule przedstawiono algorytmy koewolucyjne, heurystyczną metodę rozwiązywania złożonych obliczeniowo problemów opartą na zasadzie korelacji oraz darwinowskiej teorii ewolucji. Opisano zalety algorytmu, możliwe zastosowania, sposób działania oraz niektóre z dotychczasowych implementacji. Następnie wybrano trzy wielomodalne lub nieciągłe funkcje testowe: Rosenbrocka, Styblinskiego-Tanga oraz Schaffer’a. Dokonano dekompozycji...
-
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...