Search
Search results for: brd
-
Optimised Allocation of Hard Quality Sensors for Robust Monitoring of Quality in Drinking Water Distribution Systems
PublicationA problem of optimised placement of the hard quality sensors in Drinking Water Distribution Systems for robust quality monitoring is formulated. Two numerical algorithms to solve the problem are derived. The optimality is meant as achieving a desired trade off between the sensor capital and maintenance costs and resulting robust estimation accuracy of the monitoring algorithm. The robust estimation algorithm recently developed...
-
An interval estimator for chlorine monitoring in drinking water distribution systems under uncertain system dynamics, inputs and chlorine concentration measurement errors
PublicationThe design of an interval observer for estimation of unmeasured state variables with application to drinking water distribution systems is described. In particular, the design process of such an observer is considered for estimation of the water quality described by the concentration of free chlorine. The interval observer is derived to produce the robust interval bounds on the estimated water quality state variables. The stability...
-
An optimised placement of the hard quality sensors for a robust monitoring of the chlorine concentration in drinking water distribution systems
PublicationThe problem of an optimised placement of the hard quality sensors in drinking water distribution systemsunder several water demand scenarios for a robust monitoring of the chlorine concentration is formulatedin this paper. The optimality is understood as achieving a desired trade off between the sensors and theirmaintenance costs and the accuracy of estimation of the chlorine concentration. The contribution of thiswork is a comprehensive...
-
Robust Estimation of Integrated Hydraulics and Parameters in Water Distribution Systems
Publication -
Model Predictive Controller for Integrated Wastewater Treatment System
Publication -
Supervisory Control of Integrated Wastewater Treatment Systems
Publication -
Optimizing Control by Robustly Feasible Model Predictive Control and Application to Drinking Water Distribution Systems
PublicationThe paper considers optimizing Model Predictive Control (MPC) for nonlinear plants with output constraints under uncertainties. Although the MPC technology can handle the constraints in the model by solving constraint model based optimization task, satisfying the plant output constraints still remains a challenge. The paper proposes Robustly Feasible MPC (RFMPC), which achieves feasibility of the outputs in the controlled plant....
-
The hybrid estimation algorithm for wastewater treatment plant robust model predictive control purposes at medium time scale
PublicationThe paper proposes an approach to designing the hybrid estimation algorithm/module (HEA) with moving measurements window for Wastewater Treatment Plant (WWTP) Robust Model Predictive Control (RMPC) purposes at medium time scale. The RMPC uses a dedicated grey-box model of biological reactor for the system outputs prediction purposes. The grey-box model parameters are dependant on the plant operating point. Hence, these parameters...
-
Fuzzy logic gain scheduling for non - linear servo tracking
PublicationArtykuł zawiera propozycję strojenia jako metodę sterowania serwomechanizmem z silnie nieliniowymi elementami. Serwomechanizm steruje dwoma elementami układu śledzącego zamontowanymi na okręcie znajdującym się w morzu. W układzie występuje tarcie spoczynkowe przy zerowej prędkości oraz nieliniowe tarcie przeciwdziałające ruchowi w każdej z osi układu śledzącego. Zastosowany został podwójny układ sterowania ze sprzężeniem zwrotnym....
-
Integrated Control in High-Speed Networks Using Constrained Model Predictive Control
PublicationThis paper studies congestion control in high-speed communication networks using Model Predictive Control (MPC). Network traffic is assumed to consist of best-effort and priority traffic sources. An integrated controller consisting of two control parts is designed. The controller calculates the capacity for priority sources and the input rate of best-effort sources. MPC is desirable as it can take into account the constraints on...
-
Softly Switched Robustly Feasible Model Predictive Control for Nonlinear Network Systems
PublicationIt is common that an efficient constrained plant operation under full range of disturbance inputs require meeting different sets of control objectives. This calls for application of model predictive controllers each of them being best fit into specific operating conditions. It further requires that not only designing robustly feasible model predictive controllers is needed to satisfy the real plant state/output constraints, but...
-
Optimizing control by robustly feasible model predictive control and application to drinking water distribution systems
PublicationThe paper considers optimizing Model Predictive Control (MPC) for nonlinear plants with output constraints under uncertainties. Although the MPC technology can handle the constraints in the model by solving constraint model based optimization task, satisfying the plant output constraints under the model uncertainty still remains a challenge. The paper proposes Robustly Feasible MPC (RFMPC), which achieves feasibility of the outputs...
-
Wieloobszarowy miękkoprzełączalny regulator PI w sterowaniu stężeniem tlenu w biologicznej oczyszczalni ścieków
PublicationNapowietrzanie jest podstawowym procesem decydującym o jakości oczyszczania ścieków. Prawidłowy przebieg procesów biologicznych wymaga dostarczenia odpowiedniej ilości tlenu. Zapewnia to optymalne warunki oczyszczania ścieków, dostateczne wymieszanie ścieków z osadem czynnym i zmniejsza główny koszt eksploatacji oczyszczalni ścieków, czyli koszt pompowania powietrza. W artykule zaproponowano sterowanie stężeniem tlenu (Dissolved...
-
Intelligent PI controller and its application to dissolved oxygen tracking problem
PublicationThe paper addresses design, calibration, implementation and simulation of the intelligent PI controller used for dissolved oxygen (DO) tracking in wastewater treatment plant (WWTP). The calibration process presented in this paper utilizes both engineering and scientific methods. Verification of the control system design method was obtained via simulation experiments.
-
Respiration rate estimation for model predictive control of dissolved oxygen in wastewater treatment plant
PublicationRespiration rate is very important parameter for biological processes in wastewater treatment plant (WWTP). The sequential algorithm for estimate the respiration rate is proposed and investigated. The Kalman filter (KF) is used. Simulation tests for the benchmark WWTP are presented.Respiracja jest bardzo ważnym parametrem dla prawidłowego przebiegu procesów biologicznych w oczyszczalni ścieków. W artykule przedstawiono i zbadano...
-
Grid Implementation of a Parallel Multiobjective Genetic Algorithm for Optimized Allocation of Chlorination Stations in Drinking Water Distribution Systems: Chojnice Case Study
PublicationSolving multiobjective optimization problems requires suitable algorithms to find a satisfactory approximation of a globally optimal Pareto front. Furthermore, it is a computationally demanding task. In this paper, the grid implementation of a distributed multiobjective genetic algorithm is presented. The distributed version of the algorithm is based on the island algorithm with forgetting island elitism used instead of a genetic...
-
Detekcja obumierania bakterii osadu czynnego
PublicationAnaliza składników głównych (PCA) jest narzędziem służącym wyodrębnieniu podstawowych czynników w rozważanych procesach w oparciu o dostępne pomiary. Zastosowanie PCA w monitorowaniu procesów pozwala na analizę pod kątem diagnostyki nie tylko wielkości mierzonych lecz również wielkości niedostępnych pomiarowo (ograniczenia technologiczne, koszty). Zaleta ta jest szczególnie istotna w przypadku biologicznej oczyszczalni ścieków,...
-
Sieć SSWN w oczyszczalni ścieków
PublicationModelowanie złożonych, dynamicznych, nieliniowych systemów z wieloma skalami czasu, do jakich należą biologiczne oczyszczalnie ścieków, jest wcišż poważnym wyzwaniem. Problemy związane z pomiarem sporej części stanu obiektu oraz duże koszty urządzeń pomiarowych utrudniają a wręcz uniemożliwiają korzystanie z modeli fizykalnych rozważanych systemów. Jest to szczególnie trudne, gdy potrzebujemy modelu do celów sterowania.
-
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...
-
Estimation of wastewater treatment plant state for model predictive control of N-P remowal at medium time scale.
PublicationPrzy ograniczonych możliwościach pomiarowych estymaty stanu są potrzebne w sterowaniu optymalizującym, opartym na sterowaniu predykcyjnym, sterującym usuwaniem azotu i fosforu, w biologicznej oczyszczalni ścieków. Optymalizator MPC do implementacji sprzężenia zwrotnego z obiektu potrzebuje tych estymat. Dodatkowo aktualizowane muszą być parametry modelu Gray-Box wykorzystywanego w module MPC. Wtedy estymaty stanu są używane przez...
-
Bounding approach to parameter estimation without priori knowledge on model structure error.
PublicationArtykuł przedstawia estymację parametrów modelu ARMA (Autoregresive moving average) metodą zbiorów ograniczonych. Założono brak wiedzy na temat ograniczeń na błąd struktury modelu lub, że wiedza ta jest bardzo konserwatywna. W celu redukcji tego konserwatyzmu, zaproponowano koncepcje modelu punktowo-parametrycznego. W podejściu tym zakłada się istnienie zbioru parametrów modelu oraz błędu struktury odpowiadających każdej z trajektorii...
-
Intelligent control structure for control of integrated wastewater systems.
PublicationArtykuł przedstawia podejście do tworzenia struktury sterowania zintegrowanym systemem oczyszczania ścieków (sieć kanalizacyjna- oczyszczalnia ścieków), w pełnym zakresie jego obciążeń hydraulicznych. System sterowania jest hierarchicznie zdekomponowany, tworząc wielopoziomową-wielowarstwową. Główną technologią sterowania wykorzystaną na poziomie optymalizacyjnym jest krzepkie sterowanie predykcyjne (RMPC) przy obecności niepewności...
-
Dissolved oxygen tracking and control of blowers at fast time scale.
PublicationNapowietrzanie jest bardzo ważnym i drogim procesem w oczyszczalni ścieków. Tlen jest podstawowym składnikiem dla procesów biologicznych. System napowietrzania jest skomplikowanym, hybrydowym, nieliniowym, dynamicznym systemem z dynamiką szybszą w porównaniu z wewnętrzną dynamiką tlenu rozpuszczonego w reaktorze biologicznym. Obecnie stosowane systemy sterowania są dalekie od zadowalających. Koszt pompowania powietrza do reaktora...
-
Hierarchical model predictive control of integrated quality and quantity in drinking water distribution systems
PublicationW artykule zaproponowane zostało zintegrowane podejście do sterowania ilością i jakością w systemach zaopatrzenia i dystrybucji wody. Sterowanie zintegrowane polega na optymalizowaniu kosztów operacyjnych zaspokajając zapotrzebowanie na wodę o wymaganej jakości i spełniając ograniczenia systemu. To zagadnienie sterowania optymalizującego jest zagadnieniem złożonym z powodu nieliniowości, dużego wymiaru, ograniczeń na wyjście, występowania...
-
Diagnostyka i identyfikacja procesu przy użyciu AdMS-PCA
PublicationArtykuł dotyczy diagnostyki i identyfikacji procesu przy użyciu adaptacyjnego, wieloskalowego rozszerzenia PCA - Adaptive Multiscale Principal Component Analysis (AdMS-PCA). Przeprowadzona została analiza własności AdMS-PCA istotnych dla diagnostyki i identyfikacji. Zauważono wadę części adaptacyjnej metody, która ogranicza jej praktyczne zastosowanie. Zaproponowano modyfikację poprzez wprowadzenie algorytmu nadzorującego adaptację....
-
Dissolved oxygen control for activated sludge processes
PublicationRegulatory do nadążania za trajektorią referencyjną stężenia tlenu w komorze reaktora biologicznego są proponowane i badane. W artykule badany jest nieliniowy regulator predykcyjny oraz regulator adaptacyjny z modelem referencyjnym. Uwzględniono zarówno usuwanie ze ścieków pożywki oraz fosforu za pomocą technologii osadu czynnego. Podejście do projektowania regulatora wykorzystuje strukturę dynamiki rozpuszczonego tlenu i jej dwie...
-
Identyfikacja i diagnostyka procesu oczyszczania ścieków przy użyciu metody MS-PCA
PublicationPołączenie algorytmu PCA z dekompozycją falkową pozwala na wiarygodną identyfikację i diagnostykę procesu z wieloma skalami czasu. Niniejszy artykuł pokazuje jak przy pomocy wspomianego narzedzia określić stan pracy obiektu oraz odpowiednio szybko wykryć uszkodzenia (np. czujników pomiarowych) lub stany awaryjne obiektu jakim jest oczyszczalnia ścieków. Przedstawiony jest przykład detekcji błędów pomiarowych (stężenie tlenu w komorze...
-
A biochemical multi-species quality model of a drinking water distribution system for simulation and design
PublicationDrinking Water Distribution Systems (DWDSs) play a key role in sustainable development of modern society. They are classified as critical infrastructure systems. This imposes a large set of highly demanding requirements on the DWDS operation and requires dedicated algorithms for on-line monitoring and control to tackle related problems. Requirements on DWDS availability restrict the usability of the real plant in the design phase....
-
Two Time-Scale Hierarchical Control of Integrated Quantity and Quality in Drinking Water Distribution Systems
PublicationThe paper considers a feedback optimising control of drinking water distribution systems (DWDS). Although the optimised pump and valves scheduling and disinfectant injection control attracted considerable attention over last two decades most of the contributions were limited to an open-loop optimisation repetitively performed during the DWDS operation. Also, while a strong interaction between the water quantity and quality exists...
-
Multiprocessor Implementation of Parallel Multiobjective Genetic Algorithm for Optimized Allocation of Chlorination Stations in Drinking Water Distribution System a New Water Quality Model Approach
PublicationThe Critical Infrastructure Systems (CISs) have received in recent years a considerable attention due to their heavy impact on sustainable development of modern societies. Most CISs may be classied as large scale complex systems of network structure, in uenced by strong interactions form the surrounding environment, internal and external interconnections. The later is a result of inter-CIS dependencies. The control, monitoring...
-
Research Platform for Monitoring, Control and Security of Critical Infrastructure Systems
PublicationSustainable operation of Critical Infrastructure Systems (CISs) is of a major concern to modern societies. Monitoring, control and security of such systems plays a key role in guaranteeing continuous, reliable and above all secure access to the resources provided by these systems. Development of adequate software and hardware structures, as well as algorithms to perform such functions cannot be done apart from the operational conditions...
-
Robust Parameter Estimation and Output Prediction for Reactive Carrier-Load Nonlinear Dynamic Networks
PublicationIn this paper an extension of on-line model simplification technique for a class of networked systems, namely reactive carrier-load nonlinear dynamic networked system (RCLNDNS), kept within point-parametric model (PPM) framework is addressed. The PPM is utilised to acquire a piece wise constant time-varying parameter linear structure for the RCLNDNS suitable for the on-line one step ahead prediction that may be applied to monitoring...
-
Optimised allocation of actuators for DWDS
PublicationThis paper addresses the problem of actuators’ allocation within networked structured system, namely allocation of disinfectant booster stations within Drinking Water Distribution System (DWDS), under receding horizon optimised control – Model Predictive Control (MPC) to be exact. The allocation task is kept within dynamic multiobjective optimisation framework. The MPC is defined as a single objective predictive operator. Two numerical...
-
Optimised Robust Placement of Hard Quality Sensors for Robust Monitoring of Quality in Drinking Water Distribution Systems
PublicationA problem of optimised robust placement of the hard quality sensors in Drinking Water Distribution Systems under several water demand scenarios for robust quality monitoring is formulated. Numerical algorithms to solve the problem are derived. The optimality is meant as achieving at the same time a desired trade off between the sensor capital and maintenance costs and resulting robust estimation accuracy of the monitoring algorithm...
-
Quality Model for Integrated Security Monitoring and Control in Water Distribution Systems
PublicationThis article addresses the problem of drinking water distribution system (DWDS) security in the terms of water quality which in the era of terrorist threat is of high importance to the public. The contribution of this paper is the development of the so called security module to extend a multi-species water quality model. This gives an insight to the situation in DWDS not only under normal operational conditions but also in case...
-
Koncepcja systemu informatycznego dla potrzeb SZwWP
PublicationImplementacja zaawansowanego, zintegrowanego systemu sterowania dla potrzeb Systemu Zaopatrzenia w Wodę Pitną (SZwWP), wymaga odpowiednich platform sprzętowych i programowych - systemu informatycznego. Zaproponowane rozwiązania muszą pozwolić na realizację niezbędnych funkcji systemu - sterowania czy monitorowania, zapewniając jednocześnie dużą niezawodność działania oraz bezpieczeństwo przetwarzanych danych. Ponadto wykorzystywana...
-
Implementation of integrated control In drinking water distribution systems - IT system proposal
PublicationImplementation of integrated control algorithms requires suitable hardware and software platforms. Proposed solution must allow realizing control and monitoring tasks, while ensuring high reliability and security of processed data. Additionally, the software and hardware solutions must be immune to outside influence. This paper presents an approach to implementation of control systems in drinking water distribution system. Presented...
-
Weighted least squares parameter estimation for model predictive control of integrated wastewater systems at medium time scale.
PublicationW artykule przedstawione zostało sformułowanie i implementacja algorytmu ważonej sumy najmniejszych kwadratów na przesuwnym oknie pomiarowym dla celów estymacji parametrów modelu typu szara skrzynka. Model typu szara skrzynka dynamiki reaktora biologicznego jest wykorzystywany przez moduł sterowania predykcyjnego sterujący zintegrowanym systemem ściekowym w średniej skali czasu. Algorytm estymacji parametrów był walidowany na symulatorze...
-
Genetic Hybrid Predictive Controller for Optimized Dissolved-Oxygen Tracking at Lower Control Level
PublicationA hierarchical two-level controller for dissolvedoxygenreference trajectory tracking in activated sludge processeshas been recently developed and successfully validated on a realwastewater treatment plant. The upper level control unit generatestrajectories of the desired airflows to be delivered by theaeration system to the aerobic zones of the biological reactor. Anonlinear model predictive control algorithm is applied to designthis...
-
Sterowanie predykcyjne hydrauliką i jakością wody w SW
PublicationEfektywne sterowanie hydrauliką i jakością systemu wodociągowego (SW) wymaga zintegrowanej wiedzy o nim oraz zaawansowanych algorytmów sterowania. Ponieważ związek między hydrauliką a jakością wody jest jednostronny (hydraulika, poprzez rozpływ wody w sieci ma wpływ na jej jakość), to problem sterowania systemem wodociągowym należy rozpatrywać w odniesieniu do tych dwóch aspektów.
-
Supervisory control of integrated wastewater treatment systems.
PublicationSterowanie zintegrowanym systemem oczyszczania ścieków (sieć kanalizacyjna- oczyszczalnia ścieków), w pełnym zakresie jego obciążeń wymaga zastosowania zaawansowanych algorytmów sterowania optymalizującego. System sterowania jest hierarchicznie zdekomponowany, tworząc wielopoziomową-wielowarstwową. Główną technologią sterowania sterowanie predykcyjne (MPC). Nie jest możliwe wystarczająco efektywne sterowanie takim systemem we wszystkich...
-
Softly switched model predictive control for control of integratedwastewater treatment system at medium time scale.
PublicationW przypadku gdy system jest sterowany za pomocą jednej, uniwersalnej strategii sterowania w pełnym zakresie jego obciążeń, powstają poważne trudności w znalezieniu optymalnego sterowania. W celu jak najlepszego dopasowania strategii sterowania do panujący warunków, zdefiniowano trzy stany operacyjne: normalny, zakłóceniowy oraz awaryjny. Dla tych stanów zaprojektowano odpowiednie strategie sterowania. W związku z tym pojawia się...
-
Model predictive controller for integrated wastewater treatment systems.
PublicationSterowanie optymalizujace systemem oczyszczania ścieków (WWTS) pozwala na zmniejszenie kosztów operacyjnych przy jednoczesnym spełnieniu narzuconych ograniczeń na wypływające ścieki, jednak wymaga zaawansowanych technologii sterowania. Sterowanie predykcyjne z modelem (MPC) jest bardzo użyteczną technologią sterowania takimi systemami. MPC doskonale radzi sobie z obecnością ogrniczeń na wielkości wyjściowe, wielowymiarowością problemu...
-
Set-Bounded joined parameter and state estimation for model predictive control of integrated wastewater treatment plant systems at medium time scale.
PublicationW artykule opisano moduł łącznej estymacji w postaci zbiorów ograniczonych (ang. set-bounded) parametrów i stanu systemu dla potrzeb sterowania predykcyjnego zintegrowanym systemem ściekowym w średniej skali czasu. Jest to jeden ze składowych elementów Inteligentnej Hierarchicznej Struktury Sterowania opracowanej w celu pokonania następujących problemów, które występują w kontrolowanym systemie: różne skale czasowe procesów, silnie...
-
Projekt założeń do ustawy Prawo o szkolnictwie wyższym.
PublicationProjekt założeń do nowej ustawy Prawo o szkolnictwie wyższym (i aktów towarzyszących) powstał w wyniku pracy zespołu w ramach programu Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego (MNiSW) „Ustawa 2.0”.Dwa filary propozycji stanowią doskonałość naukowa, osiągana poprzez szeroko zakrojoną i przejrzystą krajową i międzynarodową konkurencję, oraz silne wsparcie państwowe, zarówno finansowe, jak i instytucjonalizujące akademicki prestiż...
-
Reformować? Nie reformować? Szerszy kontekst zmian w szkolnictwie wyższym
PublicationW artykule przedstawiono genezę powstania: Projektu założeń do Ustawy Prawo o Szkolnictwie Wyższym (tzw. Ustawy 2.0). Dokument ma charakter ekspercki, akademicki, interdyscyplinarny i ogólny, a został wypracowany w ramach prac 10-osobowego zespołu ekonomistów, prawników i naukowców z obszaru szeroko pojętych nauk społecznych. Pokazuje proponowany przez nas do rozważenia – przez wszystkich interesariuszy, w tym przede wszystkim...
-
MultiRegional PCA for leakage detection and localisation in DWDS - approach
PublicationMonitoring is one of the most important parts in advanced control of complex dynamic systems. Information about systems behavior, including failures indicating, enables for efficient control. The chapter describes an approach to detection and localisation of pipe leakage in Drinking Water Distribution Systems (DWDS) representing complex and distributed dynamic system of large scale. Proposed MultiRegional Principal Component Analysis...
-
MultiRegional PCA for leakage detection and localisation in DWDS - Chojnice case study
PublicationThis chapter considers pipe leakage detection and localisation in Drinking Water Distribution Systems (DWDS) by using a novel approach the MultiRegional Principal Component Analysis (MR-PCA). The MR-PCA is an extension of well known PCA method. The main idea of MR-PCA consists in designing a number of regional PCA models and analysing their responses caused by the pipe faults. Moreover, DWDS is decomposed into suitable subnetworks...
-
Robustly feasible integral LQ-MPC controller for output tracking in constrained linear systems
PublicationW pracy rozważany jest regulator predykcyjny typu dual-mode MPC z liniowo kwadratowym wskaźnikiem jakości w aplikacji do krzepkiego śledzenia wyjść liniowego obiektu dyskretnego w obecności addytywnych zakłóceń. W celu zapewnienia dopuszczalności sterowań regulatora wykorzystano teorię zbiorów niezmienniczych. W celu polepszenia śledzenia wyjść i odrzucenia zakłóceń w regulatorze wykorzystano działanie całkujące (integral control)....
-
Lokalizacja wycieków w sieciach dystrybucji wody
PublicationSieć wodociągowa, podobnie jak każdy duży obiekt, w którym prowadzony jest złożony proces, wymaga odpowiedniego systemu monitorującego. Jednym z poważnych i wciąż aktualnych problemów są niekontrolowane straty wody w sieci. Jednym z możliwych sposobów szybkiego wykrywania wycieków z sieci jest umieszczenie czujników pomiarowych na każdej rurze i w każdym węźle. Oczywistym jest, że takie rozwiązanie wiaże się z olbrzymimi kosztami....