Stručná charakteristika modelu

• výukový laboratórny model hydraulického systému
• vhodný pre štúdium a experimenty súvisiace s teóriou riadenia dynamických systémov
• identifikáciu a riadenie v reálnom čase cez komunikáciu s PLC Micrologix 1200
• široké spektrum použitia riadiacich algoritmov na úrovni prostredia Matlab na báze OPC a DDE komunikačných protokolov

Galéria

Mechanické prevedenie

• Model pozostáva z dvoch valcových nádob umiestnených pod sebou, ktoré sú navzájom prepojené hadičkou. Kvapalina je do prvej nádoby privádzaná z vaničky cez prívodnú trubicu prostredníctvom membránového čerpadla, pod vplyvom hydrostatického tlaku preteká cez prepojovaciu hadičku do druhej nádoby a následne vyteká späť do vaničky. Veľkosť prierezu výstupných otvorov oboch nádob je možné meniť, pričom k dispozícii sú štyri rôzne prierezy pre každú nádobu.
• Systém dvoch nádob predstavuje dvojkapacitný článok bez astatizmu, pričom riadenou veličinou je výška hladiny kvapaliny v druhej nádobe h2.
• Napätie motora čerpadla je ovládané pomocou frekvenčného meniča Allen-Bradley PowerFlex 40, ktorý je pripojený na vstupno-výstupnú analógovú kartu PLC automatu Micrologix 1200.
• Vstupné a výstupné údaje PLC automatu môžu byť spracovávané riadiacim algoritmom priamo v PLC alebo algoritmom naprogramovaným v Matlabe/Simulinku a spusteným v osobnom počítači (PC). pričom komunikácia medzi PLC a PC je realizovaná na základe DDE a OPC komunikačných protokolov.

Obr.1 Schéma mechanického prevedenia modelu

Systémový opis modelu

• riadiace vstupy

• napätie motora čerpadla privádzané na frekvenčný menič U (vstup pre ovládanie frekvencie fm)

• poruchové vstupy

• zmena prierezu výstupých otvorov nádob, napr. otvorením ďalších otvorov
• vplyv nemerateľných porúch d

• merané výstupy

• výška hladiny kvapaliny v prvej nádobe h1
• výška hladiny kvapaliny v druhej nádobe h2

Obr.2 Systémový opis modelu

Projekty

• Implementácia výsledkov vedeckého výskumu v oblasti modelovania a simulácie kyberfyzikálnych systémov do výučby – tvorba moderných vysokoškolských učebníc (KEGA 072 TUKE – 4/2018)
• Výskumné laboratórium nelineárnych podaktuovaných systémov TUKE FEI-2015-33 (Research laboratory for nonlinear underactuated systems)(1/2017 - 12/2017)  
• Univerzitný vedecký park Technicom pre inovačné aplikácie s podporou znalostných technológií - II.fáz, kód ITMS:313011D232, spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja, (2015 - 2017), Centrum pre nedeštruktívnu diagnostiku technologických procesov so štandartným softvérovým vybavením pre riadenie a komunikáciu (aktivita 3.1, PP7)/li>
• Univerzitný vedecký park Technicom pre inovačné aplikácie s podporou znalostných technológií, kód ITMS:26220220182, spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja, (2013 - 2015), Centrum pre nedeštruktívnu diagnostiku technologických procesov so štandartným softvérovým vybavením pre riadenie a komunikáciu (aktivita 3.1)

Využitie modelu v pedagogickom procese

• predmety

• Základy automatického riadenia (2.ročník Bc. štúdia)
• Simulačné systémy (2.ročník Bc. štúdia)
• Riadenie a umelá inteligencia (1.ročník Ing. štúdia)
• Optimálne riadenie hybridných systémov (1.ročník Ing. štúdia)

• riešené bakalárske práce

• HIĽOVSKÝ, Ľ.: Inovácia výučbových materiálov pre predmety z oblasti priemyselnej informatiky
  (vedúci ZP: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD.) - 2019
• KALIVODA, Jakub: Realizácia systému riadenia hydraulickej sústavy na báze PLC automatu
  (vedúci ZP: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD., konzultant ZP: Ing. Štefan Jajčišin) - 2011
• TOMČÁK, Matúš: Spracovanie tutoriálu aplikačného využitia Toolboxu SimHydraulics v modelovaní hydraulických systémov
  (vedúci ZP: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD., konzultant ZP: Ing. Jakub Čerkala) - 2013
• GOFFA, Tomáš: Meranie a frekvenčná analýza mechanického kmitania vybraných laboratórnych modelov
  (vedúci ZP: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD., konzultant ZP: Ing. Matej Oravec ) - 2017
• GRIGĽÁK, Dominik: Modelovanie, analýza, riadenie a simulácia hybridných systémov
  (vedúci ZP: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD., konzultant ZP: Ing. Dominik Vošček ) - 2017

• riešené diplomové práce

• GRIGĽÁK, D.: Návrh programového nástroja s aplikáciou pre modelovanie a riadenie hybridných systémov (prezentácia)
  (vedúci ZP: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD., konzultant ZP: Ing. Dominik Vošček ) - 2019
• MURÍN, Miroslav: Programové moduly pre diagnostiku vibrácií modelov fyzikálnych systémov CMMRaPI v simulačnom prostredí Matlab (prezentácia)
  (vedúci ZP: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD., konzultant ZP: Ing. Matej Oravec ) - 2018
• MUDRÁK, Pavol: Aplikácia pre modelovanie, riadenie a simuláciu modelu fyzikálneho systému s využitím neurónových modelov
  (vedúci ZP: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD., konzultant ZP: Ing. Matej Oravec ) - 2016
• DUHÁŇOVÁ, Simona: Modelovanie a vizualizácia riadenia hydraulického systému s využitím simulačného prostredia MATLAB/Simulink a nástroja pre vizualizáciu Intouch
  (vedúci ZP: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD., konzultant ZP: Ing. Matej Oravec ) - 2016
• MATYS, Matúš: Prediktívne riadenie virtuálnych modelov fyzikálnych systémov
  (vedúci ZP: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD., konzultant ZP: Ing. Štefan Jajčišin) - 2013
• TOMÁNEK, Marek: Neurónové adaptívne riadenie laboratórneho modelu hydraulického systému - internetový pristup
  (vedúci ZP: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD., konzultant ZP: Ing. Štefan Jajčišin) - 2013
• ČERKALA, Jakub: Aplikácia výsledkov experimentálnej identifikácie v návrhu algoritmov riadenia reálneho modelu hydraulického systému
  (vedúci ZP: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD., konzultant ZP: Ing. Štefan Jajčišin) - 2012

Využitie modelu v rámci výskumnej činnosti

• riešené dizertačné práce

• JAJČIŠIN, Štefan: Návrh algoritmov prediktívneho riadenia s využitím nelineárnych modelov fyzikálnych systémov
  (školiteľ: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD.) - 2013
• Ing. ORAVEC, Matej: Metódy a prístupy nedeštruktívnej diagnostiky dynamických systémov
  (školiteľ: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD.) - 2018
• Ing. VOŠČEK, Dominik: Hybridné modely kyber-fyzikálnych systémov a ich aplikácia v rámci distribuovaného systému riadenia
  (školiteľ: doc. Ing. Anna Jadlovská, PhD.) - 2019

• publikácie

• 2020

  VOŠČEK, D. - JADLOVSKÁ, A.: Hybridné modely kyber-fyzikálnych systémov a ich aplikácia v rámci distribuovaného systému riadenia . In: QuoVadis Research @ FEI - Košice: TU, vol. 3, no. 1, pp. 90–104, 2020, ISSN: 2585-9587

  2019

  VOŠČEK, D. - JADLOVSKÁ, A. - GRIGĽÁK, D.: Modelling, Analysis and Control Design of Hybrid Dynamical Systems. In: Journal of Electrical Engineering = Elektrotechnický časopis. - Bratislava (Slovensko) : Fakulta elektrotechniky a informatiky Roč. 70, č. 3 (2019), s. 176-186 . - ISSN 1335-3632 (ADN)

   
  (ADN)

• 2017

  JADLOVSKÁ A. - VOŠČEK, D.
  Modelling and control of a cyber-physical system represented by hydraulic coupled tanks. In: SAMI 2017. - Danvers : IEEE, 2017 S. 439-444. - ISBN 978-1-5090-5654-5  

  ORAVEC, M. - JADLOVSKÁ, A.: Sensors Fault Diagnosis Algorithm Design of a Hydraulic System . In: Acta Electrotechnica et Informatica 2017 - Košice: TU, 2017 PP. 30 - 37. - ISSN 1335-8243 (ADF) 

• 2014

  ČERKALA, J. - JADLOVSKÁ, A.: Methodology for experimental identification of the laboratory hydraulic system. In: Annals of Faculty Engineering Hunedoara–International Journal of Engineering, 3:33–40, 2014. ISSN 1584-2673. (ADE).  
  

• 2013

  JAJČIŠIN, Š. a JADLOVSKÁ, A.: Návrh algoritmov prediktívneho riadenia s využitím nelineárnych modelov fyzikálnych systémov, 1. vyd - Košice : elfa - 2013. - 139 s.. - ISBN 978-80-8086-229-9.

  JADLOVSKÝ, J - ČOPÍK, M.- PAPCUN, P.: Distribuované systémy riadenia. 1. vyd - Košice : elfa - 2013. - 215 s.. - ISBN 978-80-8086-227-5.

  JADLOVSKÁ A., ČERKALA, J. a M. TOMČÁK: Aplikačný toolbox SimHydraulics v modelovaní hydraulických systémov s krátkym vedením In: Electrical Engineering and Informatics 4 : proceedings of the Faculty of Electrical Engineering and Informatics of the Technical University of Košice. - Košice : FEI TU, 2013 S. 321-326. - ISBN 978-80-553-1440-2 , (AED)  
  

• 2012
  JADLOVSKÁ, A. - JAJČIŠIN, Š.: Using Neural Networks for Physical Systems Behaviour Prediction, In: AEI 2012 Conference: Applied Electrical Engineering and Informatics : proc. - Košice : FEI TU, 2012. - ISBN 978-80-553-1030-5. (AFC)  
  
  ČERKALA, J. – JADLOVSKÁ A.: Experimentálna identifikácia nelineárneho dynamického systému pomocou IDENT Tool v prostredí Matlab. Electrical Engineering and Informatics: Proceeding of the Faculty of Electrical Engineering and Informatics of the Technical University of Kosice. 2012, ISSN 978-80-553-0460-1.  
  
  ČERKALA, J. - JADLOVSKÁ, A.: Aplikačné využitie Matlab-DDE komunikácie s multiprogramovým prístupom a vykresľovaním v reálnom čase pre identifikáciu a riadenie laboratórneho modelu. In: 20th Annual Conference Proceedings of the International Scientific Conference - Technical Computing Bratislava 2012, Hotel Sorea Regia, Bratislava, 7. november 2012, www.posterus.sk/tcb2012, CD-ROM, 8 s., ISBN 978-80-970519-4-5, (AFD)    
  
  
• 2011
  JAJČIŠIN, Š. – JADLOVSKÁ, A.: Riadenie laboratórneho modelu hydraulického systému. In: Electroscope – online časopis pro elektrotechniku, ročník 2011, číslo III. ISSN 1802-4564, Dostupné na internete: http://147.228.94.30/index.php?option=com_content&view=article&id=280:riadenie-laboratorneho-modelu-hydraulickeho-systemu-&catid=34:cislo-32011-&Itemid=48 (2011). (ADE)  
  
  JAJČIŠIN, Š.: Verification of Control Algorithms with DDE Communication on Real Hydraulic System. In: SCYR 2011 : 11th Scientific Conference of Young Researchers of Faculty of Electrical Engineering and Informatics Technical University of Košice: proc. - Košice : FEI TU, 2011 S. 388-391. - ISBN 978-80-553-0644-5. (AFD)
  
  JAJČIŠIN, Š. – JADLOVSKÁ, A.: Aplikácia DDE a OPC komunikačných protokolov v identifikácii a riadení reálneho systému, In: Electrical Engineering and Informatics 2 : Proceeding of the Faculty of Electrical Engineering and Informatics of the Technical University of Košice. - Košice, FEI TU, 2011 S. 365-370. - ISBN 978-80-553-0611-7. (AED)
• 2010
  ČERKALA, J. – JADLOVSKÁ A.: Aplikácia System Identification Toolboxu v experimentálnej identifikácii lineárnych dynamických systémov. Electrical Engineering and Informatics: Proceeding of the Faculty of Electrical Engineering and Informatics of the Technical University of Kosice. 2010, s. 540-545. ISSN 978-80- 553-0460-1.  

• prezentácia výskumnej činnosti

• JADLOVSKÝ, J. - JADLOVSKÁ, A. - SARNOVSKÝ, J. - ZOLOTOVÁ, I. - JADLOVSKÁ, S. - PAPCUN, P. - ČERKALA, J. - KOPČÍK, M. - ČABALA, J. - ORAVEC, M. - ČOPÍK, M.: Center for Nondestructive Diagnostics of Technological Processes, In: University Science Park TECHNICOM. - Košice : TU, 2014 S. 1-1. - ISBN 979-80-8086-240-4  
• JADLOVSKÝ, J. et al. : Research Activities of the Center of Modern Control Techniques and Industrial Informatics In: In: SAMI 2016. - Danvers : IEEE, 2016 P. 279-285. - ISBN 978-1-4673-8739-2  
• Centrum Moderných Metód Riadenia a Priemyselnej Informatiky na KKUI FEI TU v Košiciach (prezentácia výsledkov medzinárodného projektu základného výskumu ALICE CERN – ALICE KE FEI TU a projektu aplikovaného výskumu TECHNICOM PP7/3.1)