Hybrid Systems and Control With Fractional Dynamics (I): Modeling and Analysis

No mixed research of hybrid and fractional-order systems into a cohesive and multifaceted whole can be found in the literature. This paper focuses on such a synergistic approach of the theories of both branches, which is believed to give additional flexibility and help to the system designer. It is part I of two companion papers and introduces the fundamentals of fractional-order hybrid systems, in particular, modeling and stability analysis of two kinds of such systems, i.e., fractional-order switching and reset control systems. Some examples are given to illustrate the applicability and effectiveness of the developed theory. Part II will focus on fractional-order hybrid control.Comment: 2014 International Conference on Fractional Differentiation and its Application, Ital

Evaluation of Burst Failure Robustness of Control Systems in the Fog

This paper investigates the robustness of control systems when a controller is run in a Fog environment. Control systems in the Fog are introduced and a discussion regarding relevant faults is presented. A preliminary investigation of the robustness properties of a MinSeg case study is presented and commented. The discussion is then used to outline future lines of research

Wireless Communication in Process Control Loop: Requirements Analysis, Industry Practices and Experimental Evaluation

Wireless communication is already used in process automation for process monitoring. The next stage of implementation of wireless technology in industrial applications is for process control. The need for wireless networked control systems has evolved because of the necessity for extensibility, mobility, modularity, fast deployment, and reduced installation and maintenance cost. These benefits are only applicable given that the wireless network of choice can meet the strict requirements of process control applications, such as latency. In this regard, this paper is an effort towards identifying current industry practices related to implementing process control over a wireless link and evaluates the suitability of ISA100.11a network for use in process control through experiments

Kalman Filtering with Uncertain Process and Measurement Noise Covariances with Application to State Estimation in Sensor Networks

Distributed state estimation under uncertain process and measurement noise covariances is considered. An algorithm based on sensor fusion using Kalman filtering is investigated. It is shown that if the covariances are decomposed into a known nominal covariance plus an uncertainty term, then the uncertainty of the actual estimation error covariance for the Kalman filter grows linearly with the size of the uncertainty term. This result is extended to the sensor fusion scheme to give an upper bound on the actual error covariance for the fused state estimate. Examples are provided to illustrate how the theory can be applied in practice

Data Acquisition and Control System of Hydroelectric Power Plant Using Internet Techniques

Vodní energie se nyní stala nejlepším zdrojem elektrické energie na zemi. Vyrábí se pomocí energie poskytované pohybem nebo pádem vody. Historie dokazuje, že náklady na tuto elektrickou energii zůstávají konstantní v průběhu celého roku. Vzhledem k mnoha výhodám, většina zemí nyní využívá vodní energie jako hlavní zdroj pro výrobu elektrické energie.Nejdůležitější výhodou je, že vodní energie je zelená energie, což znamená, že žádné vzdušné nebo vodní znečišťující látky nejsou vyráběny, také žádné skleníkové plyny jako oxid uhličitý nejsou vyráběny, což činí tento zdroj energie šetrný k životnímu prostředí. A tak brání nebezpečí globálního oteplování. Použití internetové techniky k ovladání několika vodních elektráren má velmi významné výhody, jako snížení provozních nákladů a flexibilitu uspokojení změny poptávky po energii na straně spotřeby. Také velmi efektivně čelí velkým narušením elektrické sítě, jako je například přidání nebo odebrání velké zátěže, a poruch. Na druhou stranu, systém získávání dat poskytuje velmi užitečné informace pro typické i vědecké analýzy, jako jsou ekonomické náklady, predikce poruchy systémů, predikce poptávky, plány údržby, systémů pro podporu rozhodování a mnoho dalších výhod. Tato práce popisuje všeobecný model, který může být použit k simulaci pro sběr dat a kontrolní systémy pro vodní elektrárny v prostředí Matlab / Simulink a TrueTime Simulink knihovnu. Uvažovaná elektrárna sestává z vodní turbíny připojené k synchronnímu generátoru s budicí soustavou, generátor je připojen k veřejné elektrické síti. Simulací vodní turbíny a synchronního generátoru lze provést pomocí různých simulačních nástrojů. V této práci je upřednostňován SIMULINK / MATLAB před jinými nástroji k modelování dynamik vodní turbíny a synchronního stroje. Program s prostředím MATLAB SIMULINK využívá k řešení schematický model vodní elektrárny sestavený ze základních funkčních bloků. Tento přístup je pedagogicky lepší než komplikované kódy jiných softwarových programů. Knihovna programu Simulink obsahuje funkční bloky, které mohou být spojovány, upravovány a modelovány. K vytvoření a simulování internetových a Real Time systémů je možné použít bud‘ knihovnu simulinku Real-Time nebo TRUETIME, v práci byla použita knihovna TRUETIME.Hydropower has now become the best source of electricity on earth. It is produced due to the energy provided by moving or falling water. History proves that the cost of this electricity remains constant over the year. Because of the many advantages, most of the countries now have hydropower as the source of major electricity producer. The most important advantage of hydropower is that it is green energy, which mean that no air or water pollutants are produced, also no greenhouse gases like carbon dioxide are produced which makes this source of energy environment-friendly. It prevents us from the danger of global warming. Using internet techniques to control several hydroelectric plants has very important advantages, as reducing operating costs and the flexibility of meeting changes of energy demand occurred in consumption side. Also it is very effective to confront large disturbances of electrical grid, such as adding or removing large loads, and faults. In the other hand, data acquisition systems provides very useful information for both typical and scientific analysis, such as economical costs reducing, fault prediction systems, demand prediction, maintenance schedules, decision support systems and many other benefits. This thesis describes a generalized model which can be used to simulate a data acquisition and control system of hydroelectric power plant using MATLAB/SIMULINK and TrueTime simulink library. The plant considered consists of hydro turbine connected to synchronous generator with excitation system, and the generator is connected to public grid. Simulation of hydro turbine and synchronous generator can be done using various simulation tools, In this work, SIMULINK/MATLAB is favored over other tools in modeling the dynamics of a hydro turbine and synchronous machine. The SIMULINK program in MATLAB is used to obtain a schematic model of the hydro plant by means of basic function blocks. This approach is pedagogically better than using a compilation of program code as in other software programs .The library of SIMULINK software programs includes function blocks which can be linked and edited to model. Either Simulink Real-Time library or TrueTime library can be used to build and simulate internet and real time systems, in this thesis the TrueTime library was used.

Diseño e implementación de un sistema electrónico de potencia autosustentable

En el presente proyecto se diseñó un sistema de distribución de energía de corriente alterna a partir de una fuente de corriente directa utilizando herramientas analíticas del dominio del tiempo y el dominio de la frecuencia aplicables en todos los puntos de electrónica de potencia y circuitos eléctricos. El objetivo del proyecto es el diseño e implementación de estos sistemas teóricos para poder posteriormente ser utilizados como métodos alternativos de generación de energía, como por ejemplo, a complemento de sistemas de energía renovables y que pueda brindar este servicio a comunidades donde la distribución de la energía por métodos convencionales sea muy costosa o ineficiente. Esto se logra a partir de la obtención de un voltaje de corriente directa que puede ser un panel solar o bien simplemente una batería, la cual deberá de pasar a una etapa de elevación para llegar a un voltaje deseado y poder ser invertido y obtener un voltaje eficaz que pueda dar soporte energético al usuario, antes de ser entregado a este último deberá de pasar por una etapa de un filtro de línea el cual deberá de estar diseñado de tal manera que la componente fundamental quede situada en la banda de paso y las demás armónicas queden posteriores a la frecuencia de corte. En el caso de cuando la energía se adquiere a partir de paneles solares se agrega una etapa con un acumulador para almacenar la energía, en la etapa de conversión de corriente directa a corriente directa de elevación se ponen 2 etapas de 25Vcd a 100Vcd y de 100Vcd a 180Vcd de tal manera que se pueda obtener una última etapa de 360Vcd este voltaje ya es suficiente para poder realizar una etapa de inversión y obtener un voltaje de 127Vrms y de 60Hz que otorga Comisión Federal de Electricidad a los usuarios. De esta manera el usuario no tendría que modificar ningún electrodoméstico ni aparato electrónico