Rapport fra CDC-konferansen 10-13. des. 2002

From: Sigurd Skogestad (skoge@chemeng.ntnu.no)
Date: Tue Jan 07 2003 - 11:58:33 CET


Professor Morten Hovd ved institutt for teknisk kybernetikk oppholder seg 2002-03 på friår ved University of San Diego.
I begynnelsen av desember tok han turen opp til Las Vegas for å delta på CDC-konferansen og her følger hans rapport.

Rapport fra 41st Conference on Decision and Control

Konferansen ble holdt i Las Vegas 10.-13. desember. Dette er den største konferansen innen regulerings/systemteori innen IEEE, og samlet anslagsvis 1200 deltagere. Dette er nok til å fylle de fleste hoteller, men på The Venetian i Las Vegas virket det nesten som om konferansen var gjemt bort i et hjørne.

CDC er mer en ’ren’ reguleringskonferanse enn en konferanse innen prosessregulering.
Mekaniske systemer er også sterkere representert. Av temaer av interesse for prosess vil jeg trekke fram

Jeg overvar ettersom jeg for tiden oppholder meg i nærheten. Selv er jeg primært motivert av (det vi i akademia anser som) praktiske problemer innen prosessindustrien, og vil derfor trolig ikke dra på de neste konferansene – selv om disse vil bli holdt på svært attraktive steder: Hawaii (2003) og Bermuda (2004).

Fra Norge deltok denne gang (jeg håper jeg ikke har glemt noen) (alle fra Kyb): Las Vegas er for øvrig en ’interessant’ by, vanskelig å beskrive, den bør oppleves – men for de fleste er vel èn gang nok.

CDC er som indikert ovenfor en ganske teoretisk vinklet konferanse, jeg vil nedenfor forsøke å gi en oversikt over de viktigste bidragene av relevans for prosessregulering. Prosess-anvendelser opptar ingen stor del av konferansen. Likevel ble IEEE Control Systems Society’s Control Application-pris delt ut til G. Stewart og D. Gorinevsky fra Honeywell for deres arbeid med tvers-styring (Cross-directional Control) på papirmaskiner.

Inntrykk fra noen presentasjoner:

TuM06-01: Ayres de Castro / Paganini fra UCLA presenterte ’An IQC characterization of decentralized Lyapunov functions in spatially invariant arrays’. Tittelen virker nok obskur på de fleste(?), men det dreier seg om ’symmetrisk sammenkoblede systemer’ som innen prosessindustrien kan ha relevans for f.eks. film-blåsing av plastikk eller ovenfor nevnte tvers-styring av papirmaskiner. Bidraget her må være at man ser på systemer beskrevet av parielle differensialligninger, resultatene syntes lite overraskende i forhold til det som tidligere er vist for systemer av ordinære differensialligninger.

TuM10-05 Antonio Loria presenterte ’A cascades approach to a nonlinear separation principle’. I hovedsak interessant fra et rent regulerings-perspektiv, liten spesifikk relevans for prosess. Presentasjonen var minneverdig i den forstand at Lorias PC trynet to ganger (teknologi er noe dritt!), og han måtte ta en 20 minutters presentasjon på 7 minutter uten andre hjelpemidler enn en flip-over. Loria får gode stil-karakterer, men innholdet er noe vanskeligere å bedømme.

Onsdag morgen: Stephen Boyd holdt plenar-foredrag om optimalisering, som vanlig glimrende presentert. Her ble LP og QP klassifisert som ’etablert teknologi’ (dvs. ’trivielt’). Fra et matematisk perspektiv kan muligens dette stemme, men på den annen side setter on-line bruk av optimaliseringsrutiner ganske ekstreme krav til pålitelighet. Boyd brukte ellers endel tid på sin kjente tese at det viktige for et optimaliseringsproblem er ikke om det er lineære eller ulineært, men hvorvidt det er konvekst.

Sesjonen Optimal Control I (WeA12) på onsdag morgen inneholdt endel interessant med (i det minste teoretisk) relevans for modellbasert prediktiv regulering. Det meste av dette er imidlertid såpass teoritungt at det er vanskelig for en halvstudert røver å bedømme praktisk relevans og behov for disse arbeidene.

WeA05-04. En av Årzèns studenter (Lund) presenterte om scheduling av MPC-regulatorer i et sanntids-system. Ettersom MPC-regulatorer baserer seg på on-line løsning av et optimaliseringsproblem (dersom man ikke bruker en eksplisitt versjon), så er det ikke mulig å vite på forhånd hvor lang tid det vil ta å foreta regulator-beregningene. Man kan derfor komme ut for tilfelle der man ikke rekker å gjøre alle MPC-beregningene, og må velge hvilke regulatorer man skal beregne først. Det ble her foreslått å beregne de med høyest kost først. Dersom man har flere forskjellige reguleringsproblemer (i steden for mange identiske problemer/prosesser) ender man opp med et skaleringsproblem som i seg selv ikke trenger å være trivielt. Dessuten synes industrien å ha vært villig til å spandere dedikerte datamaskiner på MPC-regulatorer, dette er vanligvis en beskjeden kostnad sammenlignet med andre prosjektkostnader.

WeA05-05. G. Goodwin (Newcastle, Australia) snakket om ‘Adaptive Anti-windup for CD control’, igjen dreiet dette seg om papirmaskiner. Som vanlig ikke noe tull fra den kanten, selv om den foreslåtte algoritmen kanskje heller ikke er spesielt overraskende for folk med prosess-kunnskap. Kort fortalt foreslår han å foreta anti-windup ved først å kutte ut de svakeste retningene i prosessen – som også krever størst pådragsbruk.

Sesjonen ThA12 ’ Optimal Control II’ inneholdt også et par interessante presentasjoner:
01: Cannon (Kouvaritakis’ student) fra Oxford presenterte ’Efficient Constrained Model Predictive Control with Asymptotic Optimality’.
05: Tor Arne Johansen presenterte om multi-parametrisk ulineær programmering of eksplisitt løsning av ulineær MPC. Som ved eksplisitt løsning av lineær MPC er formålet å flytte de tidskrevende optimaliseringene off-line.

Torsdag formiddag hadde også den første sesjonen med ’Process Control’ i tittelen (ThA04). Av de presentasjonene jeg fikk overvært her var det ikke så mye interessant for tradisjonell prosessindustri, med et lite unntak for presentasjon nr. 3 (Gwak/Masada, U. of Texas at Austin), som så på ulineær regulering av en dårlig kondisjonert termisk prosess. Fokus var også her på hvordan man skal unngå at prosessens svake retninger krever urimelig kraftig pådragsbruk.

ThM12-02. Petter Tøndel presenterte rundt problemstillinger for effektiv implementasjon av eksplisitte MPC-regulatorer. Interessant tema og grei presentasjon, anbefales for alle som er interessert i MPC på systemer med rask dynamikk.

Sesjonen FrA04 ’Control of Turbomachinery’ inneholdt minst tre svært interessante presentasjoner:
01: ‘On active surge control of compressors using a mass flow observer’ presentert av Bjørnar Bøhagen (medforfatter Jan Tommy Gravdahl var ‘chair’ for sesjonen).
02: ‘Slope seeking and application to compressor instability control’ av Kartik og Krstic. Såkalte ‘extremum seeking controllers’ (regulatorer som finner maximum/minimum på en operasjonskurve, i motsetning til å holde en spesifikk referanseverdi) har vært kjent i lang tid. Miroslav Krstic har ganske nylig bidratt til forståelsen av disse regulatorenes egenskaper. Kartik/Krstic har utvidet anvendelsen av denne typen regulatorer slik at de finner et punkt på en operasjonskurve med en spesifisert gradient (som kan være ulik 0 – hvilket ville tilsvare ’extremeum seeking’).
04: ’Active control of flutter in turbomachinery using off blade actuators sensors. Part II: Control algorithm’, presentert at Banaszuk (tror jeg) fra United Technologies. Det interessante her var hverken reguleringsalgoritmen eller anvendelsen (jetmotorer), men snarere viktigheten av valg av riktig type måleinstrument. Her hadde fornuftige folk brukt to år på et system hvor målingene forårsaket nullpunkt i høyre halvplan svært nær systemets poler – dvs. et system som er praktisk talt umulig å regulere! Med mer fornuftig valg av måleprinsipp, ble reguleringen enkel.

Sesjonen FrM04, ’Process Control II’ inneholdt også et par interessantre presentasjoner:
02: Cannon/Kouvaritakis et al.: ’Assymetric constraints with polyhedral sets in MPC with application to coupled tanks system’. Dette dreier seg om såkalte ‘terminal sets’ som man begrenser slutt-tilstanden i MPC til å ligge innenfor for å kunne garantere stabilitet. Riktignok hadde man implementert MPC-regulatorer i 10-15 år før de første brukbare stabilitetsbevisene kom, men likevel litt interessant.
03: Mijanovic et al. ’Stability-preserving modification of paper machine cross directional control near spatial domain boundaries’. Dette dreier seg om modifikasjon av tvers-styringen på papirmasjoner for å ta hensyn til effekter på endene av arket. En av prismottakerne innen ’Control Application’ var medforfatter.

Sesjonen FrP08 var forbeholdt MPC. Dessverre gikk jeg glipp av mesteparten, jeg hadde et fly å rekke.
Første presentasjon i denne sesjonen var kalt ’Computation and Performance Assessment for Nonlinear Model Predictive Control’, med 8 tyskere som medforfattere, en niende (ikke forfatter) måtte presentere. Forsåvidt en grei presentasjon, men det er litt irriterende at man unnlater å se på den enkleste formen for ulineær MPC, såkalt ulineær QDMC. Det er i allefall grunn til å tro at den ville fungere greit på det eksemplet som var brukt – en velkjent destillasjonskolonne i Stuttgart. Positivt likevel med anvendelse på en ’virkelig’ prosess.


San Diego,
6. januar 2003
Morten Hovd

This archive was generated by hypermail 2.1.3 : Fri Sep 05 2003 - 16:42:08 CEST