Data-driven control of complex systems
Data-gestuurde controle van complexe systemen
Automatische regeling houdt moderne technische systemen zoals elektriciteitsnetten, robots en industriële processen stabiel en veilig. Traditioneel ontwerpen ingenieurs regelaars op basis van een wiskundig model van het systeem, maar voor complexe niet-lineaire systemen zijn zulke modellen moeilijk of onmogelijk te verkrijgen. In zijn proefschrift kiest Hailong Chen een andere route: regelaars worden rechtstreeks ontworpen vanuit meetgegevens van het echte systeem, terwijl toch de wiskundige garanties worden geleverd waarom conventionele methoden gewaardeerd worden.
Het proefschrift levert drie bijdragen. Ten eerste worden technieken ontwikkeld die een systeem stabiel houden, ook als de gegevens door ruis zijn verstoord en het systeem blootstaat aan externe verstoringen. Een computergestuurde ontwerpprocedure levert zowel de regelaar als een wiskundig certificaat op dat bewijst dat stabiliteit gegarandeerd is voor elk systeem dat verenigbaar is met de verzamelde gegevens.
Ten tweede laat het proefschrift zien hoe de communicatie tussen sensor en regelaar kan worden verminderd: in plaats van het stuursignaal continu bij te werken, gebeurt dat alleen wanneer de toestand van het systeem dat werkelijk vereist, wat rekenkracht en netwerkcapaciteit bespaart zonder stabiliteit op te offeren.
Ten derde wordt het veilige bedrijfsgebied geschat---de verzameling begintoestanden waarvan het systeem gegarandeerd terugkeert naar zijn gewenste evenwicht---voor systemen waarvan de dynamica trigonometrische termen bevat, zoals generatoren in een elektriciteitsnet. Kennis van dit gebied helpt beoordelen of het net een grote storing, zoals een kortsluiting, overleeft.
Samen tonen de resultaten dat veeleisende, veiligheidskritische regeltaken rechtstreeks vanuit gegevens kunnen worden uitgevoerd. Dat is een stap richting betrouwbare regeling van toekomstige complexe systemen, zoals elektriciteitsnetten die gedomineerd worden door hernieuwbare energiebronnen.