Mixed equation and algorithm-based models of event-triggered control loops

In today’s industry, resource utilization is gaining more importance. The technology is improving to increase the saving of resources in all kind of processes, so in control systems. Batteries of the sensors, life time of the actuators, CPU of the machines for implementing the embedded controllers and communication bandwidths in the networks can be counted as the sources of allocation issues. The term “event based control” denotes a part of the activity right in this point to overcome these issues. Event based control is a control methodology that is developed to reduce the communication between the sensors, the controller and the actuators in a control loop. The sampling instants are not determined periodically by a clock, but by an event generator, which adapts the information flow in the feedback loop to the current behavior of the closed-loop system. A communication among the components is invoked only for example after an event has indicated that the control error exceeds a threshold limit. This project introduces the event based control structure and then points the differences between the event based and classical time-triggered control systems. The advantages and disadvantages of both structure are discussed. Afterwards, the methods in the literature for event based control methodology are introduced. In the next part, the programming environment which is called as OpenModelica is introduced firstly and embedded event generators are shown by using this environment. Later on, the method that is used for the controller tuning is mentioned. Some benchmark tests for different orders of dynamical systems are performed and the simulation results are discussed.

Nell'industria di oggi, l'utilizzo delle risorse sta acquisendo sempre più importanza. La tecnologia sta migliorando per aumentare il risparmio di risorse in tutti i tipi di processi, quindi nei sistemi di controllo. Le batterie dei sensori, il tempo di vita degli attuatori, la CPU delle macchine per l'implementazione dei controllori “embedded” e le bande richieste per le comunicazione via rete possono essere considerate come fonti di problemi di allocazione. Il termine "event-based control" indica una parte dell'attività svolta in questo punto per superare questi problemi. Event-based control è una metodologia di controllo sviluppata per ridurre la comunicazione tra i sensori, il controller e gli attuatori in un loop di controllo. Gli istanti di campionamento non sono determinati periodicamente da un clock, ma da un generatore di eventi, che adatta il flusso di informazioni nel circuito di retroazione al comportamento corrente del sistema in anello chiuso. Una comunicazione tra i componenti viene invocata, per esempio, dopo che un evento ha indicato che l'errore di controllo supera un limite di soglia. Questo progetto introduce la struttura di event-based control e quindi indica le differenze tra i sistemi di event-based control e time-triggered control. Vengono discussi i vantaggi e gli svantaggi di entrambe le strutture. Successivamente, vengono introdotti i metodi in letteratura per la metodologia di event-based control. Nella parte successiva, l'ambiente di programmazione chiamato OpenModelica viene introdotto per primo e i generatori di eventi incorporati vengono visualizzati utilizzando questo ambiente. Successivamente, viene menzionato il metodo utilizzato per la regolazione del controller. Vengono eseguiti alcuni test di benchmark per diversi ordini di sistemi dinamici e vengono discussi i risultati della simulazione.