Název: Řízení ve stavovém prostoru Zkratka: RSP Typ: povinně volitelný Rozsah: 14 týdnů, týdně 2 hodiny přednášek + 2 hodiny laboratorních cvičení Způsob ukončení: zkouška Katedra: katedra řídicí techniky FM TUL Přednášející: Doc. Ing. Josef Janeček, CSc.
Stručná anotace předmětu:Předmět se zabývá podrobným rozborem dynamických vlastností zejména lineárních systémů, spojitých i diskrétních, jejich stavovým popisem, transformací stavového vyjádření, jeho kanonickými tvary. Vztah mezi vnějším a vnitřním popisem systému, přechod od spojitého modelu na diskrétní. Odhad stavu systému, deterministický estimátor úplného a redukovaného řádu a jeho využití pro návrh optimálního zpětnovazebního obvodu. Stavový spojitý a diskrétní regulátor.
Témata přednášek:Stavový popis lineárních i nelineárních systémů, linearizace jejich popisu. Popis spojitých i diskrétních systémů, jedno i vícerozměrných, souvislost mezi vnitřním a vnějším popisem.
Transformace stavového popisu, kanonické Frobeniovy tvary, Jordanův kanonický tvar, Van de Mondova matice, transformace systému počátečních podmínek na počáteční hodnotu stavového vektoru, obecné řešení stavových rovnic, fundamentální matice (její vyjádření pomocí Laplaceovy transformace, pomocí Sylvestrova rozvoje a prostřednictvím transformace do Jordanova tvaru).
Diskrétní stavový popis spojitého systému buzeného schodovou funkcí, ošetření astatického případu. Vliv periody vzorkování na diskrétní popis, stroboskopický efekt, Shanon-Kotelnikovův teorém.
Pozorovatel stavu, Luenbergerův deterministický spojitý i diskrétní estimátor úplného řádu, estimátor redukovaného řádu, návrh spojitého i diskrétního estimátoru s asymptotickou estimací stavu, diskrétního estimátoru s odhadem v nekonečném i konečném počtu kroků (poles placement method).
Spojitý a diskrétní regulační obvod se stavovou zpětnou vazbou, separační teorém. Návrh diskrétního stavového regulátoru volbou pólů regulačního pochodu, Ackermannova formule. Regulátor pracující v konečném a minimálním počtu kroků regulace. Eliminace trvalé regulační odchylky, spojitá i diskrétní varianta.
Návrh optimálního stavového regulátoru podle kvadratického kritéria, Riccatiho rovnice a její řešení.
Náplň cvičení:Cvičení podporují přednášenou problematiku s důrazem na aplikace v reálných systémech. Simulační SW podpora v prostředí MATLAB - Simulink.
Forma cvičení je převážně seminární, převažuje individuální práce studentů na své semestrální práci. Semestrální práce je řešena z různých aspektů ve čtyřech předmětech oborového studia a obsahově tak tyto předměty spojuje a sjednocuje. Na závěr semestru je obhajoba semestrální práce.
Literatura:Nise,Norman S.: Control Systems Engineering. NY, John Wiley & Sons, Inc. 2000 .
Raven,F.H.: Automatic Control Engineering. NY, McGraw-Hill, Inc. 1995 .
Van de Vegte,J.: Feedback Control Systems. NJ, Prentice-Hall, Inc. 1990 .
Kwakernaak-Sivan : Linear Optimal Control Systems. NY, John Wiley & Sons, Inc. 1972 .
Štecha,J.-Havlena,V.: Teorie dynamických systémů. /Skriptum/. Praha, ČVUT FEL 1993 .
Štecha,J.: Obecná teorie systémů. /Skriptum/. Praha, ČVUT FEL 1979 .
Mařík-Zdráhal : Obecná teorie systémů-řešené příklady. /Skriptum/. Praha, ČVUT FEL 1980 .
Kubík,S.-Kotek,Z.-Strejc,V.-Štecha,J.: Teorie automatického řízení I , lineární a nelineární systémy. Praha/Bratislava, SNTL/Alfa 1982 .
Prerekvizity: -Navazující: Identifikace systémů, 9.sem., Metody optimálního řízení, 10.sem., Adaptivní a stochastické řízení, 10.sem.
Datum poslední změny: 29.11.2001