Název: Číslicové řízení Zkratka: CRI Typ: povinný pro obor AŘ, povinně volitelný pro obory ME a IT Rozsah: 14 týdnů, týdně 2 hodiny přednášek + 2 hodiny laboratorních cvičení Kredity: 5 Způsob ukončení: zkouška Katedra: katedra řídicí techniky FM TUL Přednášející: Doc. Ing. Osvald Modrlák, CSc.
Stručná anotace předmětu:Předmět seznamuje studenty s metodami analýzy a syntézy diskrétních lineárních dynamických systémů. Zaměřuje se na diskrétní popis lineárních systémů pomocí Z-transformace, na principy experimentální diskrétní identifikace, na odhady parametrů diskrétních modelů ARX a ARMAX. Seznamuje studenty se základy číslicového řízení, prediktivního řízení, základy analýzy ve stavovém prostoru včetně estimace stavu. Rozebírá princip diskrétní stavové regulace včetně jeho návrhu. Důraz je kladen na praktické aplikace probíraných témat a proto teoretická i praktická výuka využívá softwarové podpory Matlabu.
Témata přednášek:Diskrétní parametrická identifikace, model stacionárního náhodného procesu, diskrétní modely ARX, OE, ARMAX, BJ, odhad parametrů ARX modelu metodou nejmenších čtverců, odhad pomocí korelačních funkcí, vlastnosti odhadu.
Diskrétní popis spojitých systémů, struktura diskrétních regulačních obvodů, diskretizace modelu spojité části regulačního obvodu ( Z-transformace váhové funkce, přímá transformace obrazového přenosu), vzorkování a tvarování signálů, filtrace, stabilita. Číslicový PID regulátor a optimalizace jeho parametrů podle zvoleného kriteria.
Deterministická syntéza číslicového regulátoru ( SISO - systémy), kompenzační metody - návrh regulátoru pro kompenzaci měřené poruchy, návrh zpětnovazebního regulátoru podle konečného počtu kroků regulace (slabá, silná verze) pro vyrovnání determinovaných poruch a změn žádané hodnoty. Kvadraticky optimální diskrétní řízení (SISO) pro vyrovnání determinované poruchy a změn žádané hodnoty.
Model prediktivní řízení (MPC) jeho princip a nejdůležitější varianty (zejména algoritmy Dynamic Matrix Control, Model Algorithmic Control a Predictive Functional Control), nejzákladnější úvod do problematiky MPC s omezeními a robustní MPC Robustnost reg.obvodu
Základy stavové diskrétní regulace SISO – systémů, stavový regulátor - metoda návrhu diskrétního stavového regulátoru definováním pólů uzavřeného obvodu, vyrovnání trvalých poruch a změn žádaných hodnot. Problém neúplných informací o stavových veličinách, diskrétní estimace stavu, Kalmanův estimátor. Kritéria jakosti regulace ve stavovém prostoru, návrh lineárních kvadraticky optimálních stavových regulátorů, Riccatiho diferenční rovnice a její řešení.
Náplň cvičení:Cvičení probíhá v laboratoři KŘT na zadaných laboratorních úlohách. Součástí cvičení je aplikace teorie, měření, vyhodnocování měření včetně naprogramování dílčích řešení v Matlabu. V souladu s obsahem přednášek se procvičuje diskretizace modelu spojité části regulované soustavy s využíváním Control System Toolboxu, měření, filtrace dat a identifikace zadané spojité dynamické soustavy ( fyzikálního modelu ) při použití Identification Toolboxu, výpočty optimálních číslicových a stavových regulátorů zvolenou metodou – použití Control System a Polynomial Toolboxu. Ověřování vlastností takto navržených číslicových regulátorů pomocí simulací a měřením odezev na reálném regulačním obvodu.
Literatura:Noskievič, P.:Modelování a identifikace systémů. MONTANEX a.s., 1999, Ostrava.
Havlena, V., Štecha, J.: Moderní teorie řízení. Skriptum ČVUT FEL Praha, 1996
Hanuš, B.-Olehla, M.-Modrlák, O.: Číslicová regulace technologických procesů. Algoritmy, matematicko-fyzikální analýza, identifikace, adaptace. VUT Brno, VUTIUM 2000.
Franklin, G., F.-Powell, J., D.,-Workman, M., L.: Digital Control of Dynamic Sys-tems. Second Edition, Addison –Wesley,1990.
POLYX, The Polynomial Toolbox 2 - Manual, PolyX, Ltd, Prague,1999.
Strejc, V.: Stavová teorie lineárního diskrétního řízení. Praha, Academia,1978.
Ljung, L.: System Identification. Theory for the User. Prentice - Hall, Inc. Upper Saddle River, New Jersey,1999.
Burl, B., J.: Linear Optimal Control. Addison Weslay Longman, Inc. 1999.
Prerekvizity: -Navazující: -
Datum poslední změny: 10.01.2002