Název: Teorie automatického řízení II Zkratka: AR2 Typ: povinný Rozsah: 14 týdnů, týdně 3 hodiny přednášek + 2 hodiny laboratorních cvičení Způsob ukončení: zkouška Katedra: katedra řídicí techniky FM TUL Přednášející: Doc. Ing. Osvald Modrlák, CSc.
Stručná anotace předmětu:Předmět navazuje na AŘ1 a seznamuje studenty s metodami odhadu parametrů diskrétních modelů, se základy číslicového řízení, se základy analýzy ve stavovém prostoru včetně estimace stavu a stavovou regulací, se základy nelineární regulace, s fuzzy metodami a aplikací neuronových sítí, s analýzou a syntézou systémů s více vstupy a výstupy. Teoretická i praktická výuka využívá softwarové podpory MATLABu.
Témata přednášek:Úvod do diskrétní parametrické identifikace, model stacionárního náhodného procesu, diskrétní modely ARX, OE, ARMAX, BJ, odhad parametrů ARX metodou nejmenších čtverců, odhad pomocí korelačních funkcí, vlastnosti odhadu.
Základy číslicového řízení, lineární spojitý systém (SISO) a jeho diskrétní model ve tvaru Z-přenosu, číslicový PID regulátor a optimalizace jeho parametrů podle zvoleného kriteria. Návrh algoritmu řízení pomocí Z-transformace ( konečný počet kroků regulace).
Analýza ve stavovém prostoru (SISO-systémy), stavový popis, vztah k obrazovému přenosu, charakteristická rovnice, vlastní čísla matice, neúplná informace o stavech systému, estimace stavu, stavový regulátor, metoda návrhu stavového regulátoru při definování pólů uzavřeného regulačního obvodu (Pole Placement Method), stavový regulátor s integrační složkou.
Nelineární dynamické systémy, jejich matematický popis, základní typy nelinearit, analýza ve fázovém prostoru, metoda izoklín, analytické a numerické metody. Stabilita nelineárních systémů, její vyšetření a kritéria, Popovovo kritérium, metody linearizace, Ljapunovovy metody. Nelineární řízení, reléové obvody, dvou a třípolohová regulace, pevná a poddajná zpětná vazba, stabilizace nelineárních obvodů, časová optimalizace řízení.
Základy fuzzy řízení, fuzzy množiny a lingvistické proměnné, operace s fuzzy množinami, inferenční pravidla, defuzzyfikace, fuzzy regulátor, fuzzy logic toolbox. Aplikace neuronových sítí v regulaci rozsáhlých a složitých systémů.
Dynamické systémy s více vstupy a výstupy (MIMO - Multi Input Multi Output), jejich popis, přenosové matice, struktura, bloková algebra (spojitý a diskrétní), uzavřený regulační obvod, invariantní a autonomní regulace.
Náplň cvičení:Cvičení podporují přednášenou problematiku s důrazem na aplikace v reálných systémech s využitím SW podpory v prostředí MATLAB – Simulink, Control System, Identification, Fuzzy a Optimisation Toolbox. Forma cvičení je převážně laboratorní a seminární, převažuje individuální práce studentů na své semestrální práci.
Určování diskrétních přenosů z obrazových přenosů spojité soustavy a na základě měření na reálné soustavě (ARX modely). Návrh číslicového regulátoru a ověřování jeho vlastností.
Popis zadaného obvodu ve stavovém prostoru, estimace stavu, návrh stavového regulátoru a ověřování vlastností tohoto obvodu pomocí simulačních výpočtů včetně jednoduchého ověření robustnosti.
Chování nelineárních systémů v laboratorních podmínkách, vyšetřování jejich reakcí analytickými metodami a simulací. Kontrola stability nelineárních regulačních obvodů, použití kritérií stability. Stabilizace, časově optimální řízení.
Aplikace fuzzy regulace pro řízení laboratorních úloh a ověřování jejich vlastností.
Měření reakcí reálných MIMO systémů, jejich simulace a analýza. Návrh a simulace chování invariantních a autonomních systémů.
Literatura:Balda, M., Hanuš, B. a kolektiv: Základy technické kybernetiky. SNTL/ALFA, Praha 1986.
Kuo, B.C.: Automatic control systems. –7 th ed. John Wiley and Sons, New York,1995, ISBN 0-471-36608-0.
Hanuš, B., Olehla, M., Modrlák, O.: Číslicová regulace technologických procesů. VUT Brno,VUTIUM 2000.
Ljung, L.: System Identification. Theory for the User. Prentice Hall PTR, New Jersey 1999.
Noskievič, P.: Modelování a identifikace systémů. MONTANEX a.s.,1999.
Razím, M., Štecha, J.: Nelineární systémy. Skripta, ČVUT Praha, 1997.
Passino, K.M., Yurkovich, S.: Fuzzy Control. Addison Wesley Longman, Inc., Menlo Park, California,, 1998.
Vysoký,P.: Fuzzy řízení. Skripta, ČVUT Praha, 1997.
Prerekvizity: -Navazující: -
Datum poslední změny: 12.12.2001