Course detail

Modelling and Control of Dynamic Systems

FSI-9IDS-AAcad. year: 2024/2025

Předmět je určen pro studenty se zájmem o mechatroniku.
Cílem je získání praktické zkušenosti s problematikou modelování dynamických systémů, identifikace parametrů z naměřených dat a moderních přístupů k návrhu a testování řídicích systémů.
Důraz je kladen na porozumění numerickým metodám implementovaným v simulačních nástrojích (MATLAB, Simulink, SimScape, SimMechanics)
a následnou práci v laboratoři s reálnými výukovými modely řízenými pomocí vstupně-výstupní karty MF624.
Klíčovou částí studia je realizace projektu, jehož zadání bude přizpůsobeno výchozím znalostem, tématu disertační práce a jiným odborným zájmům studenta.

Language of instruction

English

Mode of study

Not applicable.

Guarantor

doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D.

Department

Institute of Solid Mechanics, Mechatronics and Biomechanics (ÚMTMB)

Entry knowledge

Schopnost programovat v prostředí MATLAB a/nebo ochota se to naučit. Základní znalosti z matematiky, numerické matematiky, předmětů mechaniky a ochota si potřebné vědomosti zopakovat.

Rules for evaluation and completion of the course

Klíčovou částí hodnocení je projekt, jehož zadání bude přizpůsobeno výchozím znalostem, tématu disertační práce a jiným odborným zájmům studenta. Student vypracuje zprávu.
Nejdůležitější částí výuky je samostudium doporučených materiálů. Na vybraná témata budou realizovány přednášky a workshopy v počítačové učebně.

Aims

Předmět je určen pro studenty se zájmem o mechatroniku.
Cílem je získání praktické zkušenosti s problematikou modelování dynamických systémů, identifikace parametrů z naměřených dat a moderních přístupů k návrhu a testování řídicích systémů.
Důraz je kladen na porozumění numerickým metodám implementovaným v simulačních nástrojích (MATLAB, Simulink, SimScape, SimMechanics)
a následnou práci v laboratoři s reálnými výukovými modely řízenými pomocí vstupně-výstupní karty MF624.
Klíčovou částí studia je realizace projektu, jehož zadání bude přizpůsobeno výchozím znalostem, tématu disertační práce a jiným odborným zájmům studenta.
Studenti získají praktickou zkušenost s modelováním dynamických systémů v prostředí MATLAB, s měřením dat a řízením reálných výukových modelů v laboratoři. Podle zaměření individuálního projektu se dále do hloubky seznámí s konkrétními tématy v oblasti numerických metod, modelování, identifikace, filtrace a řízení.

Study aids

Not applicable.

Prerequisites and corequisites

Not applicable.

Basic literature

BOLTON, W. Mechatronics: Electronic Control Systems in Mechanical Engineering. Pearson Education, 1999. 372 p. ISBN: 9780582357051.
Dynamic Simulation of Electric Machinery Using Matlab Simulink, Prentice Hall, 1998
Karban, P.: Výpočty a simulace v programech MATLAB a Simulink, cpress 2006
NELLES, O. Nonlinear System Identification: From Classical Approaches to Neural Networks and Fuzzy Models. Springer, 2000-12-12. 814 p. ISBN: 9783540673699.
Valášek M. a kol.: Mechatronika, Vydavatelství ČVUT Praha, 1995

Recommended reading

BOLTON, W. Mechatronics: Electronic Control Systems in Mechanical Engineering. Pearson Education, 1999. 372 p. ISBN: 9780582357051.
NELLES, O. Nonlinear System Identification: From Classical Approaches to Neural Networks and Fuzzy Models. Springer, 2000-12-12. 814 p. ISBN: 9783540673699.
Pelánek, R.: Modelování a simulace komplexních systémů, MUNI, 2011
Valášek M. a kol.: Mechatronika, Vydavatelství ČVUT Praha, 1995

Type of course unit

 

Lecture

20 hod., optionally

Teacher / Lecturer

doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D.

Syllabus

- Úvod do práce v prostředí MATLAB a Simulink.
- Zopakování numerických metod pro řešení soustav lineárních a nelineárních rovnic.
- Řešení obyčejné diferenciální rovnice (ODE) v MATLABu. Numerické metody integrace ODE. Řešiče ODE v MATLABu/Simulinku.
- Modelování spojitých a diskrétních systémů. Diskretizace. Lineární simulace v prostředí MATLAB.
- Identifikace dynamických systémů.
- Stavové řízení, stavový pozorovatel.
- Filtrace dat, Kalmanův filtr.
- Rychlé prototypování řídicích systémů.
- Vybrané metody nelineárního řízení (přímovazební řízení, kompenzace tření, zpětnovazební linearizace, SMC (klouzavé řízení)).
- Úvod do real-time simulací v mechatronice. Rychlé prototypování řídicích systémů, Hardware-In-the-Loop simulace.
- Automatické generování kódu ze Simulinku. Aplikace pro simulátory i embedded zařízení.
- HW a SW nástroje pro real-time simulace. Simulátory dSPACE. Platforma PXI.
- Práce v laboratoři s multifunkční kartou MF624.