Detail předmětu

Teorie dynamických systémů

FEKT-MTDSAk. rok: 2014/2015

Teorie systémů,systémový přístup, kybernetika.Klasický (V/V) a stavový popis. Kausalita a realizovatelnost systémů. Spojité,diskrétní, lineární,nelineární,časově proměnné a konstantní systémy. Dynamické parametry systémů ve vnějším a vnitřním popisu systémů. Stabilita systémů. Dynamická zpětná vazba. Dekompozice systémů. SISO a MIMO systémy. Řiditelost,dosažitelnost,pozorovatelnost a rekonstruovatelnost systémů. Stavové rekonstruktory. Deterministické a stochastické systémy. Estimace parametrů systémů v uzavřené smyčce. Robustnost systému, citlivostní analýza, základy algebraického řešení dynamických systémů.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Petr Blaha, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a měřicí techniky (UAMT)

Výsledky učení předmětu

Písemnou a ústní zkouškou se ověřuje, že absolvent předmětu je schopen:
- Definovat a rozdělit dynamické systémy.
- Vysvětlit různé způsoby popisu dynamických systémů- vstup výstupní, přenosový, frekvenční, polynomiální. Provést přepočet mezi jednotlivými typy popisů dynamických systémů.
- Sestavit a řešit stavové rovnice. Modelovat pomocí nich různé typy dynamických systémů. Používat k tomu Matlab Simulink.
- Realizovat stavový popis pomocí sériového, paralelního a přímého programování. Vysvětlit, pro které úlohy se daný typ programování hodí.
- Určit řiditelnost, dosažitelnost, pozorovatelnost a rekonstruovatelnost systému zadanému ve stavovém popise (u diskrétních i spojitých systémů).
- Aktivně používat Masonovo pravidlo pro výpočet přenosu.
- Navrhnout stavovou zpětnou vazbu, stavový regulátor, stavový rekonstruktor.
- Určit stability lineárních a nelineárních dynamických systémů, určit stabilitu intervalových polynomů.
- Provést diskretizaci spojitých soustav.
- Navrhnout Kalmanův filtr.
- Řešit vícerozměrové systémy.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT. Podklady k přednáškám a ke cvičení jsou pro studenty dostupné z webových stránek předmětu. Student odevzdává jeden samostatný projekt.

Způsob a kritéria hodnocení

30% aktivita ve cvičeních
70% závěrečná zkouška

Osnovy výuky

1. Definice a rozdělení dynamických systémů.
2. Způsoby popisu: vstup výstupní, přenosový, frekvenční, polynomiální.
3. Stavový popis, stavové rovnice, jejich sestavení a řešení. Modelování dynamických systémů, Matlab, Simulink.
4. Realizace modelu: sériové, paralelní a přímé programování.
5. Kanonické tvary: Frobeniův, Jordanův. Řiditelnost, dosažitelnost, pozorovatelnost, rekonstruovatelnost systémů.
6. Stavové rekonstruktory. Inteligentní řídicí algoritmy.
7. Identifikace a aproximace dynamických systémů. Diskretizace spojitých soustav.
8. Řešení hybridních systémů. Optimální a suboptimální systémy.
9. Vícerozměrové systémy.
10. Adaptivní regulace a inteligentní regulátory.

Učební cíle

Seznámit studenty s obecnou teorií systémů,s její aplikací na dynamické systémy a systémovým přístupem k řešení úloh.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

Beneš,J.:Teorie systémů,Academia. (CS)
Ogata:Modern Control Engineering,Prentice Hall (EN)
Štecha,Havlena:Teorie dynamických systémů,ČVUT (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M1 magisterský navazující

    obor M1-KAM , 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program EEKR-M magisterský navazující

    obor M-KAM , 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Blaha, Ph.D.

Osnova

Teorie systémů, kybernetika, systémpvý přístup.
Základní definice systémů,dělení na spojité,diskrétní,atd.
Kauzalita a realizovatelnost systémů.
Vnitřní a vnější popis.V/V metody, stavový prostor.
Vzájemné převody obou popisů.SISO a MIMO systémy.
Stavový diagram, stavové matice.
Matice systému, stabilita, dynamické vlastnosti.
Přímé, seriové a paralelní programování systémů.Kanonické tvary.Minimální realizace SISO systému.
Řiditelnost,dosažitelnost,pozorovatelnost a rekonstruovatelnost.
Změny dynamických vlastností stavovou a výstupní zpětnou vazbou.
Stavové rekonstruktory.
Dekompozice a aproximace systému nižším řádem.
Stochastické systémy.

Cvičení odborného základu

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Lukáš Pohl, Ph.D.

Osnova

Bloková algebra,V/V popis, stavové schéma.
Matice různých typů systémů.
Stavová matice,stabilita,vlastní čísla.
Diagramy stavových proměnných.
Minimální tvary SISO systému.
Aproximace systému nižším řádem.

Cvičení na počítači

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Libor Veselý, Ph.D.

Osnova

V/V a stavová representace v MATLABu.
SIMULINK a jeho použití pro reálné systémy.
Speciální toolboxy MATLABu pro dynamické systémy.
Úprava dynamických vlastností stavovou zpětnou vazbou.
Luenbergerův rekonstruktor.
Dekompozice systému.