Detail předmětu

Řízení a regulace 2

FEKT-KRR2Ak. rok: 2017/2018

Předmět se zaměřuje na analýzu chování a syntézu řízení pro složitější systémy, zejména nelineární. Během jeho studia je diskutována problematika stability nelineárních systémů, získání globálního představy o chování systému a návrh řídících algoritmů. Rovněž jsou objasněny základní možnosti návrhu regulátoru umožňujícího robustní řízení a identifikace parametrů řízeného systému.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. Ing. Pavel Václavek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a měřicí techniky (UAMT)

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- analyzovat komplikovanější řídící systémy určené především pro řízení nelineárních soustav
- navrhovat řídicí struktury pro nelineární systémy
- ověřovat stabilitu nelineárních dynamických systémů
- navrhovat řízení nelineárních systémů s využitím linearizace
- navrhovat základní řídicí struktury založené na releové regulaci a klouzavém režimu

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia. Je předpokládána znalost řízení lineárních systémů v rozsahu kurzu BRR1 a modelování v rozsahu kurzu BMOD.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují tutoriály a cvičení na počítači. Student odevzdává sedm samostatných úloh.

Způsob a kritéria hodnocení

70 bodů závěrečná písemná zkouška
30 bodů domácí projekty
Podmínkou udělení zápočtu je získání alespoň 10 bodů z projektů a účast na cvičeních

Osnovy výuky

Stručný přehled znalostí z předcházejícího kursu RR1.
Popis nelineárních systémů, základní nelinearity, linearizace.
Stavová trajektorie nelineárních systémů, rovnovážné stavy, typické stavové trajektorie systémů prvního a druhého řádu.
Fázová trajektorie, určení času na fázové trajektorii, indexové teorémy existence mezního cyklu.
Harmonická linearizace, metoda harmonické rovnováhy.
Stabilita nelineárních systémů, možnosti pojetí stability nelineárních systémů.
Ljapunovova metoda určení stability.
Popovovo kritérium stability, věty o nestabilitě. Lineární řízení nelineárních systémů, wind-up jev.
Lineární řízení nelineárních systémů - gain scheduling, zpětnovazební linearizace.
Reléové systémy, systémy s proměnnou strukturou, časově optimální reléové řízení. Řešitelnost nelineárních systémů.
Řízení v klouzavém režimu.
Robustní řízení.
Identifikace dynamických systémů.

Učební cíle

Prohloubení znalostí z předmětu RR1. Seznámit studenty s metodami analýzy chování nelineárních dymanických systémů. Návrh a praktická realizace regulátorů pro řízení nelineárních systémů. Seznámení s možností návrhu lineárních regulátorů na základě linearizace a exaktní linearizace, reléové systémy a základní princip návrhu robustního regulátoru. Získaní základních znalostí identifikace parametrů řízených systémů.

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

ŠOLC, F.; VÁCLAVEK, P.; VAVŘÍN, P. Řízení a regulace II. Brno: VUT, 2004. s. 1 ( s.) (CS)

Doporučená literatura

Gelb, A., Velde, W.: Multiple-input Describing Functions and Nonlinear System Design. McGraw-Hill, 1968. (EN)
Kotek, Kubík,:Teorie automatického řízení II. (CS)
Razím, M., Štecha, J.: Nelineární systémy, ČVUT 1997 (CS)
Slotine, J., Weiping, L.: Applied Nonlinear Control. Pearson Education, 1990. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-BK bakalářský

    obor BK-AMT , 3 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

prof. Ing. Pavel Václavek, Ph.D.

Osnova

Stručný přehled znalostí z předcházejícího kursu RR1.
Popis nelineárních systémů, základní nelinearity, linearizace.
Stavová trajektorie nelineárních systémů, rovnovážné stavy, typické stavové trajektorie systémů prvního a druhého řádu.
Fázová trajektorie, určení času na fázové trajektorii, indexové teorémy existence mezního cyklu.
Harmonická linearizace, metoda harmonické rovnováhy.
Stabilita nelineárních systémů, možnosti pojetí stability nelineárních systémů.
Ljapunovova metoda určení stability.
Popovovo kritérium stability, věty o nestabilitě. Lineární řízení nelineárních systémů, wind-up jev.
Lineární řízení nelineárních systémů - gain scheduling, zpětnovazební linearizace.
Reléové systémy, systémy s proměnnou strukturou, časově optimální reléové řízení. Řešitelnost nelineárních systémů.
Řízení v klouzavém režimu.
Robustní řízení.
Identifikace dynamických systémů.

Cvičení odborného základu

10 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Pavel Václavek, Ph.D.

Osnova

Opakování znalostí z předmětu RR1.
Linearizace, rovnovážné stavy.
Metoda harmonické rovnováhy.
Stabilita nelineárních systémů.
Zpětnovazební linearizace.

Cvičení na počítači

10 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Pavel Václavek, Ph.D.

Osnova

Opakování RR1 - návrh regulátorů s diskrétním časem.
Sestavení fázového portrétu nelineárního systému - ověření simulací.
Stabilita rovnovážných stavů a mezního cyklu.
Simulační ověření řízení v klouzavém režimu.
Identifikace parametrů soustavy v prostředí Matlab.

Laboratorní cvičení

6 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Pavel Václavek, Ph.D.

Osnova

Návrh řízení v klouzavém režimu pro systém s neurčitostmi.
Návrh regulátoru "gain-scheduling" pro nelineární soustavu.
Návrh lineárního regulátoru s využitím zpětnovazební linearizace.