Detail předmětu

Theory of Dynamic Systems

FEKT-MPA-TDSAk. rok: 2021/2022

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.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Petr Blaha, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a měřicí techniky (UAMT)

Nabízen zahraničním studentům

Všech fakult

Výsledky učení předmětu

After passing the course, student should be able to
- solve algebraic equations and understand algebraic theory
- utilize basic algebraic methods for controller designs
- explain the relationship between sensitivity function and modulus stability margin
- describe the possibilities of sensitivity function shaping and use them for robust controller design
- determine stability of interval polynomials
- utilize parametric and non-parametric uncertainties in the environment of MATLAB Simulink

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

70% závěrečná zkouška
30% aktivita ve cvičeních

Osnovy výuky

1. Definice a rozdělení dynamických systémů.
2. Způsoby popisu: vstup výstupní, přenosový, frekvenční, polynomiální.
3. Modelování dynamických systémů, MATLAB Simulink.
4. Stabilita lineárních a nelineárních systémů.
4. Stavový popis, stavové rovnice, jejich sestavení a řešení.
5. Realizace modelu: sériové, paralelní a přímé programování. Kanonické formy.
6. Řiditelnost, dosažitelnost, pozorovatelnost, rekonstruovatelnost systémů.
7. Bloková algebra, Masonovo pravidlo pro výpočet přenosu.
8. Stavová zpětná vazba, stavový regulátor
9. Stavové rekonstruktory.
10. Diskretizace spojitých soustav.
12. Stabilita intervalových polynomů.
13. Opakování, rezerva.

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

Ogata, K.: Modern Control Engineering, Fifth edition. Prentice Hall, 2010, ISBN 10: 0-13-615673-8. (EN)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MPA-CAN magisterský navazující 0 ročník, zimní semestr, volitelný
  • Program MPAD-CAN magisterský navazující 0 ročník, zimní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Blaha, Ph.D.

Osnova

1. Definice a rozdělení dynamických systémů.
2. Způsoby popisu: vstup výstupní, přenosový, frekvenční, polynomiální.
3. Modelování dynamických systémů, MATLAB Simulink.
4. Stabilita lineárních a nelineárních systémů.
4. Stavový popis, stavové rovnice, jejich sestavení a řešení.
5. Realizace modelu: sériové, paralelní a přímé programování. Kanonické formy.
6. Řiditelnost, dosažitelnost, pozorovatelnost, rekonstruovatelnost systémů.
7. Bloková algebra, Masonovo pravidlo pro výpočet přenosu.
8. Stavová zpětná vazba, stavový regulátor
9. Stavové rekonstruktory.
10. Diskretizace spojitých soustav.
12. Stabilita intervalových polynomů.
13. Opakování, rezerva.

Cvičení odborného základu

14 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Matúš Kozovský, Ph.D.

Osnova

1. Různé popisy dynamických systémů, vzájemné převody mezi nimi.
2. Návrh generátorů vstupních funkcí.
3. Řiditelnost, dosažitelnost, pozorovatelnost a rekonstruovatelnost systému.
4. Index dosažitelnosti, minimální realizace systému.
5. Převod blokového diagramu na graf signálových toků. Využití Masonova pravidla pro výpočet přenosu.
6. Stavový regulátor, stavový rekonstruktor.
7. Opakování, práce na projektu.

Cvičení na počítači

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Matúš Kozovský, Ph.D.

Osnova

1. Úvod do práce v program MATLAB. Práce s vektory a maticemi. Vytváření vlastních funkcí. Základní programování skriptů.
2. Úvod do MATLAB Simulink. Definice systémů pomocí příkazů Control Toolbox. Analýza systémů (impuls, krok, frekvence, frekvence, pzmap, ...)
3. Modelování mechanických systémů v MATLAB Simulink. Nyquistovo kritérium stability.
4. Kanonické formy implementace popisu stavového prostoru v MATLAB Simulink.
5. Návrh stavové zpětné vazby, implementace stavového regulátoru v prostředí Simulink.
6. Návrh a implementace stavových rekonstruktorů. Práce na projektu.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz