Detail předmětu

Řízení a regulace 2

FEKT-BPC-RR2Ak. rok: 2021/2022

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

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 přednášky, cvičení odborného základu a cvičení na počítači. V rámci cvičení jsou vypracovávány testy pro ověření znalostí. Student odevzdává tři samostatné úlohy.

Způsob a kritéria hodnocení

70 bodů závěrečná písemná zkouška
30 bodů projekty a minitesty na cvičeních
Podmínkou udělení zápočtu je získání alespoň 10 bodů ze cvičení a účast na cvičeních

Osnovy výuky

1. Popis nelineárních systémů, základní nelinearity, linearizace.
2. Stavová trajektorie nelineárních systémů, rovnovážné stavy.
3. Typické stavové trajektorie systémů prvního a druhého řádu.
4. Fázová trajektorie, určení času na fázové trajektorii, indexové teorémy existence mezního cyklu.
5. Harmonická linearizace, metoda harmonické rovnováhy.
6. Stabilita nelineárních systémů, možnosti pojetí stability nelineárních systémů.
7. Ljapunovova metoda určení stability.
8. Popovovo kritérium stability, věty o nestabilitě. Lineární řízení nelineárních systémů, wind-up jev.
9. Lineární řízení nelineárních systémů - gain scheduling, zpětnovazební linearizace.
10. Reléové systémy - polohový servomechanismus, systémy s proměnnou strukturou. Řešitelnost soustavy nelineárních diferenciálních rovnic.
11. Základy návrhu řízení v klouzavém režimu.
12. 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

Khalil, H.K.: Nonlinear Systems. Prentice Hall, 2001. (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 BPC-AMT bakalářský 3 ročník, letní semestr, povinný

  • Program IT-BC-3 bakalářský

    obor BIT , 3 ročník, letní semestr, volitelný

  • Program BIT bakalářský 3 ročník, letní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1 Popis nelineárních systémů, základní nelinearity, linearizace
2 Stavová trajektorie nelineárních systémů, rovnovážné stavy
3 Typické stavové trajektorie systémů prvního a druhého řádu
4 Fázová trajektorie, určení času na fázové trajektorii, indexové teorémy existence mezního cyklu
5 Harmonická linearizace, metoda harmonické rovnováhy
6 Stabilita nelineárních systémů, možnosti pojetí stability nelineárních systémů
7 Ljapunovova metoda určení stability
8 Popovovo kritérium stability, věty o nestabilitě. Lineární řízení nelineárních systémů, wind-up jev.
9 Lineární řízení nelineárních systémů - gain scheduling, zpětnovazební linearizace
10 Reléové systémy - polohový servomechanismus, systémy s proměnnou strukturou. Řešitelnost soustavy nelineárních diferenciálních rovnic
11 Základy návrhu řízení v klouzavém režimu.
12 Identifikace dynamických systémů
13 Shrnutí a opakování

Cvičení odborného základu

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1 Stavové trajektorie, metoda izoklin, linearizace
2 Výpočet ekvivalentního přenosu, harmonická rovnováha
3 Ljapunovova teorie stability
4 Popovovo kritérium stability. Řízení nelineárních systémů - linearizace, zpětnovazební linearizace
5 Releové regulátory
6 Řízení v klouzavém režimu
7 Shrnutí a opakování

Cvičení na počítači

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1 Opakování RR1, stavový popis, diskrétní regulátory
2 Trajektorie nelineárního systému, mezní cyklus, rovnovážné stavy
3 Harmonická rovnováha, zjištění parametrů pro návrh regulátoru metodou Ziegler-Nichols pomocí reléové zpětné vazby
4 Windup-jev, praktické cvičení na BLDC motoru
5 Lineární řízení nelineárních systémů - linearizace (gain scheduling) a zpětnovazební linearizace
6 Řízení v klouzavém režimu, vliv aproximace reléové charakteristiky na průběh regulačního děje