Detail předmětu
Robust and algebraic control
FEKT-MPA-RALAk. rok: 2023/2024
Kurs je zaměřen na aplikaci algebraické teorie pro analýzu a syntézu regulačních obvodů. Obsah tvoří agebraická teorie řízení, návrh různých typů regulátoru pomocí polynomiálních metod, typy neurčitostí dynamických systémů, úvod do robustního řízení.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Nabízen zahraničním studentům
Vstupní znalosti
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
70 points - final exam
30 points - activities during exercise classes and final project
Assessment awarded after recieving 10+ points from exercise classes and final project. Active participation in exercise classes is required.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.
Učební cíle
Absolvent předmětu je schopen
- řešit algebraické rovnice a rozumět algebraické teorii
- zacházet se základními metodami návrhu regulátoru algebraickými metodami
- vysvětlit vztah mezi citlivostní funkcí a zásobou stability v modulu
- popsat možnosti tvarování citlivostní funkce a využít je při návrhu robustního regulátoru
- určit stabilitu intervalových polynomů
- využít parametrické a neparametrické neurčitosti v prostředí MATLAB Simulink
- navrhnout regulátor na zadanou soustavu metodou smíšených citlivostních funkcí
Základní literatura
Havlena, V., Štecha, J.: Moderní teorie řízení, Skriptum ČVUT, Praha 2000 (EN)
Scherer, Weiland: Linear matrix inequalities in control. DISC, 2000 (EN)
Elearning
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
2. Algebraická teorie, řešení polynomiální rovnice, obecné řešení, speciální řešení, podmínka řešitelnosti.
3. Aplikace algebraických metod. Metoda PP, EMMP, třída stabilizujících regulátorů.
4. Tvarování citlivostní funkce. Citlivostní funkce a zásoba stability v modulu, šablona na citlivostní funkci, doplňkové polynomy v regulátoru a v jeho návrhu.
5. Časově optimální diskrétní řízení. Ovládání, 1DOF, 2DOF, konečné a stabilní řízení s nenulovými počátečními podmínkami.
6. Kvadraticky optimální diskrétní ovládání a řízení.
7. Stochastické řízení. Návrh regulátoru na minimální rozptyl výstupu, způsob validace navrženého regulátoru, zobecněný regulátor na minimální rozptyl výstupu.
8. Intervalové polynomy. Princip vyloučení nuly, množina hodnot, Michailov-Leonardovo kritérium stability, Charitonovy polynomy.
9. Úvod do robustního řízení. Pojem robustnost, normy systémů a signálů.
10. H nekonečno řízení. LFT transformace, návrh metodou smíšených citlivostních funkcí, gamma iterace.
11. H2 řízení, srovnání s LQ řízením, návrh H2 optimálního stavového regulátoru, návrh H2 optimálního stavového rekonstruktoru, dualita obou problémů.
12. Popis neurčitostí. Klasifikace neurčitostí, afinní a polytopické neurčitosti, GS regulátor. Aditivní, multiplikativní a zpětnovazební neurčitosti. Teorém o malém zesílení, D-K iterace.
13. Lineární maticové nerovnosti (LMI), kvadratická forma LJ a přepis na LMI, LQR pomocí LMI, H nekonečno pomocí LMI.
Cvičení odborného základu
Vyučující / Lektor
Osnova
8. Počítání s parametrickými neurčitostmi. Intervalové neurčitosti. Převod na strukturované neurčitosti.
9. Návrh robustního H nekonečno regulátoru. Metoda tvarování frekvenční charakteristiky.
10. Návrh robustního H nekonečno regulátoru metodou smíšených citlivostních funkcí.
11. Návrh kombinace H nekonečno regulátorů, příklad inverzního kyvadla.
12. Návrh robustního regulátoru pro systém s vice vstupy a výstupy.
13. Rezerva, shrnutí.
Cvičení na počítači
Vyučující / Lektor
Osnova
2. Základní pojmy v algebraických metodách.
3. Vytvoření funkce pro obecné a partikulární řešení polynomiální rovnice.
4. Návrh stabilizujícího regulátoru, modálního regulátoru, EMMP regulátoru.
5. Návrh časově optimálních regulátorů s jedním stupněm volnosti.
6. Návrh časově optimálních regulátorů se dvěma stupni volnosti.
Elearning