Detail předmětu
Optimální řízení a identifikace
FIT-ORIDAk. rok: 2024/2025
Předmět Optimální řízení a identifikace je určen pro studenty oborů IT a příbuzných a klade si za cíl přiměřenou formou vysvětlit principy automatického řízení. Kurs si nenárokuje vycvičit odborníky na navrhování regulátorů. Absolventi kursu ale budou vědět, o co v regulaci jde a jak přistoupit k řešení úloh automatického řízení.
Okruhy otázek k SDZ:
- Problémy optimálního řízení, statická a dynamická optimalizace, determinované, stochastické a adaptivní řízení, vymezení pojmů.
- Dynamická optimalizace, tvary funkce ztrát, okrajové podmínky a omezení, základy variačního počtu, Eulerova-Lagrangeova rovnice.
- Omezení ve tvaru nerovnic na řízení, Pontrjaginův princip minima.
- Dynamické programování, konstrukce funkce ztrát, rovnice Hamiltona-Jakobiho-Bellmana.
- Příklady optimálních systémů, lineární regulátor, konstrukce funkce ztrát. Riccatiho rovnice, lineární servomechanismus.
- Opakování a/nebo výklad - charakteristiky náhodných procesů, střední hodnota, disperse, korelace, kovariance, spektrální vyjádření, Wiener-Chinčinovy vztahy, Parcevalův teorém, Bílý a "barevný" šum, transformace náhodného signálu lineární soustavou, kmitočtová i časová oblast.
- Bayesovské odhady, funkce ztrát a riziko, aplikace na dynamické soustavy, obecný princip dynamické filtrace.
- Lineární dynamický (Kalmanův) filtr, odvození, přechod na diskrétní filtr, zobecnění lineárního dynamického filtru, Wienerův filtr.
- Současná identifikace parametrů soustavy a trajektorie, rozšířený stavový vektor, linearizovaný Kalmanův filtr, konstrukce vybraných nelineárních filtrů.
- Stochastické řízení, lineární kvadratická Gaussova úloha, spojitý a diskrétní stochastický stavový regulátor a servomechanismus.
- Adaptivní systémy, současná identifikace stavu a parametrů a řízení, nejčastější struktury adaptivních systémů.
- Klasické metody regulace.
Jazyk výuky
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
Ústní zkouška
Učební cíle
Znalost problémů optimálního řízení, statická a dynamická optimalizace, determinovaného, stochastického a adaptivního řízení. Seznámení s dynamickou optimalizací, tvary funkce ztrát, okrajovými podmínkami, Eulerova-Lagrangeovou rovnicí. Znalosti omezení ve tvaru nerovnic na řízení a Pontrjaginouva principu minima. Přehled v oblasti dynamického programování, konstrukce funkce ztrát, rovnice Hamiltona-Jakobiho-Bellmana. Seznámení s lineárním regulátorem, konstrukcí funkce ztrát, Riccatiho rovnicí. Zopakování charakteristik náhodných procesů, střední hodnoty, disperse, korelace, kovariance, Wiener-Chinčinových vztahů, Parcevalova teorému, bílého a "barevného" šumu, transformace náhodného signálu lineární soustavou. Přehled Bayesovských odhadů, funkce ztrát a rizika, obecného principu dynamické filtrace. Znalost lineárního dynamického (Kalmanova) filtru, odvození, přechodu na diskrétní filtr, zobecnění lineárního dynamického filtru, Wienerouva filtru. Znalost problematiky současné identifikace parametrů soustavy a trajektorie, rozšířeného stavového vektoru, linearizovaného Kalmanova filtru, konstrukce vybraných nelineárních filtrů. Přehled o stochastickém řízení, lineární kvadratická Gaussově úloze, o spojitém a diskrétním stochastickém stavovém regulátoru a servomechanismu. Znalost adaptivních systémů, současné identifikace stavu a parametrů a řízení, nejčastější struktury adaptivních systémů.
Doporučená literatura
Dimitri Bertsekas. Dynamic Programming and Optimal Control. Athena Scientific, 4th Ed., 2017.
Sage, A.P.: Estimation Theory with Application to Communication and control. N.Y. 1972.
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program DIT doktorský 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
- Program DIT doktorský 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
- Program DIT-EN doktorský 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
- Program DIT-EN doktorský 0 ročník, zimní semestr, povinně volitelný
- Program VTI-DR-4 doktorský
obor DVI4 , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
- Program VTI-DR-4 doktorský
obor DVI4 , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
- Program VTI-DR-4 doktorský
obor DVI4 , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
- Problémy optimálního řízení, statická a dynamická optimalizace, determinované, stochastické a adaptivní řízení, vymezení pojmů.
- Dynamická optimalizace, tvary funkce ztrát, okrajové podmínky a omezení, základy variačního počtu, Eulerova-Lagrangeova rovnice.
- Omezení ve tvaru nerovnic na řízení, Pontrjaginův princip minima.
- Dynamické programování, konstrukce funkce ztrát, rovnice Hamiltona-Jakobiho-Bellmana.
- Příklady optimálních systémů, lineární regulátor, konstrukce funkce ztrát. Riccatiho rovnice, lineární servomechanismus.
- Opakování a/nebo výklad - charakteristiky náhodných procesů, střední hodnota, disperse, korelace, kovariance, spektrální vyjádření, Wiener-Chinčinovy vztahy, Parcevalův teorém, Bílý a "barevný" šum, transformace náhodného signálu lineární soustavou, kmitočtová i časová oblast.
- Bayesovské odhady, funkce ztrát a riziko, aplikace na dynamické soustavy, obecný princip dynamické filtrace.
- Lineární dynamický (Kalmanův) filtr, odvození, přechod na diskrétní filtr, zobecnění lineárního dynamického filtru, Wienerův filtr.
- Současná identifikace parametrů soustavy a trajektorie, rozšířený stavový vektor, linearizovaný Kalmanův filtr, konstrukce vybraných nelineárních filtrů.
- Stochastické řízení, lineární kvadratická Gaussova úloha, spojitý a diskrétní stochastický stavový regulátor a servomechanismus.
- Adaptivní systémy, současná identifikace stavu a parametrů a řízení, nejčastější struktury adaptivních systémů.
Konzultace v kombinovaném studiu
Vyučující / Lektor
Projekt
Vyučující / Lektor
Osnova