Detail předmětu

Simulace a řízení v reálném čase

FSI-RPOAk. rok: 2025/2026

Studenti se na přednáškách seznámí s pokročilými technikami simulací v reálném čase, identifikací systémů, návrhem pokročilých řídicích algoritmů (lineární i nelineárních) a s odhadem stavů a parametrů v reálném čase. Teoretické poznatky budou použity při řešení týmového projektu, jehož cílem je kompletní návrh řízení reálného laboratorního modelu.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky (ÚMTMB)

Vstupní znalosti

Požadují se znalosti odpovídající předchozímu studiu - matematika, kinematika, dynamika a programování v prostředí MATLAB/Simulink.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Předmět je hodnocen podle standardní bodové škály 0–100 bodů. Studenti mohou získat až 25 bodů za práci v laboratořích, přičemž podmínkou je splnění alespoň 4 ze 7 zadaných úloh. Klasifikovaný zápočet je hodnocen maximálně 75 body. Očekává se aktivní účast na cvičeních, jejichž docházka je povinná. Kontrola výuky probíhá na základě stanovených kritérií hodnocení.

Učební cíle

Předmět se zaměřuje na pokročilé techniky simulací v reálném čase a související software a hardware. Teoretické poznatky budou aplikovány v laboratorních cvičeních, kde se studenti seznámí s procesem identifikace a návrhu pokročilého řízení pro reálný laboratorní model.

Po absolvování předmětu studenti získají znalosti a dovednosti v následujících oblastech:

  • Rychlé prototypování řídicích systémů a HIL (principy, softwarové nástroje a hardware)
  • Identifikace systémů
  • Stavové řízení
  • Kalmanův filtr
  • Nelineární řízení
  • Zpracování komplexního týmového projektu

Základní literatura

BOLTON, W. Mechatronics: Electronic Control Systems in Mechanical Engineering. Pearson Education, 1999. 372 p. ISBN: 9780582357051.
Grepl, R.: Modelování mechatronických systémů v Matlab/SimMechanics, BEN - technická literatura, ISBN 978-80-7300-226-8
NELLES, O. Nonlinear System Identification: From Classical Approaches to Neural Networks and Fuzzy Models. Springer, 2000-12-12. 814 p. ISBN: 9783540673699.
Valášek, M.: Mechatronika, skriptum ČVUT, 1995

Doporučená literatura

NELLES, O. Nonlinear System Identification: From Classical Approaches to Neural Networks and Fuzzy Models. Springer, 2000-12-12. 814 p. ISBN: 9783540673699.
Valášek, M.: Mechatronika, skriptum ČVUT, 1995

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-MET-P magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D.

Osnova

1) Úvod do real-time simulací v mechatronice. Rychlé prototypování řídicích systémů, Hardware-In-the-Loop simulace.
2) Úvod do identifikace systémů
3) Úvod do lineárního, nelineárního a kvadratického programování
4) Identifikace systémů – metoda nejmenších čtverců, aplikační příklady, nelineární metoda nejmenších čtverců.
5) Identifikace systémů – odhadování parametrů simulačních modelů
6) Identifikace systémů – black box modely.
7) Stavové řízení (opakování). Příklady vztahující se k reálným laboratorním modelům.
8) Stavový pozorovatel – deterministický, Kalmanův filtr, EKF. Definice zadání týmových studentských projektů.
9) Vybrané metody nelineárního řízení (přímovazební řízení, kompenzace tření, zpětnovazební linearizace).
10) HW a SW nástroje pro real-time simulace. Simulátory dSPACE.
11) Automatické generování kódu ze Simulinku. Aplikace pro simulátory i embedded zařízení.
12) Vybrané poznámky z projektového řízení a osobního time managementu.
13) Konzultace týmových projektů

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D.

Osnova

1 - 6) Identifikace systémů - řešení úloh.
7) Stavové řízení - řešení úloh.
8) Kalmanův filtr - řešení úloh.
9 - 11) Řešení zadání týmového projektu – identifikace systému, návrh a testování řízení.
12-13) Konzultace k řešení týmového projektu.