Moderní teorie řízení

Předmět je náhradou za:

Moderní teorie řízení (X35MTR)

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra řídicí techniky

Anotace:

Cíle předmětu je naučit formulovat inženýrský problém jako optimalizační úlohu, nalézt řešení a správně jej interpretovat. Respektovat neurčitost použitého modelu (popis neurčitosti, robustní a adaptivní řízení). Tento postup bude průběžně ilustrován metodami vyvinutými v teorii automatického řízení během posledních tří desetiletí (stavové a přenosové metody pro kvadraticky optimální řízení, přizpůsobení modelu, tvarování přenosu). Oficiální webová stránka: http://dce.felk.cvut.cz/mtr/.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Úvod do MTR. Motivace pro MTR (výhody a nevýhody oproti klasickým metodám řízení (PID), možnosti MTR). Deterministické diskrétní LQ řízení: princip optimality, (DRE) diferenční Riccatiho rovnice pro LQ regulátor.

2. Deterministické diskrétní LQ řízení: (ARE) algebraická Riccatiho rovnice (souvislost s DRE a s Lyapunovovou rovnicí), metody výpočtu ustáleného Kalmanova zesílení, kvadraticky optimální sledování a programové řízení, kvadraticky optimální asymptotické sledování, frekvenční vlastnosti diskrétního LQ regulátoru.

3. Deterministické spojité LQ řízení: diferenciální Riccatiho rovnice, frekvenční vlastnosti spojitého LQ regulátoru.

4. Prediktivní (MPC) strategie řízení: predikce výstupu na základě přenosového a stavového popisu.

5. MPC regulátor: zahrnutí omezení na veličiny v regulační smyčce, .

6. Lineární stochastický systém: vývoj střední hodnoty a kovariance, MS a LMS odhad, formulace problému odhadování stavů stochastických systémů na základě měření vstupů a výstupů.

7. Optimální filtrace na základě vnitřního popisu systému (Kalmanův filtr): korelované/nekorelované šumy procesu a měření, datový a časový krok Kalmanova filtru, spojitý Kalmanův filtr s diskrétním měřením výstupu, rozšířený Kalmanův filtr.

8. Aplikace moderních metod řízení v průmyslu.

9. Rozšířený Kalmanův filtr, Kalmanův filtr pro barevný šum procesu, Kalmanův filtr pro barevný šum měření. Vlastnosti Kalmanova filtru, souvislost Kalmanova filtru a spektrální faktorizace.

10. LQG regulátor: LQ regulátor pro stochastický systém, LQ regulátor + Kalmanův filtr pro stochastický systém, separační princip, vliv pozorovatele stavu na robustnost.

11. Úvod do popisu neurčitosti, strukturovaná a nestrukturovaná neurčitost, small gain theorem, robustní stabilita.

12. Robustní kvalita řízení.

13. Statistické metody identifikace: ARX, ARMAX a OE model, jednorázová identifikace ARX modelu metodou nejmenších čtverců, průběžná identifikace parametrů (zapomínání).

14. Úvod do adaptivního řízení.

Osnova cvičení:

1. Opakování Matlabu, seznámení s používanými toolboxy Matlabu.

2. Výpočet norem signálů a systémů.

3. Citlivostní funkce.

4. Robustní regulátor.

5. Množina všech stabilizujících regulátorů.

6. Kvadraticky optimální polynomiální regulace.

7. LQ regulátor.

8. LQ regulátor, sledování reference.

9. Prediktivní regulátor.

10. Prediktivní regulátor, omezení signálů.

11. Stochastický systém.

12. Kalmanův filtr.

13. Návrh moderního regulátoru pro fyzikální model.

14. Obhajoba výsledků, zápočet.

Cíle studia:

Studijní materiály:

[1] Havlena, V.: Moderní teorie řízení - Doplňkové skriptum. Skriptum ČVUT, Praha 2002.

[2] Roubal, J., Pekař, J., Pachner, D., Havlena, V.: Moderní teorie řízení - Cvičení. Skriptum ČVUT, Praha 2005.

[3] Havlena, V., Štecha, J.: Moderní teorie řízení. Skriptum ČVUT, Praha 2000.

[4] Štecha, J., Havlena, V.: Teorie dynamických systémů. Skripta ČVUT, Praha 1999.

[5] Lewis, F.L.: Optimal Control. J.Wiley and Sons, N.Y. 1994.

[6] Kučera, V.: Analysis and design of discrete linear control systems. Academia, Prague 1991.

Poznámka:

Oficiální webová stránka předmětu http://dce.felk.cvut.cz/mtr/

Rozsah výuky v kombinované formě studia: 19+4

Typ cvičení: c

Tento předmět je nabízen také v anglické verzi.

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Technická kybernetika-inženýrský blok (povinný předmět)
• Technická kybernetika-inženýrský blok (povinný předmět)