Systémy a modely

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra řídicí techniky

Anotace:

Modelování dynamických systémů a identifikace parametrů deterministických modelů se zaměřením na jejich použití při simulaci, analýze vlastností a návrhu algoritmů pro řízení a regulaci v automatizovaných systémech řízení. Systematická metoda modelování mechanických, elektrických, hydraulických, pneumatických, tepelných systémů a jejich kombinací. Odvozování stavových rovnic, vnějších parametrických a neparametrických modelů spojitého i diskrétního času. Analýza dynamických vlastností systémů. Identifikace parametrů modelů z dat metodami spektrální analýzy a nejmenších čtverců.

Požadavky:

Zpracované laboratorní a domácí úlohy, úspěšné absolvování testu

Osnova přednášek:

1. Systémy, jejich modelování a použití modelů v regulaci

2. Vnější modely spojitého času, diferenciální rovnice, přenosové funkce a jejich analýza

3. Vnitřní stavový model spojitého času, souvislost vnitřního a vnějšího popisu, linearizace

4. Analytické a numerické metody řešení stavových rovnic, analýza lineárního modelu

5. Vnitřní (stavový) a vnější model diskrétního času, analýza lineárního modelu

6. Neparametrické vnější modely, impulsní, přechodové a frekvenční charakteristiky

7. Vzorkování spojitých signálů a diskretizace modelů, volba periody vzorkování

8. Graf přenosu výkonu jako model dynamického systému

9. Modely elektromechanických, hydraulických a pneumatických systémů

10. Modely snímačů, zesilovačů a měničů výkonu

11. Modelování tepelných systémů

12. Souvislosti a převody mezi modely, redukce řádu lineárních modelů

13. Identifikace parametrů z naměřených dat, metody spektrální analýzy a nejmenších čtverců

14. Návrh experimentu pro identifikaci parametrů ARX modelu, vyhodnocení výsledků

Osnova cvičení:

1. Úvod do přístrojového a programového vybavení laboratoře

2. Programové prostředí MATLAB - základní systém

3. Programové prostředí numerické simulace blokových schémat - SIMULINK

4. Problémově orientované knihovny funkcí Control a Signal Toolbox MATLABu

5. Programování experimentu v reálném čase - Real Time Toolbox MATLABu

6. Laboratorní úloha č.1 - modelování, identifikace fyzikálních parametrů přímým měřením

7. Simulace nelineárního modelu spojitého času pomocí SIMULINKu

8. Linearizace a simulace linearizovaného modelu, porovnání s nelineárním modelem

9. Vazební grafy, Z-transformace, diskrétní systémy

10. TEST, diskretizace spojitého modelu, zadání domácí práce

11. Laboratorní úloha č.2 - modelování, identifikace fyzikálních parametrů přímým měřením

12. Simulace linearizovaného spojitého a diskrétního modelu na PC

13. Vazební model identifikovaného systému

14. Obhajoba výsledků řešení laboratorních úloh

Cíle studia:

Studijní materiály:

1. Horáček, P.: Systémy a modely. Skripta ČVUT, Praha 2000

2. Karnoop, D.C., Margolis, D.L., Rosenberg, R.C.: System Dynamics: A Unified Approach. John Wiley, New York 1990

3. Franklin, G.F., Powell, J.D., Emami-Naeini, A.: Feedback Control of Dynamic Systems. Addison-Wesley, New York 1995

4. Astrom, K.J., Wittenmark, B.: Computer Controlled Systems - Theory and Design. Prentice Hall, Englewood Cliffs 1990

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Kybernetika a měření- strukturované studium (povinný předmět)