Navrhování a realizace regulátorů
| Typ studia | navazující magisterské |
|---|---|
| Jazyk výuky | čeština |
| Kód | 450-4018/03 |
| Zkratka | NRR |
| Název předmětu česky | Navrhování a realizace regulátorů |
| Název předmětu anglicky | Design and Realization of Controllers |
| Kreditů | 5 |
| Garantující katedra | Katedra kybernetiky a biomedicínského inženýrství |
| Garant předmětu | doc. Ing. Štěpán Ožana, Ph.D. |
Osnova předmětu
Přednášky:
1. Úvod. Vymezení problematiky a rozsahu předmětu, návaznosti. Technické a programové prostředky pro řízení. Přehled, vlastnosti.
2. Speciální techniky RT modelování. Simulátory MIL, SIL, PIL, HIL. Moderní přístupy k návrhům řídicích systémů. Model-based design. Virtuální a vzdálené laboratoře.
3. Úvod do moderní teorie řízení. Přehled, kategorizace a historický vývoj algoritmů.
4. Metody a výpočetní nástroje pro výpočet přípustných řízení a stavových trajektorií nelineárních systémů. Přechod k řešení úlohy optimálního řízení v otevřené a uzavřené smyčce.
5. Regulace typu LQR a LQG.
6. Adaptivní metody regulace.
7. Prediktivní regulace.
8. Robustní algoritmy. Robustní regulátor typu PID. Metoda H-nekonečno.
9. Případová studie. Návrh a realizace vybrané metody moderní teorie řízení pro danou regulovanou soustavu. Identifikace regulované soustavy, návrh vhodného regulátoru. Realizace vybraného regulátoru na zvolené platformě, vizualizace, krátkodobé a dlouhodobé trendy.
Cvičení:
1. Úvod, bezpečnost, stručné seznámení s vybavením, nástroji a technikami používanými ve výuce. Ukázky a vlastnosti technických a programových prostředků pro řízení.
2. Ukázky a vlastnosti simulátorů MIL, PIL, SIL, HIL a virtuálních laboratoří - laboratorní úloha s použitím PC a výukového laboratorního stojanu s cílovou platformou typu softPLC.
3. Algoritmy moderní teorie řízení – přehled, ukázky, vlastnosti a možnosti implementace na cílových platformách.
4. Výpočet přípustných řízení a stavových trajektorií – případová studie s použitím PC.
5. Regulace LQR – případová studie, laboratorní úloha s použitím PC a výukového laboratorního stojanu s cílovou platformou typu softPLC.
6. Adaptivní regulace – případová studie, laboratorní úloha s použitím PC a výukového laboratorního stojanu s cílovou platformou typu softPLC.
7. Prediktivní regulace – případová studie, laboratorní úloha s použitím PC a výukového laboratorního stojanu s cílovou platformou typu softPLC.
8. Robustní regulace – případová studie, laboratorní úloha s použitím PC a výukového laboratorního stojanu s cílovou platformou typu softPLC.
9. Zápočet, kontrola projektů.
Projekty:
Každý student dostane zadán v průběhu semestru jeden samostatný projekt, který zpracuje s využitím výpočetní techniky dle zadání. Časová náročnost cca 20 hodin. Název projektu: Návrh a realizace regulátorů - případová studie.
1. Úvod. Vymezení problematiky a rozsahu předmětu, návaznosti. Technické a programové prostředky pro řízení. Přehled, vlastnosti.
2. Speciální techniky RT modelování. Simulátory MIL, SIL, PIL, HIL. Moderní přístupy k návrhům řídicích systémů. Model-based design. Virtuální a vzdálené laboratoře.
3. Úvod do moderní teorie řízení. Přehled, kategorizace a historický vývoj algoritmů.
4. Metody a výpočetní nástroje pro výpočet přípustných řízení a stavových trajektorií nelineárních systémů. Přechod k řešení úlohy optimálního řízení v otevřené a uzavřené smyčce.
5. Regulace typu LQR a LQG.
6. Adaptivní metody regulace.
7. Prediktivní regulace.
8. Robustní algoritmy. Robustní regulátor typu PID. Metoda H-nekonečno.
9. Případová studie. Návrh a realizace vybrané metody moderní teorie řízení pro danou regulovanou soustavu. Identifikace regulované soustavy, návrh vhodného regulátoru. Realizace vybraného regulátoru na zvolené platformě, vizualizace, krátkodobé a dlouhodobé trendy.
Cvičení:
1. Úvod, bezpečnost, stručné seznámení s vybavením, nástroji a technikami používanými ve výuce. Ukázky a vlastnosti technických a programových prostředků pro řízení.
2. Ukázky a vlastnosti simulátorů MIL, PIL, SIL, HIL a virtuálních laboratoří - laboratorní úloha s použitím PC a výukového laboratorního stojanu s cílovou platformou typu softPLC.
3. Algoritmy moderní teorie řízení – přehled, ukázky, vlastnosti a možnosti implementace na cílových platformách.
4. Výpočet přípustných řízení a stavových trajektorií – případová studie s použitím PC.
5. Regulace LQR – případová studie, laboratorní úloha s použitím PC a výukového laboratorního stojanu s cílovou platformou typu softPLC.
6. Adaptivní regulace – případová studie, laboratorní úloha s použitím PC a výukového laboratorního stojanu s cílovou platformou typu softPLC.
7. Prediktivní regulace – případová studie, laboratorní úloha s použitím PC a výukového laboratorního stojanu s cílovou platformou typu softPLC.
8. Robustní regulace – případová studie, laboratorní úloha s použitím PC a výukového laboratorního stojanu s cílovou platformou typu softPLC.
9. Zápočet, kontrola projektů.
Projekty:
Každý student dostane zadán v průběhu semestru jeden samostatný projekt, který zpracuje s využitím výpočetní techniky dle zadání. Časová náročnost cca 20 hodin. Název projektu: Návrh a realizace regulátorů - případová studie.
E-learning
Materiály jsou dostupné v https://lms.vsb.cz/
Povinná literatura
[1] Gopal, M. Modern Control System Theory. Wiley,2nd edition, 1993. ISBN 978-0470221570 .
[2] Ožana,Š.: Navrhování a realizace regulátorů. Učební text. VŠB-TUO, FEI, 2012.
[3] Roubal,J., Pekař,J., Pachner,D., Havlena,V.: Moderní teorie řízení - Cvičení. Skripta ČVUT, FEL 2005.
[4] Havlena, V., Štecha,J.: Moderní teorie řízení. Skripta ČVUT, FEL 2000.
[5] Bobál, V. (1999). Praktické aspekty samočinně se nastavujících regulátorů : algoritmy a implementace. Brno, VUTIUM.
[2] Ožana,Š.: Navrhování a realizace regulátorů. Učební text. VŠB-TUO, FEI, 2012.
[3] Roubal,J., Pekař,J., Pachner,D., Havlena,V.: Moderní teorie řízení - Cvičení. Skripta ČVUT, FEL 2005.
[4] Havlena, V., Štecha,J.: Moderní teorie řízení. Skripta ČVUT, FEL 2000.
[5] Bobál, V. (1999). Praktické aspekty samočinně se nastavujících regulátorů : algoritmy a implementace. Brno, VUTIUM.
Doporučená literatura
[1] Bubnicki, Z. Modern Control Theory. Springer, 2005 edition. 2005. ISBN 978-3540239512 .
[2] Shinners, S.M. Advanced Modern Control System Theory and Design. John Wiley and Sons Ltd.1998. ISBN 9780471318576
[3]Bobál,V. a kol.: Praktické aspekty samočinně se nastavujících regulátorů. Brno, VUT Brno 1999.
[4]Šimandl,M.: Adaptivní systémy. Plzeň, ZČU Plzeň 1993
[5] Honec,J.: Teorie automatického řízení III. VUT Brno,1991.
[2] Shinners, S.M. Advanced Modern Control System Theory and Design. John Wiley and Sons Ltd.1998. ISBN 9780471318576
[3]Bobál,V. a kol.: Praktické aspekty samočinně se nastavujících regulátorů. Brno, VUT Brno 1999.
[4]Šimandl,M.: Adaptivní systémy. Plzeň, ZČU Plzeň 1993
[5] Honec,J.: Teorie automatického řízení III. VUT Brno,1991.