Předmět Navrhování a realizace regulátorů (NRR)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu NRR - Navrhování a realizace regulátorů, Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava (VŠB-TU).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Cíl

Cílem předmětu je seznámit posluchače podrobněji s problematikou návrhu různých typů regulátorů a jejich diskrétnírealizací na programovatelných automatech a vestavěných řídicích systémech. Studenti na základě zadaného samostatnéhoprojektu prokáží své schopnosti návrhnout a realizovat různé typy regulátorů na praktické úloze. Svou náplní jepředmět vhodný i pro posluchače jiných oborů a fakult, pokud se hodlají seznámit s problematikou návrhu a realizaceregulátorů podrobněji. Návrh regulátorů pomocí klasických metod i moderní teorie řízení. Realizace na různých HW platformách.

Osnova

Přednášky:1. Úvod do problematiky navrhování a realizace regulátorů. Srovnání klasických metod pro návrh a moderní teorieřízení. Základní metody návrhu.2. Realizace regulátorů. Přehled možností softwarového návrhu. Řízení v reálném čase. Realizace algoritmů na vybranýchplatformách: PC, mikrokontroléry, PLC,embedded systémy, dSPACE. Moderní techniky návrhu: Hardware-in-the-loop simulace.Rapid prototyping. Model-based design.3. Navrhování PID regulátorů. Průmyslové PID regulátory. Empirické metody nastavování PID regulátorů. Samočinněse nastavující PID regulátory. 4. Nelineární PID regulátory. Analogové PID regulátory. Volba struktury regulátorů pro typické aplikace. Pokročiléregulační techniky.5. Číslicové PID regulátory (PSD). Stanovení parametrů regulátoru. Modifikace číslicových PID regulátorů. Volbaperiody vzorkování. PID regulátory pro provozní použití. Beznárazové připojení regulátoru. Wind-up efekt. PrůmyslovéPID regulátory.6. Úvod do kvadraticky optimálního řízení. Strategie kvadraticky optimálního řízení. <BOD>Dynamické programování,princip optimality. Princip návrhu regulátorů podle minimalizace kvadratického kritéria.7. Spojité kvadraticky optimální řízení, vlastnosti LQ regulátorů. Stochastický přístup k návrhu LQ regulátoru.Vlastnosti regulačního obvodu s LQ regulátorem. Podmínky pro realizaci návrhu. Adaptivní LQ řízení. Popis systémua návrh algoritmů řízení. 8. Lineární stochastický systém. Formulace problému odhadování stavů stochastických systémů na základě měření vstupůa výstupů. Statistické metody identifikace.9. Adaptivní a učící se systémy. Adaptivní identifikace a adaptivní řízení.10. Optimální filtrace na základě vnějšího popisu systému-Wienerův filtr. Optimální filtrace na základě vnitřníhopopisu systému-Kalmanův filtr: korelované/nekorelované šumy procesu a měření, rozšířený Kalmanův filtr.11. LQG regulátor. Zpětná vazba od stavu pro stochastický systém. Zapojení s Kalmanovým filtrem. Metoda LTR. DiskrétníLQG regulátor.12. Prediktivní strategie řízení, návrh prediktivního regulátoru. Predikce výstupu na základě přenosového a stavovéhopopisu. MPC regulátor s omezením a bez omezení akční veličiny.13. Robustní řízení. Základní pojmy. Použití robustních regulátorů. Normy signálů a systémů, citlivostní funkce.Úvod do popisu neurčitosti, strukturovaná a nestrukturovaná neurčitost, small gain theorem, robustní stabilita.Metodika návrhu robustních regulátorů. Metody H2 a H-nekonečno. 14. Nelineární systémy. Metody linearizace. Problematika nelineárního řízení. Fuzzy regulátor.Cvičení:Zásady práce v laboratoři. Vyhlášení témat samostatných pracíSeznámení se s prostředky pro real-time návrh v prostředí Matlab/Simulink: xPC Target, Real Time Windows Target.Laboratoře:Návrh číslicového regulátoru PID a jeho ověření na reálné úloze. Ověření beznárazového připojení regulátoru na reálné úloze. Adaptivní identifikace na počítači ve spojení s reálnou soustavou. Návrh adaptivního regulátoru s modelem pro reálnou úlohu a jeho simulační ověření. Laboratorní úloha s kvadraticky optimálním regulátoremLaboratorní úloha s LQR regulátoremLaboratorní úloha s MPC regulátoremLaboratorní úloha s LQG regulátorem a Kalmanovým filtremVýpočet normy H-2 a H-nekonečno.Citlivostní funkceLaboratorní úloha s robustním regulátoremVyhodnocení jednotlivých navržených metod řízení.Zápočtová práce. Předvedení zadané regulační úlohy.Projekty:Každý student dostane zadán v průběhu semestru jeden samostatný projekt, který zpracuje s využitím výpočetní technikydle zadání.

Literatura

[1] Ožana,Š.: Navrhování a realizace regulátorů. Učební text. VŠB-TUO, FEI, 2012.[2] Roubal,J., Pekař,J., Pachner,D., Havlena,V.: Moderní teorie řízení - Cvičení. Skripta ČVUT, FEL 2005.[3] Havlena, V., Štecha,J.: Moderní teorie řízení. Skripta ČVUT, FEL 2000.[4] Bobál, V. (1999). Praktické aspekty samočinně se nastavujících regulátorů : algoritmy a implementace. Brno,VUTIUM.

Požadavky

Předmět nemá žádné korekvizity.

Garant

doc. Ing. Štěpán Ožana, Ph.D.

Vyučující

doc. Ing. Štěpán Ožana, Ph.D.