Detail předmětu

Simulace a řízení v reálném čase

FSI-RPOAk. rok: 2023/2024

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 na základě standardní bodové škály 0-100b. Za zpracování semestrálních projektů a obhajobu zle získat až 60b za zápočtový test až 40b. Očekává se aktivní účast na cvičeních.
Účast na cvičení je povinná. Kontrola výuky se provádí na cvičení dle kritérií hodnocení.

Učební cíle

Studenti se seznámí s pokročilými technikami simulací v reálném čase a souvisejícím SW a HW. Teoretické poznatky budou v laboratorním cvičení demonstrovány na procesu identifikace a návrhu pokročilého řízení pro reálný laboratorní model.
Studenti získají znalosti a dovednosti v těchto oblastech:
• rychlé prototypování řídicích systémů a HIL (principy, SW nástroje a HW)
• identifikace systémů
• stavové řízení
• Kalmanův filtr
• nelineární řízení
• zpracování komplexního týmového projektu.

Základní literatura

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

Doporučená literatura

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

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

Ing. Martin Formánek
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

Ing. Martin Formánek

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.