bakalářská práce

Optimalizace PID regulátoru pomocí evolučních výpočetních technik

Text práce 2.7 MB Příloha 14.22 MB

Autor práce: Bc. Jakub Kočí

Ak. rok: 2017/2018

Vedoucí: Ing. et Ing. Stanislav Lang, Ph.D.

Oponent: doc. Ing. Radomil Matoušek, Ph.D.

Abstrakt:

Tato bakalářská práce se zabývá použitím evolučních výpočetních technik při nastavování PID regulátoru. V rešeršní části shrnuje základní informace o problematice regulace a další potřebné podkladové informace o kvalitě regulace a použitém kritériu ITAE. V praktické části jsou autorem implementovány tři evoluční výpočetní techniky - diferenciální evoluce, evoluční strategie a genetický algoritmus. Společně s genetickým algoritmem z MATLABu jsou tyto metody srovnány na dvou soustavách vzájemně i oproti prvotnímu nastavení regulátoru metodou Ziegler-Nichols. Součástí srovnání je i statistické vyhodnocení metod na jedné ze soustav.

Klíčová slova:

Evoluční výpočetní techniky, genetické algoritmy, evoluční strategie, diferenciální evoluce, PID regulátor, optimalizace nastavení regulátoru, Matlab, Simulink

Termín obhajoby

12.6.2018

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znakmkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

Student představil svou závěrečnou práci a úspěšně zodpověděl otázky oponenta.

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní obor

Základy strojního inženýrství (B-STI)

Složení komise

doc. Ing. Branislav Lacko, CSc. (předseda)
Ing. František Vdoleček, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. Zdeněk Němec, CSc. (člen)
Ing. Daniel Zuth, Ph.D. (člen)
doc. RNDr. Jindřich Klapka, CSc. (člen)

Předložená bakalářská práce je věnována problematice optimalizace PID regulátoru pomocí evolučních výpočetních technik. První dvě kapitoly rešeršního charakteru jsou přehledným a uceleným úvodem do problematiky regulace a evolučních výpočetních technik. Následující kapitoly popisují implementaci algoritmů a zhodnocení výsledků.

Student v rámci práce naprogramoval tři evoluční algoritmy (genetický algoritmus, evoluční strategii a diferenciální evoluci). Pro srovnání dále použil gentský algoritmus z knihovny Global Optimization Toolbox (při jeho výchozím nastavení). Nad rámec zadání provedl i statistické vyhodnocení na základě velkého souboru opakovaných testů.

Všechny programy jsou dostupné v příloze, jsou psané přehledně a efektivně a vypovídají o vysokých programátorských kvalitách studenta. Chválím také výbornou grafickou úpravu písemné části.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Známka navržená vedoucím: A

Předložená bakalářská práce prezentuje optimalizaci PID regulátoru v ohledu kvality regulace. Jako nástroj optimalizace jsou zvoleny evoluční výpočetní techniky, konkrétně GA, ES, DE. Výsledky dosažené na definovaných soustavách jsou srovnány s výsledky nastavení dle základního Ziegler-Nichols kritéria, což je dnes v ohledu mnoha publikací klasický přístup (podotýkám, že poněkud „laciný“ přístup). Téma práce je aktuální a obsah řešení bezesporu zcela naplňuje doménu bakalářské práce, přičemž svým rozsahem řešení ji lehce převyšuje.
Práce je fakticky složena ze dvou částí. Teoretické, resp. popisné, kde autor v dobrém stylu a kondici popisuje problematiku, popis, postup a prezentaci dosažených řešení. Grafická úprava práce je na dobré úrovni. Dojem částečně kazí pouze bitmapová povaha některých obrázků, které mohly být zjevně vektorové. Praktická část představovala z části autorovu programátorskou invenci, z části využiti Global Optimisation Tbx / Matlab, přičemž uvedenou fúzi, lze hodnotit velmi kladně.
Práce bezesporu odráží zájem studenta o uvedenou problematiku a velmi dobře akcentuje spojení problematiky syntézy regulátoru a EVT. Práci hodnotím velmi kladně a doporučuji k obhajobě s hodnocením A/ výborně.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací B

Známka navržená oponentem: A