diplomová práce

Návrh řízení rotačního inverzního kyvadla

Text práce 2.85 MB Příloha 5.37 MB

Autor práce: Ing. Zdeněk Cejpek

Ak. rok: 2018/2019

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

Oponent: doc. Ing. Zdeněk Němec, CSc.

Abstrakt:

Cílem této práce je sestavení simulačního modelu rotačního (Furutova) kyvadla a následný
návrh regulátorů. Práce popisuje sestavení nelineárního simulačního modelu s využitím
prostředí Matlab–Simulink a knihovny Simscape–Simmechanics. Dále pojednává o sestavení
lineárního diskrétního modelu z odezvy naměřené na nelineárním modelu metodou
nejmenších čtverců. Tento lineární model je následně využit k návrhu dvou diskrétních
stavových regulátorů se sumátorem. Tyto regulátory jsou doplněny o swing–up regulátor
a logiku zajišťující jejich vzájemnou spolupráci.

Klíčová slova:

rotační inverzní kyvadlo, Furutovo kyvadlo, nestabilní systém, inverzní kyvadlo, simulační
model, nelineární model, metoda nejmenších čtverců, identifikace, identifikace ve stavovém
prostoru, swing–up regulátor, stavový regulátor, diskrétní stavový regulátor, diskrétní
stavový regulátor se sumátorem

Termín obhajoby

19.6.2019

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znakmkaAznamka

Klasifikace

A

Průběh obhajoby

Student seznámil komisi s obsahem své DP a posléze zodpověděl dotazy oponenta. Komisí byly položeny následující otázky: Modifikace regulátoru pro prostorové kyvadlo se sférickou vazbou Aplikace Preference pohonů vzhledem k dané aplikaci

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní obor

Aplikovaná informatika a řízení (M-AIŘ)

Složení komise

prof. Ing. Miluše Vítečková, CSc. (předseda)
doc. Ing. Radomil Matoušek, Ph.D. (místopředseda)
RNDr. Martin Kuba, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Pavel Ošmera, CSc. (člen)
doc. Ing. Václav Jirsík, CSc. (člen)

Předložená diplomová práce představuje počin v oblasti automatického řízení, konkrétně se zabývá návrhem řízení soustavy rotačního inverzního kyvadla. Teoretická část práce předkládá popis modelu a úvod do užitých metod řízení. Praktická část realizovaná simulačně pak řeší identifikaci a vlastní návrh regulátorů. K simulačnímu modelování je využita rovněž nástavba Simulinku – SimScape a SimMechanics (Multibody).
Práce jednoznačně prezentuje autorův přehled v dané problematice a jeho komplexní pojetí od teorie k praktické realizaci. Úvodem k praktické realizaci je kapitola 6, přičemž nemám důvod pochybovat o pokračování uvedené práce daným směrem – autor dále pokračuje v navazujícím PGS studiu. Technicky je práce vyvedena v pěkné grafické úpravě. Obsahově práce zcela splňuje podmínky zadání a může sloužit jako výborný podklad k dalšímu rozvoji v daném směru. Student pracoval samostatně a na všechny připomínky promptně reagoval.
Práci jednoznačně doporučuji k obhajobě a hodnotím ji známkou 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 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

Zadání diplomové práce se týká Furutova kyvadla a je velmi náročné. Proto bylo vyžadováno  řešení jen s počítačovým modelem dané soustavy, nikoliv s fyzickým provedením kyvadla. 
S postupem řešení lze souhlasit. Pro lepší přehlednost by bylo vhodnější více používat blokových schémat v textu a subsystémů v Simulinku.
První část prací se zabývá matematickým popisem samotné soustavy. Již zde je zřejmá snaha o odlišný přístup vůči předchozím řešitelům, protože model je sestaven v prostředí Matlab - Simulink  za pomoci moderního toolboxu "Simscape-Simmechanics".
Taktéž hledání parametrů soustavy je nestandardní , diplomant tuto fázi nazývá identifikací.  K tomu účelu rozšířil  řízenou soustavu o provizorní regulátor, což řešení komplikuje. Z hlediska ukázky pro účely výuky je použitý princip přijatelný, ale lepší by bylo využití toolboxu  "System Identification Toolbox".
V druhé části práce je návrh řízení. Jde o značně komplikované provedení s  přepínáním několika regulátorů. O funkčnosti regulace kyvadla, včetně jeho vyšvihnutí do pracovní polohy a udržení v inverzní poloze svědčí záznamy na obr.5.10 a 5.11.
Diplomant prokázal nadprůměrnou schopnost řešit složitou problematiku modelování a řízení soustav. Proto respektuji i některá nestandardní postupy , které spíše souvisejí se snahou o originální řešení.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A

Známka navržená oponentem: A