Předmět: Identifikace dynamických systémů

« Zpět
Název předmětu Identifikace dynamických systémů
Kód předmětu MTI/IDS
Organizační forma výuky Přednáška + Cvičení
Úroveň předmětu Magisterský
Rok studia 1
Semestr Letní
Počet ECTS kreditů 5
Vyučovací jazyk Čeština
Statut předmětu Povinný
Způsob výuky Kontaktní
Studijní praxe Nejedná se o pracovní stáž
Doporučené volitelné součásti programu Není
Vyučující
  • Hubka Lukáš, Ing. Ph.D.
Obsah předmětu
<u>Získané kompetence:</u> Student uplatní získané znalosti při sestavování a upřesňování matematických modelů technických dynamických systémů. Vytvořené matematické modely dynamických systémů využije při návrzích řídicích systémů v energetice, ve strojírenství, v chemickém, ve sklářském, v leteckém a v automobilovém průmyslu. Student získané principy matematického modelování může použít i při optimalizaci a zvyšování technické úrovně a kvality širokého sortimentu technických výrobků. <u>Témata přednášek:</u> Náhodné poruchy a jejich charakteristiky. Průchod poruchy lineárním systémem. Korelační funkce, frekvenční spektrum, výkonová spektrální hustota. Filtrace měřeného signálu. Parametrické metody identifikace. Identifikace systému s jedním vstupem a jedním výstupem (SISO systém) a systému s více vstupy a výstupy (MIMO systém). Identifikace spojitých a diskrétních modelů systémů. Identifikace lineárních i nelineárních spojitých modelů systémů iteračními optimalizačními metodami. Identifikace diskrétních modelů systémů metodami nejmenších čtverců. Modely ARX, ARMAX, BJ, OE. Rekurzivní metody nejmenších čtverců. Exponenciální zapomínání. Metoda přídavných proměnných a její rekurzivní verze. Identifikace stavových modelů systémů při použití metody podprostorů. Výběr struktury modelu. Vyhodnocení neurčitosti identifikovaných parametrů systému. Spektrální, frekvenční a korelační metody identifikace. Identifikace dynamického systému v uzavřené regulační smyčce. <u>Náplň cvičení:</u> Při cvičeních studenti identifikují modely SISO a MIMO systémů. Všechny metody vysvětlené na přednáškách si mohou studenti na cvičeních prakticky ověřit. V laboratoři realizované systémy mají průmyslový charakter, vstupují do nich stochastické poruchy. Identifikace ve výuce je chápána též jako identifikace pro účely regulace. Studenti při cvičeních po výpočtu modelu systému seřizují spojité i číslicové regulační obvody při použití metod, se kterými se již seznámili v předcházejících předmětech. Při seřizování spojitých PID regulátorů používají iterační optimalizační metody pro minimalizaci zvoleného kritéria. Seřizování číslicových stavových regulátorů je prováděno metodami: - analytické minimalizace kvadratického kritéria (LQ metody ? Riccatiho diferenční rovnice), - při definování pólů uzavřeného regulačního obvodu. Ve struktuře stavového regulátoru je použit: - Kalmanův estimátor stavu, - estimátor stavu se zvolenou dynamikou, určenou polohou pólů . Je kladen důraz na samostatnou práci studentů s programovým systémem MATLAB.

Studijní aktivity a metody výuky
Monologický výklad (přednáška, prezentace, vysvětlování), Laboratorní praktika
  • Účast na výuce - 56 hodin za semestr
Výstupy z učení
Předmět poskytuje přehled o základních metodách identifikace systémů, a to lineárních i nelineárních. Zaměřuje se na metody, jejichž výsledkem je neparametrický či parametrický model, v případě parametrického modelu pak jak ve spojité, tak v diskrétní oblasti. Diskutovány jsou metody průběžné identifikace a pozornost je věnována i validaci výsledků a metodice volby vhodné struktury modelu pro danou aplikaci. Základní postupy u jednotlivých metod jsou demonstrovány na ilustračních příkladech.
Student uplatní získané znalosti při sestavování a upřesňování matematických modelů technických dynamických systémů. Vytvořené matematické modely dynamických systémů využije při návrzích řídicích systémů v energetice, ve strojírenství, v chemickém, ve sklářském, v leteckém a v automobilovém průmyslu. Student získané principy matematického modelování může použít i při optimalizaci a zvyšování technické úrovně a kvality širokého sortimentu technických výrobků.
Předpoklady
Podmínka registrace: zkouška z předmětu Základy řízení a regulace.

Hodnoticí metody a kritéria
Ústní zkouška, Praktická demonstrace získaných dovedností

Aktivní účast na laboratorních praktikách, vypracování programu z řešené problematiky, souhrnná zkouška. Předpokládají se znalosti analýzy lineárních časově neproměnných dynamických systémů pomocí Laplaceovy transformace a znalosti základů zpětnovazeního řízení těchto systémů. Dále se předpokládají základní znalosti teorie pravděpodobnosti a náhodných signál
Doporučená literatura
  • Noskievič, P. Modelování a identifikace systémů. MONTANEX a.s., Ostrava, 1999. ISBN 80-7225-030-2.
  • Schoukens, J., Pintelon, R., Rolain, Y. Mastering System Identification in 100 Exercises. IEEE Press-Wiley, 2012.
  • Schoukens, J. System Identification. Brusel, 2013.
  • Soderstrom, T., Stoica, P. System Identification. Prentice Hall, Uppsala, 2001. ISBN 0-13-881236-5.
  • Van Overschee, P., De Moor, B. Subspace Identification for Linear systems: Theory - Implementation - Applications. Kluwer Academic Publishers, Leuven, 1996.


Studijní plány, ve kterých se předmět nachází
Fakulta Studijní plán (Verze) Kategorie studijního oboru/specializace Doporučený ročník Doporučený semestr
Fakulta: Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Studijní plán (Verze): Automatické řízení a inženýrská informatika (2016) Kategorie: Speciální a interdisciplinární obory 1 Doporučený ročník:1, Doporučený semestr: Letní