Sinteza linearnih sustava upravljanja

Opis predmeta

Uvod u projektiranje linearnih sustava automatskog upravljanja. Pokazatelji kvalitete u vremenskom i frekvencijskom području. Ulazno/izlazni i modeli po varijablama stanja. Strukturalna svojstva: stabilnost, upravljivost, osmotrivost, kanoničke forme i minimalna realizacija. Modeliranje neizvjesnosti; osjetljivost i robusnost sustava. Frekvencijski postupci sinteze serijskih korekcijskih sklopova (Bode; Nichols). Regulator projektiran po simetričnom i po tehničkom optimumu. Sinteza primjenom krivulje mjesta korjena. Linearni algebarski postupak sinteze (LAM), Diofantska jednadžba. Regulator po varijablama stanja i sinteza postavljanjem svojstvenih vrijednosti (SISO sustav). Otklanjanje utjecaja poremećaja. Estimatori stanja (punog reda i reduciranog reda). Totalni regulator. Sinteza regulatora po varijablama stanja za MIMO sustave. Rasprezanje MIMO sustava. Optimalni (LQR) regulator.

Opće kompetencije

Studenti će naučiti kako projektirati linearne sustave upravljanja različitim postupcima.

Ishodi učenja

  1. analizirati upravljivost i osmotrivost linearnih sustava
  2. dizajnirati regulator u prostoru stanja i odgovarajući (determinističkim) rekonstruktor stanja
  3. dizajnirati regulator primjenom frekvencijskih postupaka sinteze
  4. primijeniti postupak krivulje mjesta korijena pri analizi i sintezi
  5. primijeniti postupak sinteze regulatora postavljanjem polova
  6. dizajnirati linearni kvadratični regulator za diskretne sustave

Oblici nastave

Predavanja

Tri sata predavanja tjedno.

Provjere znanja

Međuispit i Završni ispit. Tijekom predavanja predviđene su 3 kratke provjere znanja.

Konzultacije

Nakon svakog predavanja.

Način ocjenjivanja

Kontinuirana nastava Ispitni rok
Vrsta provjere Prag Udio u ocjeni Napomena / komentar Udio u ocjeni
Kratke provjere znanja 0 % 15 % 0 % 15 %
Prisutnost 0 % 5 % 0 % 5 %
Međuispit: Pismeni 0 % 35 % 0 %
Završni ispit: Pismeni 0 % 45 %
Ispit: Pismeni 0 % 60 %
Ispit: Usmeni 20 %
Napomena / komentar

Za prolaz predmeta potrebno je postići najmanje 50 bodova, s tim da minimalno 40 bodova mora biti postignuto na međuispitu i završnom ispitu (Kontinuirana nastava) ili 30 bodova na pismenom ispitu (Ispitni rok).

Tjedni plan nastave

  1. Uvod u sintezu sustava automatskog upravljanja. Pokazatelji kvalitete iz vremenskog i frekvencijskog područja. Matematički modeli. Izbor polova i nula zatvorenog kruga.
  2. Strukturalna svojstva: stabilnost, upravljivost, osmotrivost, kanoničke forme i minimalna realizacija.
  3. Regulator po varijablama stanja.
  4. Vremenski optimalno upravljanje. Kompenzacija poremećaja - uvođenje integratora u krug upravljanja.
  5. Rekonstruktor stanja. Upravljanje u prostoru stanja s uključenim rekonstruktorom.
  6. Frekvencijski postupci sinteze regulatora.
  7. Frekvencijski postupci sinteze regulatora.
  8. Međuispit.
  9. Krivulja mjesta korijena. Analiza sustava primjenom krivulje mjesta korijena.
  10. Sinteza sustava upravljanja primjenom krivulje mjesta korijena.
  11. Sinteza regulatora postavljanjem polova.
  12. Sinteza regulatora postavljanjem polova.
  13. Linearni kvadratični regulator (LQR) po varijablama stanja za diskretne sustave. Matematički podsjetnik.
  14. LQR s beskonačnim horizontom. LQR za kontinuirane sustave. LQR za slijeđenje reference.
  15. Završni ispit.

Studijski programi

Automatika -> Elektrotehnika i informacijska tehnologija (Profil)

Literatura

C. T. Chen (1993.), Analog & Digital Control System Design: Transfer Function, State-space & Algebraic Methods, Saunders College Publishing
Bernard Friedland (1986.), Control System Design: An introduction to State Space Methods, McGraw Hill
Zoran Vukić, Ljubomir Kuljača (2005.), Automatsko upravljanje - analiza linearnih sustava, Kigen d.o.o. Zagreb

Bodovi i izvedba

5 ECTS
R1 Engleski jezik
R1 E-učenje
45 Predavanja
0 Auditorne vježbe
0 Laboratorijske vježbe

Ocjenjivanje

87,5 izvrstan
75 vrlo dobar
62,5 dobar
50 dovoljan