Hlavním smyslem práce je představit a porovnat vybrané metody řízení nelineárních systémů z oblasti lineárního i nelineárního řízení. Pro návrh řízení nelineárních systémů je možné systém linearizovat a pro získaný linearizovaný matematický model použít některou z metod lineární teorie řízení. V práci je uvedeno několik metod linearizace, z nichž některé poskytují přesnou náhradu původního systému. Další možností je například použití metod založených na faktorizaci systému na lineární dynamickou a nelineární statickou část, označovaných jako Wienerův nebo Hammersteinův model. V první části práce jsou vysvětleny principy jednotlivých metod a pojmy nezbytné pro jejich použití. V další jsou uvedeny aplikace uvedených metod pro řízení zvolených nelineárních systémů. Poslední kapitola obsahuje porovnání metod lineárního a nelineárního řízení, které byly použity pro řízení stejného systému.
Annotation in English
The main purpose of this thesis is a presentation and a comparison of chosen nonlinear system control methods from linear and nonlinear control area. System can be linearized and some method of linear theory can be used for obtained linearized model to the control design procedure. Several linearization methods are described in the thesis; some of them provide the exact approximation of the original system. Methods, which are based on a factorization of the control system on static nonlinear and dynamic linear part, known as Wiener or Hammerstein model, are another possibility. The principles of described methods and some essential terms are explained in the first part of the thesis. Next part is focused on application of mentioned methods for the control of chosen nonlinear systems. A comparison of linear control and nonlinear control methods, used for control of the same process, is presented in the last chapter.
Keywords
nelineární systémy, nelineární řízení, linearizace, Wienerův model
Keywords in English
nonlinear systems, nonlinear control, linearization, Wiener model
Length of the covering note
70 s
Language
CZ
Annotation
Hlavním smyslem práce je představit a porovnat vybrané metody řízení nelineárních systémů z oblasti lineárního i nelineárního řízení. Pro návrh řízení nelineárních systémů je možné systém linearizovat a pro získaný linearizovaný matematický model použít některou z metod lineární teorie řízení. V práci je uvedeno několik metod linearizace, z nichž některé poskytují přesnou náhradu původního systému. Další možností je například použití metod založených na faktorizaci systému na lineární dynamickou a nelineární statickou část, označovaných jako Wienerův nebo Hammersteinův model. V první části práce jsou vysvětleny principy jednotlivých metod a pojmy nezbytné pro jejich použití. V další jsou uvedeny aplikace uvedených metod pro řízení zvolených nelineárních systémů. Poslední kapitola obsahuje porovnání metod lineárního a nelineárního řízení, které byly použity pro řízení stejného systému.
Annotation in English
The main purpose of this thesis is a presentation and a comparison of chosen nonlinear system control methods from linear and nonlinear control area. System can be linearized and some method of linear theory can be used for obtained linearized model to the control design procedure. Several linearization methods are described in the thesis; some of them provide the exact approximation of the original system. Methods, which are based on a factorization of the control system on static nonlinear and dynamic linear part, known as Wiener or Hammerstein model, are another possibility. The principles of described methods and some essential terms are explained in the first part of the thesis. Next part is focused on application of mentioned methods for the control of chosen nonlinear systems. A comparison of linear control and nonlinear control methods, used for control of the same process, is presented in the last chapter.
Keywords
nelineární systémy, nelineární řízení, linearizace, Wienerův model
Keywords in English
nonlinear systems, nonlinear control, linearization, Wiener model
Research Plan
Uveďte základní vlastnosti nelineárních systémů, stavový popis, linearizace, stabilita.
Popište vybrané metody lineárního a nelineárního řízení nelineárních systémů.
Analyzujte metodu exaktní linearizace pro řízení nelineárního procesu.
Popište Wienerův a Hammersteinův model nelineárního procesu a možnost identifikace jeho lineární a nelineární části.
Aplikujte metodu exaktní linearizace na model za sebou zapojených zásobníků na kapalinu.
Použijte řízení na základě Wienerova resp. Hammersteinova modelu pro řízení průtočného chemického reaktoru s promícháváním.
Research Plan
Uveďte základní vlastnosti nelineárních systémů, stavový popis, linearizace, stabilita.
Popište vybrané metody lineárního a nelineárního řízení nelineárních systémů.
Analyzujte metodu exaktní linearizace pro řízení nelineárního procesu.
Popište Wienerův a Hammersteinův model nelineárního procesu a možnost identifikace jeho lineární a nelineární části.
Aplikujte metodu exaktní linearizace na model za sebou zapojených zásobníků na kapalinu.
Použijte řízení na základě Wienerova resp. Hammersteinova modelu pro řízení průtočného chemického reaktoru s promícháváním.
Recommended resources
KRSTIC, M., I. KANELLAKOPOULOS a P. V. KOKOTOVIC. Nonlinear and Adaptive Control Design. New York: Wiley, 1995.
SLOTINE, J. J. E. a W. LI. Applied Nonlinear Control. Prentice-Hall. New Jersey: Englewood Cliff, 1991.
CORRIOU, J. P. Process Control. Theory and Applications. London: Springer-Verlag, 2004.
BÁNYÁSZ, C. a L. KEVICZKY. A simple PID regulator applicable for a class of factorable nonlinear plants. In: 2002 American Control Conference, Anchorage, Alaska, USA. 2002, s. 2354-2359.
DOSTÁL, P., J. VOJTĚŠEK a V. BOBÁL. Simulation of the 2DOF nonlinear adaptive control of a chemical reactor. In: Proceeding of 25th European Conference on Modelling and Simulation, Krakow, Poland. 2011, s. 494-499.
DOSTÁL, P., M. KUBALČÍK, V. BOBÁL a J. VOJTĚŠEK. Nonlinear Adaptive Control of a Chemical Reactor. In: Proceeding of 19th Mediterranean Conference on Control and Automation,Corfu, Greece. 2011, s. 600-605.
SASTRY, S. Nonlinear Systems - Analysis, Stability and Control. London: Springer-Verlag, 1999.
Recommended resources
KRSTIC, M., I. KANELLAKOPOULOS a P. V. KOKOTOVIC. Nonlinear and Adaptive Control Design. New York: Wiley, 1995.
SLOTINE, J. J. E. a W. LI. Applied Nonlinear Control. Prentice-Hall. New Jersey: Englewood Cliff, 1991.
CORRIOU, J. P. Process Control. Theory and Applications. London: Springer-Verlag, 2004.
BÁNYÁSZ, C. a L. KEVICZKY. A simple PID regulator applicable for a class of factorable nonlinear plants. In: 2002 American Control Conference, Anchorage, Alaska, USA. 2002, s. 2354-2359.
DOSTÁL, P., J. VOJTĚŠEK a V. BOBÁL. Simulation of the 2DOF nonlinear adaptive control of a chemical reactor. In: Proceeding of 25th European Conference on Modelling and Simulation, Krakow, Poland. 2011, s. 494-499.
DOSTÁL, P., M. KUBALČÍK, V. BOBÁL a J. VOJTĚŠEK. Nonlinear Adaptive Control of a Chemical Reactor. In: Proceeding of 19th Mediterranean Conference on Control and Automation,Corfu, Greece. 2011, s. 600-605.
SASTRY, S. Nonlinear Systems - Analysis, Stability and Control. London: Springer-Verlag, 1999.
