Diplomová práce se zabývá identifikací laboratorního modelu CE 151 ? kulička na ploše a implementací vybraných algoritmů řízení. Pro regulaci polohy kuličky je použito stavové řízení, konkrétně metoda přiřazení pólů a LQ řízení. Za tímto účelem byl aplikován Luenbergerův rekonstruktor stavu. Dále jsou využívány polynomiální metody pro 2 základní konfigurace řízení ? 1DoF a 2DoF. Poslední část práce je věnována tvorbě grafického uživatelského rozhraní v programu MATLAB, které umožňuje jednoduše a přehledně experimentovat s uvedeným modelem a to jak simulačně, tak v reálném čase.
Annotation in English
This thesis deals with identification of the Ball & Plate apparatus CE 151 and implementation of selected control algorithms. For the control of ball position state feedback control is used, namely the pole placement method and LQ control. For this purpose Luenberger observer was utilized. Further, polynomial methods in the 1DoF and 2DoF control configurations are also exploited. The last part is dedicated to the development of simple graphical user interface in MATLAB to enable easy and user friendly environment for both simulation and real-time experiments with the apparatus.
Keywords
kulička na ploše, CE 151, identifikace, řízení, stavový přístup, polynomiální přístup, metoda přiřazení pólů, LQ řízení, Luenbergerův pozorovatel stavu, MATLAB
Keywords in English
Ball & Plate apparatus, CE 151, identification, control, state-space approach, polynomial methods, pole placement, LQ control, Luenberger observer, MATLAB
Length of the covering note
68
Language
CZ
Annotation
Diplomová práce se zabývá identifikací laboratorního modelu CE 151 ? kulička na ploše a implementací vybraných algoritmů řízení. Pro regulaci polohy kuličky je použito stavové řízení, konkrétně metoda přiřazení pólů a LQ řízení. Za tímto účelem byl aplikován Luenbergerův rekonstruktor stavu. Dále jsou využívány polynomiální metody pro 2 základní konfigurace řízení ? 1DoF a 2DoF. Poslední část práce je věnována tvorbě grafického uživatelského rozhraní v programu MATLAB, které umožňuje jednoduše a přehledně experimentovat s uvedeným modelem a to jak simulačně, tak v reálném čase.
Annotation in English
This thesis deals with identification of the Ball & Plate apparatus CE 151 and implementation of selected control algorithms. For the control of ball position state feedback control is used, namely the pole placement method and LQ control. For this purpose Luenberger observer was utilized. Further, polynomial methods in the 1DoF and 2DoF control configurations are also exploited. The last part is dedicated to the development of simple graphical user interface in MATLAB to enable easy and user friendly environment for both simulation and real-time experiments with the apparatus.
Keywords
kulička na ploše, CE 151, identifikace, řízení, stavový přístup, polynomiální přístup, metoda přiřazení pólů, LQ řízení, Luenbergerův pozorovatel stavu, MATLAB
Keywords in English
Ball & Plate apparatus, CE 151, identification, control, state-space approach, polynomial methods, pole placement, LQ control, Luenberger observer, MATLAB
Research Plan
Vypracujte literární rešerši na dané téma.
Popište laboratorní model CE 151 - kulička na ploše.
Uveďte zjednodušený matematický model tohoto systému jak ve stavovém, tak i přenosovém vyjádření.
Navrhněte a realizujte vhodné algoritmy mnohorozměrového řízení pro tento systém pomocí stavového i přenosového přístupu.
Pro tyto účely vytvořte v prostředí MATLAB/Simulink jednoduché GUI umožňující přehledným způsobem provádět simulační i reálné experimenty s uvedeným modelem.
Dosažené výsledky řízení přehledně srovnejte a zhodnoťte.
Research Plan
Vypracujte literární rešerši na dané téma.
Popište laboratorní model CE 151 - kulička na ploše.
Uveďte zjednodušený matematický model tohoto systému jak ve stavovém, tak i přenosovém vyjádření.
Navrhněte a realizujte vhodné algoritmy mnohorozměrového řízení pro tento systém pomocí stavového i přenosového přístupu.
Pro tyto účely vytvořte v prostředí MATLAB/Simulink jednoduché GUI umožňující přehledným způsobem provádět simulační i reálné experimenty s uvedeným modelem.
Dosažené výsledky řízení přehledně srovnejte a zhodnoťte.
Recommended resources
CE 151 Ball and Plate Apparatus. Technical & Educational manual. Praha: Humusoft s.r.o., 2006.
ŠTOLFA, Michal. Návrh a realizace vybraných algoritmů řízení pro laboratorní model kulička na ploše. Ostrava, 2005. Diplomová práce na FS VŠB Technické Univerzity Ostrava.
KIRCHNER, Miroslav. Laboratorní model CE 151 - kulička na ploše. Zlín, 2011. Diplomová práce na Fakultě aplikované informatiky UTB ve Zlíně.
DOSTÁL, Petr; MATUŠŮ, Radek. Stavová a algebraická teorie řízení. Zlín: UTB ve Zlíně, Fakulta aplikované informatiky, 2010. ISBN 978-80-7318-991-4.
BALÁTĚ, Jaroslav. Automatické řízení. Praha: BEN-technická literatura, 2003. ISBN 80-7300-020-2.
SKOGESTAD, Sigurd; POSTLETHWAITE, Ian. Multivariable Feedback Control: Analysis and Design. Chichester: Wiley, 2005. ISBN 0-470-01168-8.
ZAPLATÍLEK, Karel; DOŇAR, Bohuslav. MATLAB - tvorba uživatelských aplikací. Praha: BEN - Technická literatura, 2004. ISBN 80-7300-133-0.
Recommended resources
CE 151 Ball and Plate Apparatus. Technical & Educational manual. Praha: Humusoft s.r.o., 2006.
ŠTOLFA, Michal. Návrh a realizace vybraných algoritmů řízení pro laboratorní model kulička na ploše. Ostrava, 2005. Diplomová práce na FS VŠB Technické Univerzity Ostrava.
KIRCHNER, Miroslav. Laboratorní model CE 151 - kulička na ploše. Zlín, 2011. Diplomová práce na Fakultě aplikované informatiky UTB ve Zlíně.
DOSTÁL, Petr; MATUŠŮ, Radek. Stavová a algebraická teorie řízení. Zlín: UTB ve Zlíně, Fakulta aplikované informatiky, 2010. ISBN 978-80-7318-991-4.
BALÁTĚ, Jaroslav. Automatické řízení. Praha: BEN-technická literatura, 2003. ISBN 80-7300-020-2.
SKOGESTAD, Sigurd; POSTLETHWAITE, Ian. Multivariable Feedback Control: Analysis and Design. Chichester: Wiley, 2005. ISBN 0-470-01168-8.
ZAPLATÍLEK, Karel; DOŇAR, Bohuslav. MATLAB - tvorba uživatelských aplikací. Praha: BEN - Technická literatura, 2004. ISBN 80-7300-133-0.
