Diplomová práce se zabývá řízením lineárních spojitých dynamických systémů s dopravním zpožděním. Byly popsány, ověřeny a srovnány dvě různé skupiny metod řízení. První skupina zobecňuje aproximaci dopravního zpoždění. Návrh regulátorů je založen na algebraické metodě, která spočívá v řešení polynomiálních diofantických rovnic. V diplomové práci jsou uvedeny obecné postupy pro návrh regulátoru v 2DOF konfiguraci systému řízení a vztahy pro výpočet parametrů regulátorů. Druhou skupinou jsou návrhy regulátorů založené na principu Smithova prediktoru. Jedná se o modifikace Smithova prediktoru a model IMC (řízení s vnitřním modelem).
Byl vypracován programový systém v prostředí MATLAB pro automatický návrh a simulaci uvedených metodik.
Annotation in English
This Master Thesis deals with linear joint dynamic system management with time delay. I have described, verified and compared two different groups of management methods. The first group generalizes the approximation of time delay. Regulator scheme is based on algebraic method that results from polynomial diofantic quadratics solution. There are also stated basic procedures of regulator scheme in 2DOF configuration of management system and relations used for regulator parameters calculation. The second group consists of regulator schemes that are based on the principle of the Smith predictor. Said in details, these are modifications of the Smith predictor and IMC model (internal model controller).
There has also been worked out the programming system in MATLAB environment dedicated to automatic schemes and simulation of stated procedures.
Keywords
dopravní zpoždění, aproximace dopravního zpoždění, Smithův prediktor a jeho modifikace, polynomiální metoda.
Keywords in English
time delay, time delay approximation, Smith predictor and its modification,
polynomial method.
Length of the covering note
116 s.
Language
CZ
Annotation
Diplomová práce se zabývá řízením lineárních spojitých dynamických systémů s dopravním zpožděním. Byly popsány, ověřeny a srovnány dvě různé skupiny metod řízení. První skupina zobecňuje aproximaci dopravního zpoždění. Návrh regulátorů je založen na algebraické metodě, která spočívá v řešení polynomiálních diofantických rovnic. V diplomové práci jsou uvedeny obecné postupy pro návrh regulátoru v 2DOF konfiguraci systému řízení a vztahy pro výpočet parametrů regulátorů. Druhou skupinou jsou návrhy regulátorů založené na principu Smithova prediktoru. Jedná se o modifikace Smithova prediktoru a model IMC (řízení s vnitřním modelem).
Byl vypracován programový systém v prostředí MATLAB pro automatický návrh a simulaci uvedených metodik.
Annotation in English
This Master Thesis deals with linear joint dynamic system management with time delay. I have described, verified and compared two different groups of management methods. The first group generalizes the approximation of time delay. Regulator scheme is based on algebraic method that results from polynomial diofantic quadratics solution. There are also stated basic procedures of regulator scheme in 2DOF configuration of management system and relations used for regulator parameters calculation. The second group consists of regulator schemes that are based on the principle of the Smith predictor. Said in details, these are modifications of the Smith predictor and IMC model (internal model controller).
There has also been worked out the programming system in MATLAB environment dedicated to automatic schemes and simulation of stated procedures.
Keywords
dopravní zpoždění, aproximace dopravního zpoždění, Smithův prediktor a jeho modifikace, polynomiální metoda.
Keywords in English
time delay, time delay approximation, Smith predictor and its modification,
polynomial method.
Research Plan
1. Objasněte pojem dopravní zpoždění a vysvětlete jeho vliv na chování systémů.
2. Proveďte obecnou úvahu o aplikaci Smithova prediktoru při řízení systémů s dopravním zpožděním.
3. Uveďte některé modifikace Smithova prediktoru vhodné pro řízení nestabilních a integračních systémů s dopravním zpožděním.
4. Popište princip použití aproximací dopravního zpoždění.
5. Vysvětlete použití metody Internal model control (IMC) pro řízení systémů s dopravním zpožděním.
6. Dosažené výsledky ověřte simulacemi v prostředí Matlab-Simulink a porovnejte.
Research Plan
1. Objasněte pojem dopravní zpoždění a vysvětlete jeho vliv na chování systémů.
2. Proveďte obecnou úvahu o aplikaci Smithova prediktoru při řízení systémů s dopravním zpožděním.
3. Uveďte některé modifikace Smithova prediktoru vhodné pro řízení nestabilních a integračních systémů s dopravním zpožděním.
4. Popište princip použití aproximací dopravního zpoždění.
5. Vysvětlete použití metody Internal model control (IMC) pro řízení systémů s dopravním zpožděním.
6. Dosažené výsledky ověřte simulacemi v prostředí Matlab-Simulink a porovnejte.
Recommended resources
[1] Dostál, P., Bobál, V., Gazdoš, F.: Design of controllers for unstable time delay systems using polynomial method. In: 11th IEEE Mediterranean Conference on Control and Automation MED 2003, Rhodes, Greece, CD-ROM, 2003
[2] Bobál, V., Böhm, J., Prokop, R., Fessl, J.: Praktické aspekty samočinně se nastavujících regulátorů: algoritmy a implementace. VUTIUM, Brno, 1999
[3] Balátě, J.: Automatické řízení. BEN, Praha, 2003
[4] Morávka, J.: Bodové aproximace přenosu dopravního zpoždění. In: XXI. Seminář ASŘ 98, Ostrava, Česká Republika, na Internetu, 1998
[5] Dostál, P., Bobál, V., Sysel, M.: Design of controllers for integrating and unstable time delay systems using polynomial method. In: American Control Conference ECC 01, Anchorage, Alaska, USA, pp. 2773-2778, 2002
[6] Morari, M., Zafiriou, E.: Robust Process Control (Prentice Hall, Englewood Cliffs, NY, 1989)
[7] Majhi, S., Atherton, D.P.: A new Smith Predictor and Controller for Unstable and Integrating Processes with Time Delay, IEEE Conf. on Decision and Control, 1998, 1341-1345
[8] Liu, T., Cai, Y.Z., Gu, D.Y., Zhang, W.D.: New modified Smith predictor schneme for integrating and unstable processes with time delay, IEEE Proc. Control Theory Appl., 152(2), 2005, 238-246
[9] Lu,X., Yang, Y.S., Wang, Q.G., Zheng, W.X.: A double two-degree-of-freedom control scheme for improved control of unstable delay processes, Journal of Process Control, 15(5), 2005, 605-614
Recommended resources
[1] Dostál, P., Bobál, V., Gazdoš, F.: Design of controllers for unstable time delay systems using polynomial method. In: 11th IEEE Mediterranean Conference on Control and Automation MED 2003, Rhodes, Greece, CD-ROM, 2003
[2] Bobál, V., Böhm, J., Prokop, R., Fessl, J.: Praktické aspekty samočinně se nastavujících regulátorů: algoritmy a implementace. VUTIUM, Brno, 1999
[3] Balátě, J.: Automatické řízení. BEN, Praha, 2003
[4] Morávka, J.: Bodové aproximace přenosu dopravního zpoždění. In: XXI. Seminář ASŘ 98, Ostrava, Česká Republika, na Internetu, 1998
[5] Dostál, P., Bobál, V., Sysel, M.: Design of controllers for integrating and unstable time delay systems using polynomial method. In: American Control Conference ECC 01, Anchorage, Alaska, USA, pp. 2773-2778, 2002
[6] Morari, M., Zafiriou, E.: Robust Process Control (Prentice Hall, Englewood Cliffs, NY, 1989)
[7] Majhi, S., Atherton, D.P.: A new Smith Predictor and Controller for Unstable and Integrating Processes with Time Delay, IEEE Conf. on Decision and Control, 1998, 1341-1345
[8] Liu, T., Cai, Y.Z., Gu, D.Y., Zhang, W.D.: New modified Smith predictor schneme for integrating and unstable processes with time delay, IEEE Proc. Control Theory Appl., 152(2), 2005, 238-246
[9] Lu,X., Yang, Y.S., Wang, Q.G., Zheng, W.X.: A double two-degree-of-freedom control scheme for improved control of unstable delay processes, Journal of Process Control, 15(5), 2005, 605-614
