Cílem diplomové práce je vytvoření modelu laboratorní soustavy "CE108 spřažené servomotory" v prostředí Matlab/Simulink a návrh regulátoru pro tuto soustavu. Soustava je tvořena pružným nekonečným pásem nataženým přes 3 kladky, z nichž 2 jsou spojeny se servomotory a třetí se volně otáčí na výkyvném rameni. Jedná se o nelineární soustavu o dvou vstupech (řídicí napětí servomotorů) a dvou výstupech (otáčky třetí kladky a výchylka kyvného ramene). Významným zdrojem nelinearity, který je do modelu též zahrnut, je prokluz pásu na kladkách. Model je vytvořen na základě matematicko-fyzikální analýzy uvedené soustavy a upřesněn měřením na reálném systému. Pro model jsou navrženy vhodné řídicí algoritmy, které jsou poté použity na reálné soustavě.
Anotace v angličtině
The goal of the Thesis is to create a model laboratory system "CE108 - coupled drives" in Matlab / Simulink and to design a controller for this system. The system consists of a flexible endless belt taut over three rollers, two of them are associated with servomotors and the third one rotates freely on the swing arm. This system is a non-linear system of two inputs (control voltage of the servomotors) and two outputs (speed of the third deflection pulleys and swing of the arm). An important source of non-linearity, which is also included in the model, is slipping of the belt on the pulleys. The model is created on the basis of first principle modelling of the system and specified by measurements on a real system. Suitable control algorithms are designed for the model and are verified on the real-time system.
Klíčová slova
CE108, spřažené servomotory, Matlab, modelování, nelineární model, MIMO, řízení systémů
Klíčová slova v angličtině
CE108, coupled drives, Matlab, modelling, non-linear model, MIMO, control systems.
Rozsah průvodní práce
102 s. (98 481 znaků)
Jazyk
CZ
Anotace
Cílem diplomové práce je vytvoření modelu laboratorní soustavy "CE108 spřažené servomotory" v prostředí Matlab/Simulink a návrh regulátoru pro tuto soustavu. Soustava je tvořena pružným nekonečným pásem nataženým přes 3 kladky, z nichž 2 jsou spojeny se servomotory a třetí se volně otáčí na výkyvném rameni. Jedná se o nelineární soustavu o dvou vstupech (řídicí napětí servomotorů) a dvou výstupech (otáčky třetí kladky a výchylka kyvného ramene). Významným zdrojem nelinearity, který je do modelu též zahrnut, je prokluz pásu na kladkách. Model je vytvořen na základě matematicko-fyzikální analýzy uvedené soustavy a upřesněn měřením na reálném systému. Pro model jsou navrženy vhodné řídicí algoritmy, které jsou poté použity na reálné soustavě.
Anotace v angličtině
The goal of the Thesis is to create a model laboratory system "CE108 - coupled drives" in Matlab / Simulink and to design a controller for this system. The system consists of a flexible endless belt taut over three rollers, two of them are associated with servomotors and the third one rotates freely on the swing arm. This system is a non-linear system of two inputs (control voltage of the servomotors) and two outputs (speed of the third deflection pulleys and swing of the arm). An important source of non-linearity, which is also included in the model, is slipping of the belt on the pulleys. The model is created on the basis of first principle modelling of the system and specified by measurements on a real system. Suitable control algorithms are designed for the model and are verified on the real-time system.
Klíčová slova
CE108, spřažené servomotory, Matlab, modelování, nelineární model, MIMO, řízení systémů
Klíčová slova v angličtině
CE108, coupled drives, Matlab, modelling, non-linear model, MIMO, control systems.
Zásady pro vypracování
Stručně popište principy používané při modelování dynamických soustav na základě jejich matematicko-fyzikální analýzy.
Popište laboratorní soustavu "CE108 Coupled Drives apparatus" a uveďte její základní charakteristiky.
Na základě literární rešerše a matematicko-fyzikální analýzy vytvořte nelineární model soustavy "CE108 Coupled Drives apparatus".
Na základě experimentů na reálné laboratorní soustavě upřesněte vytvořený model a identifikujte jeho parametry.
Stručně popište prostředí MATLAB / Simulink a realizujte v něm nelineární model. Srovnejte chování modelu s reálnou soustavou.
Použijte vytvořený model pro návrh a verifikaci regulačních algoritmů.
Srovnejte chování navržených regulátorů při regulaci modelu a reálné soustavy.
Zásady pro vypracování
Stručně popište principy používané při modelování dynamických soustav na základě jejich matematicko-fyzikální analýzy.
Popište laboratorní soustavu "CE108 Coupled Drives apparatus" a uveďte její základní charakteristiky.
Na základě literární rešerše a matematicko-fyzikální analýzy vytvořte nelineární model soustavy "CE108 Coupled Drives apparatus".
Na základě experimentů na reálné laboratorní soustavě upřesněte vytvořený model a identifikujte jeho parametry.
Stručně popište prostředí MATLAB / Simulink a realizujte v něm nelineární model. Srovnejte chování modelu s reálnou soustavou.
Použijte vytvořený model pro návrh a verifikaci regulačních algoritmů.
Srovnejte chování navržených regulátorů při regulaci modelu a reálné soustavy.
Seznam doporučené literatury
NOSKIEVIČ, Petr. Modelování a identifikace systémů. Ostrava: Montanex, 1999, 276 s. ISBN 80-7225-030-2.
MIKLEŠ, Ján a Miroslav FIKAR. Process modelling, identification, and control. Berlin: Springer, 2007, xxiv, 480 s. ISBN 978-3-540-71969-4. Dostupné také z: http://www.loc.gov/catdir/enhancements/fy0825/2007928498-t.html
CE108 Coupled Drives Aparatus. User\symbol{39}s Manual. Tequipment Limited, Nottingham, England, 1997.
LOVERA, Marco. Control-oriented modelling and identification: theory and practice. London, United Kingdom: Institution of Engineering and Technology, 2015, 1 online zdroj. ISBN 9781849196154. Dostupné také z: http://app.knovel.com/hotlink/toc/id:kpCOMITP02/controloriented_modelling_and_identification__theory_and_practice
BARNES, Belinda a Glenn R FULFORD. Mathematical modelling with case studies: a differential equation approach using Maple. London: Taylor \& Francis, 2002, xiv, 428. ISBN 0415298040.
BOBÁL, Vladimír. Identifikace systémů. Vyd. 1. Zlín: Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, 2009, 128 s. ISBN 978-80-7318-888-7. Dostupné také z: http://toc.nkp.cz/NKC/200912/contents/nkc20092011491_1.pdf
SUŠINA, Ondřej. Spřažené servomotory - statické a dynamické charakteristiky. Zlín, 2006. Bakalářská práce. Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně. Vedoucí práce Ing. František Gazdoš, Ph.D.
Seznam doporučené literatury
NOSKIEVIČ, Petr. Modelování a identifikace systémů. Ostrava: Montanex, 1999, 276 s. ISBN 80-7225-030-2.
MIKLEŠ, Ján a Miroslav FIKAR. Process modelling, identification, and control. Berlin: Springer, 2007, xxiv, 480 s. ISBN 978-3-540-71969-4. Dostupné také z: http://www.loc.gov/catdir/enhancements/fy0825/2007928498-t.html
CE108 Coupled Drives Aparatus. User\symbol{39}s Manual. Tequipment Limited, Nottingham, England, 1997.
LOVERA, Marco. Control-oriented modelling and identification: theory and practice. London, United Kingdom: Institution of Engineering and Technology, 2015, 1 online zdroj. ISBN 9781849196154. Dostupné také z: http://app.knovel.com/hotlink/toc/id:kpCOMITP02/controloriented_modelling_and_identification__theory_and_practice
BARNES, Belinda a Glenn R FULFORD. Mathematical modelling with case studies: a differential equation approach using Maple. London: Taylor \& Francis, 2002, xiv, 428. ISBN 0415298040.
BOBÁL, Vladimír. Identifikace systémů. Vyd. 1. Zlín: Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, 2009, 128 s. ISBN 978-80-7318-888-7. Dostupné také z: http://toc.nkp.cz/NKC/200912/contents/nkc20092011491_1.pdf
SUŠINA, Ondřej. Spřažené servomotory - statické a dynamické charakteristiky. Zlín, 2006. Bakalářská práce. Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně. Vedoucí práce Ing. František Gazdoš, Ph.D.
Přílohy volně vložené
CD ROM
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ne
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Diplomant odprezentoval před komisí hlavní cíle a výsledky své diplomové práce. Prezentace jako celek byla zpracována na velmi dobré úrovni, student dokázal vystihnout klíčové body práce. Následně byl student seznámen s posudky vedoucího a oponenta diplomové práce. Diplomant postupně odpověděl na otázky oponenta práce.
Komise vznesla k obhajobě následující dotazy:
1) Prof. Pokorný: Na základě jakého přístupu jste prováděl syntézu regulátoru?
2) Prof. Pokorný: Existují ještě nějaké jiné přístupy pro syntézu modelů?
3) Prof. Víteček: Zkoušel jste i decentralizované řízení bez rozvazbení?
4) Prof. Víteček: Nezkoušel jste navrhnout nelineární řízení?
Na kladené dotazy diplomant reagoval pohotově bez známek zaváhání.