Práce se zabývá dvoukolovými nestabilními systémy, které jsou založené na principu inverzního kyvadla. Obsahuje obecný popis těchto systémů a shrnuje důležité literární zdroje zabývající se danou problematikou. Dále se zabývá vytvořením matematického modelu konkrétního robota Inteco a jeho implementací do prostředí Matlab-Simulink. Navržené způsoby řízení jsou nejprve simulačně ověřeny a potom aplikovány na reálný systém. Konkrétně se jedná o PID, LQ a MPC regulátory. Závěr práce je věnován zhodnocení jednotlivých regulátorů na základě dosažených výsledků při řešení několika typových úloh souvisejících se stabilizací robota a sledováním definované trajektorie.
Anotace v angličtině
This diploma thesis deals with two-wheeled unstable models, which are based on the principle of inverse pendulum. It contains a general description of these systems and summarizes important literary sources dealing with this issue. It also deals with the development of a mathematical model for the specific Inteco robot and its implementation in the Matlab-Simulink environment. The proposed control methods are first verified by simulation means and then applied to the real Inteco system. More specifically, PID, LQ and MPC controllers were tested. The conclusion of the work is devoted to the evaluation of individual controllers based on the results achieved in solving several defined tasks related to stabilization and trajectory tracking.
Klíčová slova
dvoukolový robot, nestabilní systém, inverzní kyvadlo, matematický model, LQ řízení, MPC řízení, Inteco, Matlab, Simulink, nepřímý návrh regulátoru
Práce se zabývá dvoukolovými nestabilními systémy, které jsou založené na principu inverzního kyvadla. Obsahuje obecný popis těchto systémů a shrnuje důležité literární zdroje zabývající se danou problematikou. Dále se zabývá vytvořením matematického modelu konkrétního robota Inteco a jeho implementací do prostředí Matlab-Simulink. Navržené způsoby řízení jsou nejprve simulačně ověřeny a potom aplikovány na reálný systém. Konkrétně se jedná o PID, LQ a MPC regulátory. Závěr práce je věnován zhodnocení jednotlivých regulátorů na základě dosažených výsledků při řešení několika typových úloh souvisejících se stabilizací robota a sledováním definované trajektorie.
Anotace v angličtině
This diploma thesis deals with two-wheeled unstable models, which are based on the principle of inverse pendulum. It contains a general description of these systems and summarizes important literary sources dealing with this issue. It also deals with the development of a mathematical model for the specific Inteco robot and its implementation in the Matlab-Simulink environment. The proposed control methods are first verified by simulation means and then applied to the real Inteco system. More specifically, PID, LQ and MPC controllers were tested. The conclusion of the work is devoted to the evaluation of individual controllers based on the results achieved in solving several defined tasks related to stabilization and trajectory tracking.
Klíčová slova
dvoukolový robot, nestabilní systém, inverzní kyvadlo, matematický model, LQ řízení, MPC řízení, Inteco, Matlab, Simulink, nepřímý návrh regulátoru
KNAPIK, D., K. KOLEK, M. ROSOL a A. TURNAU. Autonomous, reconfigurable mobile vehicle with rapid control prototyping functionality. IFAC-PapersOnLine. 2019, 52(8), 13-18.
BOBÁL, V. Identifikace systémů. Zlín: UTB ve Zlíně, Fakulta aplikované informatiky, 2009.
DOSTÁL, P.; MATUŠŮ, R. Stavová a algebraická teorie řízení. Zlín: UTB ve Zlíně, Fakulta aplikované informatiky, 2010.
BALÁTĚ, J. Automatické řízení. Praha: BEN - technická literatura, 2003.
WELLSTEAD, P. Introduction to Physical Modelling. London: Academic Press Ltd, 2000.
SKOGESTAD, S.; POSTLETHWAITE, I. Multivariable Feedback Control: Analysis and Design. Chichester: Wiley, 2005.
KNAPIK, D., K. KOLEK, M. ROSOL a A. TURNAU. Autonomous, reconfigurable mobile vehicle with rapid control prototyping functionality. IFAC-PapersOnLine. 2019, 52(8), 13-18.
BOBÁL, V. Identifikace systémů. Zlín: UTB ve Zlíně, Fakulta aplikované informatiky, 2009.
DOSTÁL, P.; MATUŠŮ, R. Stavová a algebraická teorie řízení. Zlín: UTB ve Zlíně, Fakulta aplikované informatiky, 2010.
BALÁTĚ, J. Automatické řízení. Praha: BEN - technická literatura, 2003.
WELLSTEAD, P. Introduction to Physical Modelling. London: Academic Press Ltd, 2000.
SKOGESTAD, S.; POSTLETHWAITE, I. Multivariable Feedback Control: Analysis and Design. Chichester: Wiley, 2005.
Přílohy volně vložené
1 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 výborné úrovni, student dokázal vystihnout klíčové body práce. Součástí prezentace byla ukázka formou videonahrávky. 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) Doc. Úředníček: Jaký senzorický systém byl použit?
2) Prof. Ošmera: Proč jste nezvolil možnost použití fuzzy regulátoru?
3) Prof. Ošmera: Jakou jste použil optimalizaci při návrhu PSD regulátoru?
4) Prof. Víteček: Proč jste nepoužil metodu přímo určenou pro nelineární řízení?
Na kladené dotazy diplomant reagoval na výborné úrovni.