BME VIK - Nemlineáris irányítási rendszerek

magyar nyelvű adatlap

vissza a tantárgylistához nyomtatható verzió

Nemlineáris irányítási rendszerek

A tantárgy angol neve: Nonlinear Control Systems

Adatlap utolsó módosítása: 2009. október 30.

Tantárgy lejárati dátuma: 2012. július 2.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Mérnök Informatikus Szak

Villamosmérnöki Szak

Szabadon választható tárgy

Tantárgykód	Szemeszter	Követelmények	Kredit	Tantárgyfélév
VIIIJV24		4/0/0/v	4

3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Kiss Bálint,

A tantárgy tanszéki weboldala http://edu.iit.bme.hu

4. A tantárgy előadója

Név:	Beosztás:	Tanszék, Intézet:
Dr. Kiss Bálint	docens	Irányítástechnika és Informatika Tanszék
Dr. Harmati István	docens	Irányítástechnika és Informatika Tanszék

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Lineáris algebra, analízis, lineáris szabályozástechnika

6. Előtanulmányi rend

Kötelező:

NEM ( TárgyTeljesítve("BMEVIIIAV24") )

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

Ajánlott:

Szabályozástechnika

A tantárgyat nem vehetik fel azok, akik már előzőleg teljesítették a VIIIAV24 (Nemlineáris irányítási rendszerek) tantárgyat.

7. A tantárgy célkitűzése A lineáris szabályozástechnikában megismert módszerek általánosítása és kiterjesztése egyes, gyakorlati jelentőséggel is bíró nemlineáris dinamikus rendszerek esetében. A szükséges differenciálgeometriai eszköztár elsajátítása. Szintén cél, hogy a hallgatók megismerjék az ipari és akadémiai kutatások során a nemlineáris rendszer irányításához szükséges összetettebb szabályozási algoritmusok implementálásához szükséges eszközöket és technológiákat.

8. A tantárgy részletes tematikája

Alapfogalmak. Sokaságok, vektormezők, kovektormezők, műveletek vektormezőkkel (Lie derivált, Lie zárójel) disztribúciók, involutivitás, Frobenius tétele, részsokaságok, Lie algebra, nilpotencia, Cambell-Baker-Haussdorff formula, Philip Hall bázisok és koordináták. A fogalmak geometriai interpretációja és illusztrálása, a számítások szimbolikus elvégzsének eszközei, példák. (3 hét)
Nemlineáris dinamikus rendszerek osztályozásai. Sodrásos és sodrásmentes rendszerek, rétegezett rendszerek, passzív rendszerek példák. Kapcsolat a lineáris rendszerekkel. Analízis: irányíthatóság és megfigyelhetőség, stabilitás, relatív fokszám és relatív fokszám vektor. (1,5 hét)
Ekvivalencia lineáris rendszerekkel, Lie-Backlund ekvivalencia. Linearizálás állapot-visszacsatolással, egy bemenetű és több bemenetű rendszerek esetében (flat rendszerek osztálya), a linearizálhatóség szükséges és elégséges feltételei, példák (robotikai alkalmazások, alulirányított mechatronikai rendszerek). (1,5 hét)
Pályatervezés sodrásmentes rendszerek (mobilis robotok) esetében. Pályatervezés szakaszosan konstans bemenetekkel (Lafferriere-Sussmann algoritmus), pályatervezés nagyfrekvenciás bemenetekkel (Sussmann-Liu algoritmus), pályatervezés periodikus bemenetekkel (Murray-Sastry algoritmus), kapcsolat az optimális irányításokkal. (3 hét)
Pályatervezés sodrásos és rétegezett rendszerek (például lépegető robotok) esetében. Pályatervezés a flat kimenet változóiban (példa: tehermozgató berendezések, daruk irányítása), pályatervezés sztochasztikus kereséssel. (2 hét)
Pályakövetés. Linearizáló állapot-visszacsatoláson és Ljapunov módszerén alapuló technikák bemutatása egyes rendszerosztályokra és példarendszerekre. (1 hét)
Esettanulmány 1. Pályatervezési algoritmusok vizsgálata Matlab-Simulink környezetben a szimbolikus toolbox használatával (1 hét)
Esettanulmány 2. Pályatervezési és szabályozási algoritmusok implementálása gyors prototípustervező eszközökkel. Irányítandó szakasz: invertált inga és/vagy hullámhajtómű. (1 hét)

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) előadás, alkalmanként példamegoldás

10. Követelmények

Szorgalmi időszakban: 1 db házi feladat (beadási határidő: 12. oktatási hét). A házi feladat beadása személyesen történik a kiadott feladat megoldásának előadás formájában történő ismertetésével és a megoldás írásos dokumentációjának feltöltésével a tanszék Oktatási Portáljára. Amennyiben szükséges, a dokumentáció részét képezhetik a szükséges programkódok is.

Vizsgaidőszakban: vizsga (a vizsgakérdések felsorolása a tárgy honlapján a hallgatók rendelkezésre áll)

11. Pótlási lehetőségek A házi feladat pótlólagos leadása a pótlási héten egy előre definiált időpontban megkísérelhető.

12. Konzultációs lehetőségek Igény szerint, a hallgatókkal egyeztetett időpontban, vagy az oktatók fogadó órájában egyénileg.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

Alberto Isidori. Nonlinear Control Systems. Third Edition. Springer 1995.

A.M. Bloch. Nonholonomic Mechanics and Control. Springer 2003.

Shankar Sastry. Nonlinear systems. Analysis, Stability, and Control. Springer 1999.

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra	56
Félévközi készülés órákra	10
Néhány, a félév során használt program felhasználói ismereteinek önálló elsajátítása	10
Házi feladat elkészítése	20
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása	4
Vizsgafelkészülés	20
Összesen	120

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:	Beosztás:	Tanszék, Intézet
Dr. Kiss Bálint	docens	Irányítástechnika és Informatika Tanszék
Dr. Harmati István	docens	Irányítástechnika és Informatika Tanszék

Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

Nemlineáris irányítási rendszerek