Course detail

Modelling and Control of Dynamic Systems

FSI-9IDSAcad. year: 2022/2023

Předmět je určen pro studenty se zájmem o mechatroniku.
Cílem je získání praktické zkušenosti s problematikou modelování dynamických systémů, identifikace parametrů z naměřených dat a moderních přístupů k návrhu a testování řídicích systémů.
Důraz je kladen na porozumění numerickým metodám implementovaným v simulačních nástrojích (MATLAB, Simulink, SimScape, SimMechanics)
a následnou práci v laboratoři s reálnými výukovými modely řízenými pomocí vstupně-výstupní karty MF624.
Klíčovou částí studia je realizace projektu, jehož zadání bude přizpůsobeno výchozím znalostem, tématu disertační práce a jiným odborným zájmům studenta.

Language of instruction

Czech, English

Mode of study

Not applicable.

Guarantor

doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D.

Department

Institute of Solid Mechanics, Mechatronics and Biomechanics (ÚMTMB)

Learning outcomes of the course unit

Studenti získají praktickou zkušenost s modelováním dynamických systémů v prostředí MATLAB, s měřením dat a řízením reálných výukových modelů v laboratoři. Podle zaměření individuálního projektu se dále do hloubky seznámí s konkrétními tématy v oblasti numerických metod, modelování, identifikace, filtrace a řízení.

Prerequisites

Schopnost programovat v prostředí MATLAB a/nebo ochota se to naučit. Základní znalosti z matematiky, numerické matematiky, předmětů mechaniky a ochota si potřebné vědomosti zopakovat.

Co-requisites

Not applicable.

Planned learning activities and teaching methods

Nejdůležitější částí výuky je samostudium doporučených materiálů. Na vybraná témata budou realizovány přednášky a workshopy v počítačové učebně.

Assesment methods and criteria linked to learning outcomes

Klíčovou částí hodnocení je projekt, jehož zadání bude přizpůsobeno výchozím znalostem, tématu disertační práce a jiným odborným zájmům studenta. Student vypracuje zprávu.

Course curriculum

Not applicable.

Work placements

Not applicable.

Aims

Předmět je určen pro studenty se zájmem o mechatroniku.
Cílem je získání praktické zkušenosti s problematikou modelování dynamických systémů, identifikace parametrů z naměřených dat a moderních přístupů k návrhu a testování řídicích systémů.
Důraz je kladen na porozumění numerickým metodám implementovaným v simulačních nástrojích (MATLAB, Simulink, SimScape, SimMechanics)
a následnou práci v laboratoři s reálnými výukovými modely řízenými pomocí vstupně-výstupní karty MF624.
Klíčovou částí studia je realizace projektu, jehož zadání bude přizpůsobeno výchozím znalostem, tématu disertační práce a jiným odborným zájmům studenta.

Specification of controlled education, way of implementation and compensation for absences

Nejdůležitější částí výuky je samostudium doporučených materiálů. Na vybraná témata budou realizovány přednášky a workshopy v počítačové učebně.

Recommended optional programme components

Not applicable.

Prerequisites and corequisites

Not applicable.

Basic literature

BOLTON, W. Mechatronics: Electronic Control Systems in Mechanical Engineering. Pearson Education, 1999. 372 p. ISBN: 9780582357051. (EN)
Dynamic Simulation of Electric Machinery Using Matlab Simulink, Prentice Hall, 1998 (EN)
Karban, P.: Výpočty a simulace v programech MATLAB a Simulink, cpress 2006 (CS)
NELLES, O. Nonlinear System Identification: From Classical Approaches to Neural Networks and Fuzzy Models. Springer, 2000-12-12. 814 p. ISBN: 9783540673699. (EN)
Valášek M. a kol.: Mechatronika, Vydavatelství ČVUT Praha, 1995 (CS)

Recommended reading

BOLTON, W. Mechatronics: Electronic Control Systems in Mechanical Engineering. Pearson Education, 1999. 372 p. ISBN: 9780582357051. (EN)
NELLES, O. Nonlinear System Identification: From Classical Approaches to Neural Networks and Fuzzy Models. Springer, 2000-12-12. 814 p. ISBN: 9783540673699.
Pelánek, R.: Modelování a simulace komplexních systémů, MUNI, 2011
Valášek M. a kol.: Mechatronika, Vydavatelství ČVUT Praha, 1995

Classification of course in study plans

  • Programme D-APM-K Doctoral 1 year of study, winter semester, recommended course
  • Programme D-APM-P Doctoral 1 year of study, winter semester, recommended course
  • Programme D-IME-K Doctoral 1 year of study, winter semester, recommended course
  • Programme D-IME-P Doctoral 1 year of study, winter semester, recommended course

Type of course unit

 

Lecture

20 hod., optionally

Teacher / Lecturer

doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D.

Syllabus

- Úvod do práce v prostředí MATLAB a Simulink.
- Zopakování numerických metod pro řešení soustav lineárních a nelineárních rovnic.
- Řešení obyčejné diferenciální rovnice (ODE) v MATLABu. Numerické metody integrace ODE. Řešiče ODE v MATLABu/Simulinku.
- Modelování spojitých a diskrétních systémů. Diskretizace. Lineární simulace v prostředí MATLAB.
- Identifikace dynamických systémů.
- Stavové řízení, stavový pozorovatel.
- Filtrace dat, Kalmanův filtr.
- Rychlé prototypování řídicích systémů.
- Vybrané metody nelineárního řízení (přímovazební řízení, kompenzace tření, zpětnovazební linearizace, SMC (klouzavé řízení)).
- Úvod do real-time simulací v mechatronice. Rychlé prototypování řídicích systémů, Hardware-In-the-Loop simulace.
- Automatické generování kódu ze Simulinku. Aplikace pro simulátory i embedded zařízení.
- HW a SW nástroje pro real-time simulace. Simulátory dSPACE. Platforma PXI.
- Práce v laboratoři s multifunkční kartou MF624.