Irányításelmélet
A tantárgy célja a rendszerelmélet és az irányítástechnika modern irányzatainak bemutatása.
Elősegíti bizonyos problémák tudományos igényességű, mérnöki megközelítését, a mérnöki problémamegoldási készség fejlesztését.
Tervezett heti menetrend:
- Fizikai rendszerek modellezése másodrendű, állandó együtthatós
differenciálegyenletekkel. Az egyenlet típusai: homogén/inhomogén. Kezdeti
értékek. Megoldások. Példák (definíció nélkül) a megoldás instabilitása.
Gerjesztés.
- Jelek, input-output rendszerek. Laplace-transzformáció és
tulajdonságai. Rendszer leírása differenciálegyenlettel, illetve ennek Laplace-transzformáltjával. Átviteli függvény. Példák.
- Áttérés n-edrendű differenciálegyenletről n db egyenletből álló
differenciálegyenlet-rendszerre. Az állapottér modell. Mátrixműveletek ismétlése. Mátrix exponenciális függvénye. Az állapottér modell
nem-egyértelműsége. Megfigyelhetőség, irányíthatóság. Átviteli függvény
az állapottér modellből.
- Az állapotegyenlet megoldása. Stabilitás, kapcsolat
a differenciálegyenlet megoldásával. Output visszacsatolás, állapot
visszacsatolás.
- Teljes állapotvisszacsatolás. Pólusáthelyezéses szabályozás (SISO
LTI) és tulajdonságai. BIBO és aszimptotikus stabilitás. Példák.
- Lineáris kvadratikus (LQ) irányítás és tulajdonságai. Példák.
- Modellalkotás. Rendszerek állapottér alapú modellezése. A nemlineáris állapotegyenlet felírása. Munkapont. Munkaponti linearizálás. Példák.
- Rendszeridentifikáció. Paraméterbecslési módszerek. Példák.
- MIMO rendszerek állapotvisszacsatolással történő irányítása. Luenberger-féle normálalak. MIMO pólusáthelyezés. Állapotmegfigyelő. Példák.
- Kálmán-szűrés. A szűrő alapgondolata és kiterjesztései. Példák.
- Bevezetés az optimális irányítások elméletébe. Az optimális irányítás alapfeladata. Költség, korlátozás. Variációs feladat. Funkcionál. Lagrange-függvény, Hamilton-függvény. Pontrjagin-elv.
- Bevezetés a nemlineáris irányítások elméletébe. Stabilitás. Ljapunov módszere. La-Salle-tétel. Néhány tipikus nemlineáris szabályozási elv alapgondolata (csúszómód szabályozás, visszalépéses technika, bemenet/kimenet linearizálás).
- Kitekintés: új irányzatok és trendek.
Ajánlott irodalom:
- Lantos Béla, Irányítási rendszerek elmélete és tervezése I, II, Akadémiai Kiadó, Budapest, 2016, online elérhető (kapcsolódó részek)
- Lantos B.-Márton L.: Nonlinear Control of Vehicles and Robots. Springer, 2011
- Keviczky László, Szabályozástechnika, Universitas-Győr Kht, Győr, 2006.
- Bokor József, Gáspár Péter, Irányítástechnika járműdinamikai alkalmazásokkal, TypoTex, 2008.
- Bokor József, Irányítástechnika gyakorlatok, Typotex, 2013.
- Hangos Katalin, Bokor József, Szederkényi Gábor, Computer Controlled Systems, Veszprémi Egyetemi Kiadó, 2002.