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:

  1. Fizikai rendszerek modellezése másodrendű, állandó együtthatós differenciálegyenletekkel. Az egyenlet típusai: homogén/inhomogén. Kezdeti értékek. Megoldások. Példák (definíció nélkül) a megoldás instabilitása. Gerjesztés.

  2. Jelek, input-output rendszerek. Laplace-transzformáció és tulajdonságai. Rendszer leírása differenciálegyenlettel, illetve ennek Laplace-transzformáltjával. Átviteli függvény. Példák.

  3. 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.

  4. Az állapotegyenlet megoldása. Stabilitás, kapcsolat a differenciálegyenlet megoldásával. Output visszacsatolás, állapot visszacsatolás.

  5. Teljes állapotvisszacsatolás. Pólusáthelyezéses szabályozás (SISO LTI) és tulajdonságai. BIBO és aszimptotikus stabilitás. Példák.

  6. Lineáris kvadratikus (LQ) irányítás és tulajdonságai. Példák.

  7. Modellalkotás. Rendszerek állapottér alapú modellezése. A nemlineáris állapotegyenlet felírása. Munkapont. Munkaponti linearizálás. Példák.

  8. Rendszeridentifikáció. Paraméterbecslési módszerek. Példák.

  9. MIMO rendszerek állapotvisszacsatolással történő irányítása. Luenberger-féle normálalak. MIMO pólusáthelyezés. Állapotmegfigyelő. Példák.

  10. Kálmán-szűrés. A szűrő alapgondolata és kiterjesztései. Példák.

  11. Bevezetés az optimális irányítások elméletébe. Az optimális irányítás alapfeladata. Költség, korlátozás. Variációs feladat. Funkcionál. Lagrange-függvény, Hamilton-függvény. Pontrjagin-elv.

  12. Bevezetés a nemlineáris irányítások elméletébe. Stabilitás. Ljapunov módszere. La-Salle-tétel. Néhány tipikus nemlineáris szabályozási elv alapgondolata (csúszómód szabályozás, visszalépéses technika, bemenet/kimenet linearizálás).

  13. Kitekintés: új irányzatok és trendek.

Ajánlott irodalom: