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

    Belépés
    címtáras azonosítással

    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 rendek grafikus formában itt láthatók.

    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
    1. 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)
    2. 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)
    3. 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)
    4. 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)
    5. Pályatervezés sodrásos és rétegezett rendszerek (például lépegető robotok) esetében. Pályatervezés a flat kimenet változóiban (példa: tehermozgató berendezések, daruk irányítása), pályatervezés sztochasztikus kereséssel. (2 hét)
    6. Pályakövetés. Linearizáló állapot-visszacsatoláson és Ljapunov módszerén alapuló technikák bemutatása egyes rendszerosztályokra és példarendszerekre. (1 hét)
    7. Esettanulmány 1. Pályatervezési algoritmusok vizsgálata Matlab-Simulink környezetben a szimbolikus toolbox használatával (1 hét)
    8. 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 óra56
    Félévközi készülés órákra10

    Néhány, a félév során használt program felhasználói

    ismereteinek önálló elsajátítása

    10
    Házi feladat elkészítése20
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása 4
    Vizsgafelkészülés20
    Összesen120
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta
     Név:Beosztás:
    Tanszék, Intézet
     Dr. Kiss Bálint
    docensIrányítástechnika és Informatika Tanszék
     Dr. Harmati István
    docens
    Irányítástechnika és Informatika Tanszék