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

    Belépés
    címtáras azonosítással
    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Robotok és irányítások elmélete

    A tantárgy angol neve: Theory of Robot and Control Systems

    Adatlap utolsó módosítása: 2013. február 8.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Mérnök informatikus szak, MSc képzés

    Autonóm irányító rendszerek és robotok szakirány

    Villamosmérnöki szak, MSc képzés

    Irányító és robot rendszerek szakirány

    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIIIM127 1 2/1/0/v 4  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Lantos Béla,
    4. A tantárgy előadója

    Dr. Lantos Béla egyetemi tanár

    Dr. Kiss Bálint egyetemi docens

    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Szabályozástechnika
    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIIIMA12" , "jegy" , _ ) >= 2
    VAGY
    TárgyEredmény("BMEVIIIMA12", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0)

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

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

    Ajánlott:
    -
    7. A tantárgy célkitűzése

    A tantárgy célja, hogy összefoglalja a robotika és irányítástechnika korszerű elméleti irányzatait a mintavételes, optimális, prediktív és adaptiv irányítások, valamint a rendszeridentifikáció területén, amelyek feltehetően még hosszú ideig hatni fognak a robotok, autonóm járművek és folyamatok irányításának elméletére és gyakorlatára. A módszerek alkalmazását tipikus irányítástechnikai tervezési feladatok keretében korszerű eszközök felhasználásával mutatja be. A módszerek többsége többváltozós rendszerek tervezésére szolgál.

    A tantárgyat sikeresen abszolváló hallgatók közre tudnak működni többszintű számítógépes irányító rendszerek tervezésében, a működéshez szükséges algoritmusok kifejlesztésében és megvalósításában. Hosszú távon hasznosítható készségekkel rendelkeznek 1) a rendszermodellezés és identifikáció területén, 2) korszerű elméletek bevonásával analizálni és tervezni tudnak robotikai és irányítási alrendszereket és komplex rendszereket, 3) ismerik a tervezést támogató korszerű eszközöket, 4) rendelkeznek a technológiai rendszerek és más határterületek szakembereivel való együttmüködési képességgel komplex problémák megoldására.

     
    8. A tantárgy részletes tematikája

    13 tényleges oktatási hét: 26 előadási + 13 tantermi gyakorlati óra. A gyakorlatok az elméleti előadás módszereit alkalmazási példák keretében mutatják be. Az előadások tematikája:

    1. Dinamikus rendszerek leirási módszerei. Szabályozások minőségi jellemzői.

       

    2. Robotok geometriai, kinematikai és dinamikus modelljei. Pályatervezés és robotprogramozás.

       

    3. Mintavételes SISO szabályozások tervezése.

       

    4. Szabályozások tervezése állapottérben. Irányíthatósági és megfigyelhetőségi normálalakok. Pólusáthelyezés, állapotbecslés, szétcsatolás.

       

    5. Nemlineáris rendszerek stabilitása, Ljapunov módszerek, LaSalle-tétel, Barbalat-lemma. Bemenet/kimenet stabilitás, kis erősítés tétel, passzivitási tételek.

       

    6. Optimális irányítási rendszerek. A statikus és dinamikus optimum analitikus feltételei, lokális és Pontrjagin-féle maximum elv. LQ-optimális szabályozások, Kalman-szűrő.

       

    7. Numerikus optimalizálási módszerek. Konjugált gradiens és Newton-módszerek, kvadratikus és nemlineáris programozás.

       

    8. Modellalapú prediktív irányítások. K-lépéssel előretartó prediktor. Lineáris prediktív irányítás operátortartományban és állapottérben. Nemlineáris prediktív irányítás.

       

    9. Robotirányítási algoritmusok. Háromhurkos decentralizált kaszkád szabályozás. Kiszámított nyomatékok módszere, nemlineáris szétcsatolás, hibrid pozíció és erő irányítás.

       

    10. Diszkrétidejű rendszermodellek és identifikációjuk paraméterbecsléssel és optimumkereséssel. MIMO altérbázisú identifikáció állapottérben.

       

    11. MIMO önhangoló adaptív irányítások a folyamatirányításban. Luenberger-normálalakok, együttes állapot és paraméter becslés.

       

    12. MIMO önhangoló adaptív irányítások a robotikában. Független paraméterek, irányítási és adaptációs törvény, Ljapunov stabilitás.

       

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) A tárgy előadásból és az előadás anyagát illusztráló gyakorlatokból áll.
    10. Követelmények

    1 zárthelyi  a szorgalmi időszakban. Az aláírás feltétele legalább elégséges zárthelyi osztályzat. Eredménye 20% arányban beszámít a vizsgajegybe. Az aláírás feltétele továbbá a gyakorlatok legalább 70%-án történő megjelenés.

    11. Pótlási lehetőségek

    A zárthelyi a szorgalmi időszakban vagy a pótlási héten pótolható. 

    12. Konzultációs lehetőségek Zárthelyi és vizsga előtti héten hallgatói igény szerint.
    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    Lantos B.: Irányító rendszerek elmélete és tervezése I.-II. Akadémiai Kiadó, 2005 (I., 2. kiadás), 2003 (II.)

    Lantos B.: Robotok irányítása. Akadémiai Kiadó, 2002 (3. kiadás).

     

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra42
    Félévközi készülés órákra15
    Felkészülés zárthelyire15
    Házi feladat elkészítése 
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása 
    Vizsgafelkészülés48
    Összesen120
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta Dr. Lantos Béla egyetemi tanár