Robustní algoritmy řízení dynamických systémů

Tomáš Duda

Disertační práce

Robust algorithms for control of dynamic systems

Anotace:

Disertační práce se zabývá návrhem robustních algoritmů řízení pracujících v klouzavých módech s využitím metody syntézy řízení nelineárních dynamických systémů nazývané metodou agregace stavových proměnných. Tato metoda umožňuje snadný návrh nerobustních (je potřeba znát matematický model řízeného subsystému a působící poruchy) i robustních algoritmů řízení (nevyžadují přesnou znalost matematického modelu a poruch). V práci navržené algoritmy byly modifikovány za účelem eliminace windup efektu. K ověření navržených algoritmů řízení byl jako řízený systém vybrán třífázový asynchronní motor, jenž je obecně reprezentován nelineárním modelem vysokého řádu. Současně byla zvolena zpětnovazební struktura vektorově orientovaného řízení, která tak vytváří vícerozměrový uzavřený systém řízení. Navržené algoritmy řízení byly ověřeny počítačovou simulací v programu MATLAB - Simulink a fyzicky na reálném modelu. Pro řízení reálného modelu bylo využito vývojového počítače National Instrument Single Board RIO Evaluation Kit sbRIO-9636 včetně vývojového a implementačního prostředí LABVIEW.

Abstract:

This thesis deals with the design of robust control algorithms working in sliding mode using the state variables aggregation method. This procedure allows easy design of nonrobust (the knowledge of the mathematical model of controlled subsystem and operating disturbances are required) and robust control algorithms (precise knowledge of the mathematical model and operating disturbances are not required). Designed algorithms were modified to avoid the windup effect. For validation of the proposed control algorithms a three - phase induction motor, which is generally represented by a high - order nonlinear model, was chosen as a controlled system. The feedback structure of vector oriented control creates MIMO closed loop contol system. The designed control algorithms were verified by computer simulation in MATLAB - Simulink and using a real model. The real model was controlled by development computer National Instrument Single Board RIO Evaluation Kit sbRIO-9636 including LabVIEW software for development and implementation.

Klíčová slova

Robustní řízení, metoda agregace stavových proměnných, řízení v klouzavém módu, FPGA, LabVIEW, asynchronní motor, vektorově orientované řízení, nelineární systém, Kalmanův filtr

Keywords

Robust control, State variables aggregation method, Sliding mode control, FPGA, LabVIEW, Induction motor, Vector oriented control, nonlinear system, Kalman Filter

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 20. 2. 2015

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 27. 8. 2015
• Vedoucí: Antonín Víteček
• Oponent: Milan Heger, Vladimír Vašek, Vojtěch Veselý

VŠB - Technická univerzita Ostrava

Fakulta strojní

Doktorský studijní program / obor:
Strojní inženýrství / Automatizace technologických procesů