Prediktivní regulátor pro řízení pohybu elektromechanických soustav

David WÉBR

Bakalářská práce

Model-based predictive control of electromechanical motion systems

Anotace:

Práce se zabývá studiem prediktivního řízení a to zejména jeho algoritmem a jeho praktickým použitím k regulaci systémů. V počátku práce je podrobně popsán princip činnosti prediktivní regulace. Je zde rozebráno, jak se predikuje chování systému, jak probíhá hledání optimálního akčního zásahu, jaká lze klást omezení na regulační smyčku prostřednictvím MPC regulátoru nebo jak lze do algoritmu zahrnout kompenzaci poruch. Další část práce je věnována algoritmům prediktivního řízení. Zde jsou ukázány 3 možné způsoby implementace algoritmu pro MPC kompenzátory. V praktické části bakalářské práce se využívá algoritmus prediktivního řízení, který byl vytvořen jako praktická část. Prostřednictvím něho jsou pro 3 elektromechanické systémy s pružnou zátěží navrženy prediktivní regulátory polohy. Následně je provedeno srovnání výsledků při regulaci navrženými MPC kompenzátory, kaskádním P-PI regulátorem a LQR. Jako poslední je v práci odzkoušen navržený prediktivní algoritmus na řízení modelu reálného systému.

Abstract:

The main aim of this thesis is to study the predictive control. It focuses on its algorithm and its comparison with other commonly used control strategies. At the beginning of this thesis it is shown, how the prediction of future system behavior is made, how to find the optimal control action, how to handle constraints or how to properly handle disturbance. In the next section 3 possible options are presented, how to implement predictive control algorithm. In the next chapter is used the algorithm of MPC for controlling three electromechanical systems. This algorithm was developed as a practical part of this bachelor thesis. In the next section created predictive controller are compared with other commonly used regulators as cascade compensator and LQR. In the end of this thesis developed algorithm for predictive control is tested on the model of the real system.

Klíčová slova

prediktivní řízení, řízení na základě modelu, MPC, regulace, regulátor, model, systém, stavový model systému, optimalizace, omezení, kaskádní P-PI regulace, LQR

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 24. 5. 2021

Zveřejnit od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Ing. Martin Goubej, Ph.D.

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI

Fakulta aplikovaných věd

Bakalářský studijní program / obor:
Aplikované vědy a informatika / Kybernetika a řídicí technika