Original title: Implementace a porovnání LQR a MPC regulace v reálném čase na laboratorním modelu
Translated title: Implementation and comparison of LQR and MPC control in real time on a laboratory model
Authors: Vobruba, Martin ; Formánek, Martin (referee) ; Grepl, Robert (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2026
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [eng] [cze]
Tato diplomová práce se zabývá implementací a porovnáním lineárního kvadratického regulátoru (LQR) a prediktivního řízení (MPC) na laboratorních modelech v reálném čase s využitím prostředí MATLAB/Simulink. Cílem práce je určit, která metoda řízení je vhodnější pro zvolené laboratorní modely, a zároveň popsat inženýrský proces návrhu obou typů regulátorů. Jednotlivé metody jsou porovnávány z několika hledisek, jako jsou kvalita regulace, citlivost na odchylky parametrů, ale také celkové nároky na implementaci a ladění. Práce tak může sloužit jako praktická příručka pro volbu optimální metody řízení a jako průvodce procesem jejího nasazení. Zvláštní pozornost je věnována nelineární variantě prediktivního řízení (NMPC), u níž je posuzována proveditelnost nasazení na reálný hardware, a to včetně popisu nezbytných optimalizačních kroků a následného ověření na vybavení běžně dostupném v Laboratoři Mechatroniky. This master's thesis focuses on the real-time implementation and comparison of the Linear Quadratic Regulator (LQR) and Model Predictive Control (MPC) on laboratory models, using the MATLAB/Simulink environment. The primary goal is to determine which control method is more suitable for the selected systems, while simultaneously detailing the engineering workflow required for designing both controller types. The methods are evaluated from multiple perspectives, including control performance, robustness to parameter deviations, as well as the overall implementation and tuning effort. Consequently, this work can serve as a practical guide for selecting the optimal control method and navigating its deployment process. Special attention is given to Nonlinear Model Predictive Control (NMPC), specifically assessing its feasibility for real-time hardware deployment. This includes a description of the necessary optimization steps and subsequent verification on hardware commonly available in the Mechatronics Laboratory.
Keywords: EduDrive; Lineární kvadratický regulátor; nelineární prediktivní řízení; prediktivní řízení; regulátor; rotační inverzní kyvadlo; Simulink; řízení v reálném čase; controller; EduDrive; Linear Quadratic Regulator; Model Predictive Control; Nonlinear Model Predictive Control; real-time control; Rotational Inverted Pendulum; Simulink

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/259807

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-775494


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses