|
|
OPTIMALIZACE NÁVRHU FUZZY ŘÍZENÍ VZHLEDEM K ROZSAHU POHYBŮ PARALELNÍHO MECHANISMU
Andrš, Ondřej ; Maga, Dušan (oponent) ; Singule, Vladislav (oponent) ; Březina, Tomáš (vedoucí práce)
Disertační práce je zaměřena na využití fuzzy logiky při návrhu řízení paralelního mechanismu založeného na Stewartově platformě. Hlavním cílem je navrhnout řídicí systém, který zabezpečí provádění biomedicínských experimentů. K tomuto účelu je nezbytné zařízení, které zajistí simulaci fyziologických pohybů lidského těla charakteristickým danému implantátu, včetně silového zatížení. Uzavřený kinematický řetězec paralelních manipulátorů výrazně zvyšuje tuhost mechanismu. Manipulátory s paralelní kinematickou strukturou dosahují lepší přesnosti a opakovatelnosti dosažení požadované polohy efektoru a mohou vyvozovat větší sílu než běžné manipulátory se sériovou kinematickou strukturou. Obecnou nevýhodou paralelních mechanismů bývá jejich relativně malá pracovní oblast oproti sériovým, složitější struktura a komplikované řešení přímé kinematické úlohy. Předkládaná práce přináší efektivní řešení přímé kinematické úlohy pomocí simulačního modelu s fuzzy inferenčním systémem typu Takagi-Sugeno. Navržený systém řízení využívá stavových a fuzzy regulátorů typu Takagi-Sugeno, které jsou odvozeny od stavových regulátorů s integrací na vstupu. Pro návrh a optimalizaci fuzzy regulátorů byla použita technika anfis (adaptive neuro-fuzzy inference system), která emuluje trénovací data pomocí trénování s použitím metody nejmenších čtverců v kombinaci s metodou zpětného šíření. Navržené fuzzy regulátory jsou použity pro řízení jednotlivých ramen manipulátoru. Vlastnosti navrženého systému řízení jsou dokumentovány testovacím experimentem.
|
|
| |
|
|
Návrh a realizace demonstračního modelu dvojítého kyvadla
Slabý, Vít ; Brablc, Martin (oponent) ; Bastl, Michal (vedoucí práce)
Práce popisuje proces přestavby experimentálního modelu jednoduchého kyvadla na vozíku na kyvadlo dvojité. Je navržen řídicí algoritmus v prostředí MATLAB/Simulink pro stabilizaci kyvadla v inverzní poloze. Pro tento účel bylo implementováno LQR stavové zpětnovazební řízení. Dále byla navržena metoda pro vyšvihnutí kyvadla do inverzní polohy z klidu (swing-up). Pro řízení swing-upu byla použita metoda feedforward. V práci je ukázána funkčnost těchto algoritmů.
|
|
|
Modelování a analýza laboratorního modelu rotačního inverzního kyvadla
Nedvědický, Pavel ; Bastl, Michal (oponent) ; Brablc, Martin (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá modelováním, identifikací a řízením rotačního inverzního kyvadla. Soustava byla matematicky popsána a byl vytvořen model v prostředí Matlab/Simulink, jehož parametry byly odhadnuty pomocí nástroje Parameter Estimation Toolbox implementovaného v Matlabu. Následuje část věnující se rozboru a aplikaci swing up metod, konkrétně momentového skoku, energetické metody a PD metody. Zvláštní důraz byl kladen na tvorbu pěti modelů tření, které zohledňují měnící se hodnotu třecího momentu v průběhu rotace ramene. Jeden z nich je model dynamický, byl zvolen Reset Integrator. Identifikované modely byly testovány jako kompenzace a byla ověřena jejich funkčnost. K řízení bylo využito stavového řízení se stavovým pozorovatelem. Koeficienty se naladily LQR metodou. Veškeré poznatky byly na závěr aplikovány při výsledném řízení modelu, čímž se ověřila jejich kvalita.
|
|
|
Inteligentní řídící člen aktivního magnetického ložiska
Turek, Milan ; Čech, Vladimír (oponent) ; Ondrůšek, Čestmír (oponent) ; Březina, Tomáš (vedoucí práce)
Tato disertační práce se zabývá návrhem řízení pro aktivní magnetické ložisko. Aktivní magnetické ložisko je nelineární nestabilní systém. Proto není možné pro jeho řízení použít přímo klasické metody návrhu řízení pro lineární systémy a metody pro návrh řízení nelineárních systémů nejsou univerzální a snadno aplikovatelné. V práci je ukázáno použití jednoduché nelineární kompenzace, která linearizuje odezvu aktivního magnetického ložiska a tím umožní použití klasických metod pro návrh řízení lineárních systémů. Následně je ukázáno, že pomocí metody CARLA lze výrazně vylepšit nalezené parametry řídicího systému. První část práce se zabývá odvozením modelu řízeného aktivního ložiska a odvozením nelineární kompenzace, která linearizuje odezvu výstupu na vstupní signál. Následující část práce je věnována popisu metod stavového návrhu řízení lineárních systémů, vybraných metod návrhu robustního řízení a nejběžnějších metod umělé inteligence používaných pro návrh nebo implementaci řízení. Předposlední část práce se zabývá popisem hardware použitého experimentálního zařízení a jeho parametrů. Dále je zde uvedeno experimentální odvození parametrů modelu elektromagnetické síly, protože nejsou dostupné od výrobce. Hlavní a závěrečná část práce se zabývá vlastním návrhem řízení pro aktivní magnetické ložisko. Je zde uvedeno několik různých přístupů k návrhu řízení od zcela experimentálního návrhu, přes využití metody Ziegler-Nicholsovy a stavového návrhu řízení až po využití metod robustního návrhu řízení. Při návrhu řízení je silně využívána metoda CARLA, která je díky svému principu velmi vhodná pro online učení v reálném řídicím členu.
|
|
| |
|
|
Návrh a realizace demonstračního modelu dvojítého kyvadla
Slabý, Vít ; Brablc, Martin (oponent) ; Bastl, Michal (vedoucí práce)
Práce popisuje proces přestavby experimentálního modelu jednoduchého kyvadla na vozíku na kyvadlo dvojité. Je navržen řídicí algoritmus v prostředí MATLAB/Simulink pro stabilizaci kyvadla v inverzní poloze. Pro tento účel bylo implementováno LQR stavové zpětnovazební řízení. Dále byla navržena metoda pro vyšvihnutí kyvadla do inverzní polohy z klidu (swing-up). Pro řízení swing-upu byla použita metoda feedforward. V práci je ukázána funkčnost těchto algoritmů.
|
|
|
Modelování a analýza laboratorního modelu rotačního inverzního kyvadla
Nedvědický, Pavel ; Bastl, Michal (oponent) ; Brablc, Martin (vedoucí práce)
Bakalářská práce se zabývá modelováním, identifikací a řízením rotačního inverzního kyvadla. Soustava byla matematicky popsána a byl vytvořen model v prostředí Matlab/Simulink, jehož parametry byly odhadnuty pomocí nástroje Parameter Estimation Toolbox implementovaného v Matlabu. Následuje část věnující se rozboru a aplikaci swing up metod, konkrétně momentového skoku, energetické metody a PD metody. Zvláštní důraz byl kladen na tvorbu pěti modelů tření, které zohledňují měnící se hodnotu třecího momentu v průběhu rotace ramene. Jeden z nich je model dynamický, byl zvolen Reset Integrator. Identifikované modely byly testovány jako kompenzace a byla ověřena jejich funkčnost. K řízení bylo využito stavového řízení se stavovým pozorovatelem. Koeficienty se naladily LQR metodou. Veškeré poznatky byly na závěr aplikovány při výsledném řízení modelu, čímž se ověřila jejich kvalita.
|
|
|
OPTIMALIZACE NÁVRHU FUZZY ŘÍZENÍ VZHLEDEM K ROZSAHU POHYBŮ PARALELNÍHO MECHANISMU
Andrš, Ondřej ; Maga, Dušan (oponent) ; Singule, Vladislav (oponent) ; Březina, Tomáš (vedoucí práce)
Disertační práce je zaměřena na využití fuzzy logiky při návrhu řízení paralelního mechanismu založeného na Stewartově platformě. Hlavním cílem je navrhnout řídicí systém, který zabezpečí provádění biomedicínských experimentů. K tomuto účelu je nezbytné zařízení, které zajistí simulaci fyziologických pohybů lidského těla charakteristickým danému implantátu, včetně silového zatížení. Uzavřený kinematický řetězec paralelních manipulátorů výrazně zvyšuje tuhost mechanismu. Manipulátory s paralelní kinematickou strukturou dosahují lepší přesnosti a opakovatelnosti dosažení požadované polohy efektoru a mohou vyvozovat větší sílu než běžné manipulátory se sériovou kinematickou strukturou. Obecnou nevýhodou paralelních mechanismů bývá jejich relativně malá pracovní oblast oproti sériovým, složitější struktura a komplikované řešení přímé kinematické úlohy. Předkládaná práce přináší efektivní řešení přímé kinematické úlohy pomocí simulačního modelu s fuzzy inferenčním systémem typu Takagi-Sugeno. Navržený systém řízení využívá stavových a fuzzy regulátorů typu Takagi-Sugeno, které jsou odvozeny od stavových regulátorů s integrací na vstupu. Pro návrh a optimalizaci fuzzy regulátorů byla použita technika anfis (adaptive neuro-fuzzy inference system), která emuluje trénovací data pomocí trénování s použitím metody nejmenších čtverců v kombinaci s metodou zpětného šíření. Navržené fuzzy regulátory jsou použity pro řízení jednotlivých ramen manipulátoru. Vlastnosti navrženého systému řízení jsou dokumentovány testovacím experimentem.
|
|
|
Inteligentní řídící člen aktivního magnetického ložiska
Turek, Milan ; Čech, Vladimír (oponent) ; Ondrůšek, Čestmír (oponent) ; Březina, Tomáš (vedoucí práce)
Tato disertační práce se zabývá návrhem řízení pro aktivní magnetické ložisko. Aktivní magnetické ložisko je nelineární nestabilní systém. Proto není možné pro jeho řízení použít přímo klasické metody návrhu řízení pro lineární systémy a metody pro návrh řízení nelineárních systémů nejsou univerzální a snadno aplikovatelné. V práci je ukázáno použití jednoduché nelineární kompenzace, která linearizuje odezvu aktivního magnetického ložiska a tím umožní použití klasických metod pro návrh řízení lineárních systémů. Následně je ukázáno, že pomocí metody CARLA lze výrazně vylepšit nalezené parametry řídicího systému. První část práce se zabývá odvozením modelu řízeného aktivního ložiska a odvozením nelineární kompenzace, která linearizuje odezvu výstupu na vstupní signál. Následující část práce je věnována popisu metod stavového návrhu řízení lineárních systémů, vybraných metod návrhu robustního řízení a nejběžnějších metod umělé inteligence používaných pro návrh nebo implementaci řízení. Předposlední část práce se zabývá popisem hardware použitého experimentálního zařízení a jeho parametrů. Dále je zde uvedeno experimentální odvození parametrů modelu elektromagnetické síly, protože nejsou dostupné od výrobce. Hlavní a závěrečná část práce se zabývá vlastním návrhem řízení pro aktivní magnetické ložisko. Je zde uvedeno několik různých přístupů k návrhu řízení od zcela experimentálního návrhu, přes využití metody Ziegler-Nicholsovy a stavového návrhu řízení až po využití metod robustního návrhu řízení. Při návrhu řízení je silně využívána metoda CARLA, která je díky svému principu velmi vhodná pro online učení v reálném řídicím členu.
|
host ::
RSS.