Predmet Digitalno vodenje na poglobljen način obravnava problematiko digitalnega vodenja, pri čemer je glavni poudarek na razumevanju konceptov. Predmet poda teoretično osnovo sistemov digitalnega vodenja, ob sočasnem reševanju nalog in ilustracij s številnimi primeri, ki se jih izvede v okolju Matlab. Praktično delo deloma poteka v programskem paketu Matlab, deloma pa na mikrokrmilniški platformi Arduino Uno.
- koda predmeta: 64200
- študij: magistrski, 2. stopnja
- nosilec: prof. dr. Sašo Blažič
- ssnovni koncepti sistemov digitalnega vodenja, bločna shema sistema digitalnega vodenja, časovna kvantizacija, kvantizacija po amplitudi,
- matematične osnove obravnave diskretnih sistemov, časovno diskretni signali, z- in inverzna z-transformacija, relacija med različnimi oblikami Fourierjevih transformacij, povezava med ravninama z in s, prenosna funkcija, diskretna konvolucija,
- spremenljivke stanja diskretnih sistemov, enačbe stanja in prenosna funkcija, relacija med odzivom sistema in lastnimi vrednostmi ter lastnimi vektorji, odziv sistemov kot funkcija sistemske matrike, fundamentalna matrika, metode za določevanje matrike prehajanja stanj, odziv nehomogenih linearnih sistemov, ravnotežna stanja sistemov,
- frekvenčni odziv diskretnih sistemov,
- diskretni ekvivalenti zveznih sistemov, diskretni ekvivalenti zveznih prenosnih funkcij, diskretni ekvivalenti zveznih sistemov, ki so opisani s spremenljivkami stanja, povezava med predstavitvami v zveznem in diskretnem prostoru, prevedba zveznih PID regulatorjev v diskretne,
- vodljivost in spoznavnost diskretnih sistemov, prevedba v kanonične oblike,
- stabilnost diskretnih sistemov, kriteriji za ugotavljanje stabilnosti, stabilnost nelinearnih sistemov, direktna metoda Ljapunova,
- regulator stanj z opazovalnikom, ssnovni regulator stanj, optimalni regulator stanj, opazovalnik stanj, Kalmanov filter, princip dualnosti.
Osnovni namen predmeta je prikazati področje diskretnih regulacijskih sistemov, podati zahtevnejše postopke za analizo in sintezo diskretnih sistemov, podati metode pretvorb zveznih sistemov v diskretne, podati moderne regulacijske algoritme za digitalno vodenje in seznaniti slušatelje s problemi robustnosti digitalnega vodenja.
Po uspešno opravljenem modulu naj bi bili študenti zmožni:
- razumeti osnovno zgradbo sistemov digitalnega vodenja,
- analizirati obnašanje diskretnih sistemov v časovnem in frekvenčnem prostoru,
- opisati diskretni sistem v prostoru stanj,
- načrtovati digitalno vodenje za doseganje predpisanih ciljev,
- načrtovati opazovalnike za oceno notranjih stanj procesa,
- izvesti algoritme digitalnega vodenja na mikrokrmilniški platformi.
- predavanja,
- laboratorijske vaje.
Obvezno
- Blažič, S., Digitalno vodenje. 1. izd. Ljubljana: Založba FE in FRI, 2013.
Dodatno
- Franklin, G. F, Powell, J. D., Workman, M. L., Digital Control of Dynamic Systems, Third Edition, Addison-Wesley, 1997.
- Astrom, K. J., Wittenmark, B., Computer-Controlled Systems: Theory and Design Third Edition, Prentice Hall 1997.
- Discrete control #1: Introduction and overview (YouTube)