Cílem této diplomové práce je návrh implicitního a explicitního prediktivního regulátoru pro model vrtulníku. Jádrem systému je v kombinaci s LabVIEW programovatelný kontrolér CompactRIO od společnosti National Instruments. V první části práce jsou představeny charakteristické vlastnosti modelu vrtulníku a jeho limitace.
Následuje kapitola zabývající se popisem kontroléru CompactRIO a návrhem struktury řídicí aplikace. Dále je uveden teoretický rozbor stavové prediktivní a explicitní regulace, z kterého byly implementovány MPC regulátory pro SISO i MIMO systémy. Následují praktické realizace těchto regulátorů.
Anotace v angličtině
The main goal of this diploma thesis is to design an implicit and explicit form of model predictive controller for a helicopter model. The core of the system is CompactRIO controller, which is programmable using LabVIEW. The first part of the work presents the characteristic properties of the helicopter.
The following chapter describes the CompactRIO controller and design of the application structure. The next topic deals with theoretical analysis of state predictive and explicit control from which were MPC controllers implemented. The practical implementations of these controllers for helicopter model follow.
Klíčová slova
National Instruments, LabVIEW, CompactRIO, řízení procesu, Real-Time, prediktivní řízení, vícerozměrové systémy
Klíčová slova v angličtině
National Instruments, LabVIEW, CompactRIO, process control, Real-Time, predictive control, multidimensional control systems
Rozsah průvodní práce
111 s.
Jazyk
CZ
Anotace
Cílem této diplomové práce je návrh implicitního a explicitního prediktivního regulátoru pro model vrtulníku. Jádrem systému je v kombinaci s LabVIEW programovatelný kontrolér CompactRIO od společnosti National Instruments. V první části práce jsou představeny charakteristické vlastnosti modelu vrtulníku a jeho limitace.
Následuje kapitola zabývající se popisem kontroléru CompactRIO a návrhem struktury řídicí aplikace. Dále je uveden teoretický rozbor stavové prediktivní a explicitní regulace, z kterého byly implementovány MPC regulátory pro SISO i MIMO systémy. Následují praktické realizace těchto regulátorů.
Anotace v angličtině
The main goal of this diploma thesis is to design an implicit and explicit form of model predictive controller for a helicopter model. The core of the system is CompactRIO controller, which is programmable using LabVIEW. The first part of the work presents the characteristic properties of the helicopter.
The following chapter describes the CompactRIO controller and design of the application structure. The next topic deals with theoretical analysis of state predictive and explicit control from which were MPC controllers implemented. The practical implementations of these controllers for helicopter model follow.
Klíčová slova
National Instruments, LabVIEW, CompactRIO, řízení procesu, Real-Time, prediktivní řízení, vícerozměrové systémy
Klíčová slova v angličtině
National Instruments, LabVIEW, CompactRIO, process control, Real-Time, predictive control, multidimensional control systems
Zásady pro vypracování
Sestavte matematický popis a simulační model vrtulníku. Proveďte validaci simulačního modelu, který budete využívat pro návrh prediktivního regulátoru.
Navrhněte standardní prediktivní regulátor založený na modelu pro řízení vrtulníku CE150. Regulátor umožní ovládání azimutu i elevace. Implementujte regulátor na CompactRio a ověřte funkčnost.
Zkoumejte a popište chování regulátoru. V případě nedostatečných vlastností základní varianty regulátoru zkoumejte možnosti zlepšení jeho vlastností.
Navrhněte explicitní verzi prediktivního regulátoru pro řízení vrtulníku CE150, implementujte jej na CompactRio a ověřte funkčnost.
Diskutujte vlastnosti a použitelnost obou typů regulátoru.
Zásady pro vypracování
Sestavte matematický popis a simulační model vrtulníku. Proveďte validaci simulačního modelu, který budete využívat pro návrh prediktivního regulátoru.
Navrhněte standardní prediktivní regulátor založený na modelu pro řízení vrtulníku CE150. Regulátor umožní ovládání azimutu i elevace. Implementujte regulátor na CompactRio a ověřte funkčnost.
Zkoumejte a popište chování regulátoru. V případě nedostatečných vlastností základní varianty regulátoru zkoumejte možnosti zlepšení jeho vlastností.
Navrhněte explicitní verzi prediktivního regulátoru pro řízení vrtulníku CE150, implementujte jej na CompactRio a ověřte funkčnost.
Diskutujte vlastnosti a použitelnost obou typů regulátoru.
Seznam doporučené literatury
\renewcommand{\labelenumi}{[\theenumi]}
TRAVIS, Jeffrey a Jim KRING. LabVIEW for everyone: graphical programming made easy and fun. 3rd ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 2007. ISBN 0131856723.
National Instruments: Building a Real-Time System With NI Hardware and Software [online]. 2019 [cit. 2019-02-21]. Dostupné z: http://www.ni.com/white-paper/4040/en/.
KARER, G., ZUPANČIČ, B., Modelling and identification of a laboratory helicopter, Proc. 5th Mathmod conferency, 2006.
MACIEJOWSKI, Jan Marian. Predictive control: with constraints. New York: Prentice Hall, 2002. ISBN 978-0201398236.
ALESSIO A. and A. BEMPORAD. A Survey on Explicit Model Predictive Control. In: Magni L., Raimondo D.M., Allgöwer F. (eds) Nonlinear Model Predictive Control. Lecture Notes in Control and Information Sciences, vol 384. Springer, Berlin, Heidelberg. 2009. ISBN 978-3-642-01093-4.
Seznam doporučené literatury
\renewcommand{\labelenumi}{[\theenumi]}
TRAVIS, Jeffrey a Jim KRING. LabVIEW for everyone: graphical programming made easy and fun. 3rd ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 2007. ISBN 0131856723.
National Instruments: Building a Real-Time System With NI Hardware and Software [online]. 2019 [cit. 2019-02-21]. Dostupné z: http://www.ni.com/white-paper/4040/en/.
KARER, G., ZUPANČIČ, B., Modelling and identification of a laboratory helicopter, Proc. 5th Mathmod conferency, 2006.
MACIEJOWSKI, Jan Marian. Predictive control: with constraints. New York: Prentice Hall, 2002. ISBN 978-0201398236.
ALESSIO A. and A. BEMPORAD. A Survey on Explicit Model Predictive Control. In: Magni L., Raimondo D.M., Allgöwer F. (eds) Nonlinear Model Predictive Control. Lecture Notes in Control and Information Sciences, vol 384. Springer, Berlin, Heidelberg. 2009. ISBN 978-3-642-01093-4.
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
ilustrace, grafy, schémata, tabulky
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Průběh obhajoby je zveřejněn pouze přihlášenému uživateli.