Vakcode: wb2302/5
Vaknaam: Regeltheorie

Het betreft een college
TUD studiepunten: 5
ECTS studiepunten: 8
Faculteit der Werktuigbouwkunde en Maritieme Techniek
Docent(en): Bosgra, prof.ir. O.H., Vergouwen, ir. F.J.

Tel.: 015-2785603

Trefwoorden:
Theoretische grondslagen van de moderne regeltheorie. Toestandsbeschrijving van lineaire dynamische systemen. Stabiliteitstheorie, analyse in het frekwentiedomein. Regelbaarheid, waarneembaarheid. Vormgeving van de regelkring ten behoeve van de vorm van de dynamische responsie. Poolplaatsing, toestandsterugkoppeling. Lineaire waarnemers, Kalman filter. Ontwerp van regeling gebaseerd op het scheidingsprincipe. LQ regulateur, LQG theorie. Ontwerp van regeling met de LQ theorie, dynamische compensators. Volgsystemen, ontwerp van servomechanismen.

Cursusjaar: 3
Dimester: 0/0/4/0
Coll.uren p/w: 4
Andere uren: -
Toetsvorm: Zie opm.
Tentamenperiode: Zie opm.
(zie jaarindeling)
Voorkennis: wb2204
Wordt vervolgd door: wb2305, wb2401/5, wb2406, wb2410, wb2415
Uitgebreide beschrijving van het onderwerp:
Theoretische grondslagen van de moderne regeltheorie. Toestandsbeschrijving van lineaire dynamische systemen. Realisatie van overdrachtsfunktiemodellen met behulp van toestandsbeschrijvingen. Regelbaarheid, waarneembaarheid, minimale orde. Verbindingen tussen deelsystemsn in serie en parallel, het wegdelen van polen en nulpunten, het verband met regelbaarheid en waarneembaarheid. Regelbaarheids- en waarneembaarheidscanonieke vorm, Jordan canonieke vorm. Stabiliteitstheorie, analyse in het frekwentiedomein. Responsie van het systeem samenhangend met het dynamisch gedrag en de ligging van polen en nulpunten in het complexe vlak. Vormgeving van de regelkring ten behoeve van de vorm van de dynamische responsie. Robuustheidsindicatoren. Systemen met verscheidene ingangsvariablen en verscheidene uitgangsvariabelen, multivariabele systemen, interactie. Poolplaatsing, ontwerp van toestandsterugkoppeling. Lineaire waarnemers, ontwerp van waarnemers, Kalman filter. Ontwerp van regeling gebaseerd op het scheidingsprincipe. LQ regulateur, LQG theorie. Algebraische Riccati-vergelijking, keuze van het optimaliseringscriterium, keuze van weegmatrices. Analyse van het asymptotisch gedrag. Ontwerp van regeling met de LQ theorie, dynamische compensators. Karakterisering van externe verstoringen en referentiesignalen. Blijvende verstoringen, modelvorming van exogene signalen, intern model principe. Ontwerp van volgsystemen, ontwerp van servomechanismen.
College materiaal:
Nader te bepalen boek
Referenties vanuit de literatuur:
  • ISBN: [0­13­589763­7] Brogan,W.L. Modern Control Theory. 3rd Edition. Prentice Hall, Inc., Englewood Cliffs, NJ, 1991.
  • ISBN: [4­8337­0191-X] Chen,Chi-Tsong. Linear System Theory and Design. Holt,Rinehart and Winston, Inc., New York, NY, 1984.
  • ISBN: [0­13­638560­5] Anderson,B.D.O. Moore,J.B. Optimal Control. Linear Quadratic Methods. Prentice Hall, Inc., Englewood Cliffs, NJ, 1990.
  • ISBN: [0­12­527780­6] O'Reilly,J. Observers for Linear Systems. Academic Press, London, 1983.
  • ISBN: [0­13­638122­7] Anderson,B.D.O. Moore,J.B. Optimal Filtering. Prentice Hall, Inc., Englewood Cliffs, NJ, 1979.
Opmerkingen (Specifieke informatie over tentaminering, toelatingseisen, etc.):
Bij dit college hoort een verplichte ontwerpopdracht. Van de student wordt gevraagd enkele van de benaderingswijzen voor het ontwerp van regeling toe te passen zoals deze in het college aan de orde komen. De opdracht wordt individueel uitgevoerd, gebruik makend van de Matlab programmatuuromgeving en de Matlab Control System Toolbox (of gelijksoortig).
De opdracht kan gedurende het gehele jaar uitgevoerd worden. Het met welslagen gereed hebben van de opdracht is een voorwaarde om aan het schriftelijk tentamen te kunnen meedoen.
Doel:
Het college dient als inleiding op de begrippen en methoden zoals die hedendaags gebruikt worden in de moderne regeltheorie. Het college vereist de ontwikkeling van de technische vaardigheden die het omgaan met toestandsmodellen met zich meebrengt. Het breidt ook de begrippenwereld behorende bij het regelontwerp uit tot technieken die in het tijddomein werken en die gebaseerd zijn op het plaatsen van polen en op de theorie van de optimale regeling van lineaire systemen met behulp van kwadratische optimaliseringscriteria. De oefeningen die bij het college behoren benadrukken het gebruik van een rekenomgeving (Matlab en Toolboxes of gelijkwaardig) voor het ontwerp van regeling voor lineaire systemen. De oefeningen maken de student vertrouwd met ontwerpmethoden voor modelgebaseerde regeling, ondersteund door hulpmiddelen voor de analyse van het dynamisch gedrag, voor simulatie en voor het beoordelen van de prestaties van het regelsysteem.
Computer gebruik:
De computer zal veelvuldig in het college gebruikt worden bij het vertonen van voorbeelden, en vormt het meest belangrijke gereedschap voor de rekenomgeving (Matlab en Toolboxes) die bij de oefeningen ten dienste staan.
Practicum:
Geen
Ontwerp component:
De doelstelling is het kunnen ontwerpen van regelsystemen met gebruikmaking van de moderne regeltheorie. Theoretische concepten worden direkt gebruikt in samenhang met een ontwerpdoelstelling.
Percentage ontwerponderwijs: "80%