Aug 13, 2020   10:26 p.m. Ľubomír
Academic information system

Persons at STU


This page displays all publicly accessible information about the desired person. Some information about the person's occupation and offices may be hidden.

prof. Ing. Boris Rohaľ-Ilkiv, CSc.
Identification number: 2463
University e-mail: boris.rohal-ilkiv [at] stuba.sk
 
 

Contacts     Lesson
     
     
Publications     
Bodies
     
Supervised theses
     
Conferences
     

Basic information

Basic information about a final thesis

Type of thesis:
Dissertation thesis
Thesis title:
Nonlinear model predictive control of underactuated mechatronic systems
Written by (author):
Department:
Institute of automation, measurement and applied informatics (FME)
Thesis supervisor:
Opponent 1:
Opponent 2:
prof. RNDr. Ing. Tomáš Březina, CSc.
Final thesis progress:
Final thesis was successfully defended.


Additional information

Additional information about the final thesis follows. Click on the language link to display the information in the desired language.

Language of final thesis:
English

Slovak        English

Title of the thesis:
Nelineárne prediktívne riadenie mechatronických systémov s čiastočným ovládaním
Summary:
Nelineárne prediktívne riadenie s modelom (z angl. NMPC) je momentálne jedným z najvýkonnejších prostriedkov na riešenie problémov nelineárneho riadenia, ktoré sa objavujú v podstate pri takmer všetkých technických aplikáciách, často kvôli nelineárnej dynamike daného procesu. Väčšina aplikácií prediktívneho riadenia však stále využíva vo veľkej miere lineárne alebo linearizované modely, čo v značnej miere uľahčuje úlohu identifikácie a optimalizácie, a vedie na dostatočne dobré správanie sa modelu v okolí príslušného operačného bodu. Po desaťročiach výskumu je dnes lineárne MPC považované za vyspelú techniku pre lineárne a viac-menej pomalé systémy, na ktoré možno zvyčajne naraziť v procesnom priemysle. Komplexnejšie systémy ako napríklad nelineárne alebo veľmi rýchle procesy si však stále vyžadujú výskum v oblasti nelineárneho MPC. Riešenie nelineárneho problému optimálneho riadenia je spravidla spojené s rapídnym nárastom výpočtovej zložitosti, čo je však dnes vďaka obrovskému pokroku dosiahnutom v nelineárnej optimalizácii možné zvládnuť, a to dokonca aj v prípade procesov s vysokou frekvenciou vzorkovania. Napriek tomu je množstvo reálnych aplikácii NMPC stále obmedzené, najmä čo sa týka rýchlych systémov, čo robí túto problematiku veľmi aktuálnou a relevantnou. Hlavnou motiváciou tejto práce je prispieť novou praktickou implementáciou NMPC na mechanický systém s čiastočným ovládaním (z angl. UMS) a rýchlou dynamikou, konkrétne takzvaný Pendubot systém. Práca postupne predstavuje formuláciu problému NMPC, stručne opisuje potrebnú techniku nelineárneho programovania a uvádza efektívne spôsoby riešenia problému optimálneho riadenia so zreteľom na rýchle mechatronické aplikácie v reálnom čase. Praktická časť práce začína uvedením teórie UMS s dôrazom na systém Pendubot. Taktiež je uvedený prehľad existujúcich a bežne uvažovaných úloh a techník riadenia Pendubotu. Následne je odvodený nelineárny model systému, ktorého parametre sú získané na základe reálneho laboratórneho modelu skonštruovaného pre testovacie účely. Po opise hardvérového vybavenia je ďalej predstavený softvérový prístup k riešeniu. Ústrednými v riadiacej schéme sú algoritmy navrhnuté v teoretickej časti, ktoré sú vhodným spôsobom integrované do koncepcie šitej pre špecifické úlohy riadenia. Ich funkčnosť a výkon sú experimentálne overené, s cieľom dosiahnutia nestabilných rovnovážnych polôh systému. Riadiaca schéma je naviac rozšírená o nelineárny odhad nemeraných stavov systému, nelineárny model trenia, a paralelizáciu určitých algoritmických rutín za účelom akcelerácie online výpočtu. V závere práce sú zhrnuté dosiahnuté výsledky a jej celkový prínos, ako aj náčrt potenciálnych cieľov ďalšieho výskumu.
Key words:
nelineárne prediktívne riadenie, rýchle NMPC, Pendubot, systém s čiastočným ovládaním, nelineárna optimalizácia v reálnom čase

Display and download files

To display the final thesis assignment form click on the Display the final thesis assignment form icon. The following icons - Final thesis, Thesis appendices, Supervisor's review, Opponent's review - relate to the final thesis and can be downloaded. They could be displayed on condition they have been inserted and are available publicly.

Parts of thesis with postponed release:

Final thesis (final thesis appendices) unlimited
Reviews for final thesis unlimited