13. 8. 2020  21:24 Ľubomír
Akademický informační systém

Lidé na STU

Na této stránce máte zobrazeny všechny veřejně přístupné údaje o zadané osobě. Některé informace o personálním zařazení a funkcích osoby mohou být skryty.

prof. Ing. Boris Rohaľ-Ilkiv, CSc.
Identifikační číslo: 2463
Univerzitní e-mail: boris.rohal-ilkiv [at] stuba.sk
Výskumný pracovník s VŠ vzdelaním - Ústav automatizácie, merania a aplikovanej informatiky (SjF)
Externí spolupracovník - Fakulta chemickej a potravinárskej technológie (STU)

Výuka     Projekty
Vedené práce

Základní informace

Základní informace o závěrečné práci

Typ práce: Disertační práce
Název práce:
Nonlinear model predictive control of underactuated mechatronic systems
doc. Ing. Martin Gulan, PhD.
Vedoucí práce:
Oponent 1:
Oponent 2:
Stav závěrečné práce:
Závěrečná práce byla úspěšně obhájena

Doplňující informace

Následují doplňující informace závěrečné práce. Kliknutím na odkaz s názvem jazyka zvolíte, v jakém jazyce mají být informace zobrazeny.

Jazyk zpracování závěrečné práce:anglický jazyk

Název práce:
Nonlinear model predictive control of underactuated mechatronic systems
Nonlinear model predictive control (NMPC) is currently one of the most powerful tools that can be used to address nonlinear control problems, which in fact arise in nearly all engineering applications, often due to nonlinear dynamics. Many predictive control applications are, however, still based on the use of linear or linearized models, which facilitates the identification and optimization tasks, and leads to a reasonably good behaviour in the neighbourhood of the respective operating point. After decades of research, linear MPC is nowadays considered to be a mature technique for linear and rather slow systems like the ones usually encountered in the process industry. However, more complex systems, such as nonlinear or very fast processes have still called for the research in the field of nonlinear MPC. Solving a nonlinear optimal control problem comes usually with rapidly increased computational complexity, which thanks to the enormous progress achieved recently in nonlinear optimization is now possible to be addressed even in case of processes with very fast sampling times. Nevertheless, the number of NMPC applications is still limited, in particular for fast systems, which makes this topic very actual and relevant. The main aim of this work is to contribute with a new practical implementation of NMPC to an underactuated mechanical system (UMS) with fast dynamics, namely the so-called Pendubot. The thesis gradually introduces the NMPC problem formulation, briefly describes the associated nonlinear programming and reviews computationally efficient strategies to tackle the optimal control problem in view of fast real-time mechatronic applications. The practical part of this study starts off with providing a necessary background on UMSs with emphasis on the Pendubot system. An overview of existing and commonly used Pendubot control tasks and techniques is given as well. This is followed by deriving the nonlinear model of the system. Its physical parameters are based on a real-world laboratory model assembled for the purpose of practical tests. After describing the hardware setup, the software approach is presented. Central to the control scheme are the algorithms proposed in the theoretical part. These are appropriately integrated within the framework tailored for specific control tasks. Its functionality and performance are experimentally verified, with the objective of tracking the unstable equilibrium positions of the Pendubot system. The control sheme is moreover augmented by a nonlinear estimation scheme to obtain the unmeasured states, a nonlinear friction model, and parallelization of particular algorithmic routines to speed up the online execution. Finally, the thesis concludes with a summary of achieved results and its contribution, as well as an outline of potential objectives of further research.
Klíčová slova:nonlinear model predictive control, underactuated mechanical system, real-time nonlinear optimization, fast NMPC, Pendubot

Zobrazení a stahování souborů

Pokud chcete zobrazit zadání závěrečné práce, klikněte na ikonu Zobrazit zadání. Ikony Závěrečná práce, Přílohy práce, Posudek vedoucího a Posudek oponenta představují soubory týkající se závěrečné práce, které je možné stáhnout. Budou zobrazeny pouze v případě, že je soubor vložen a zároveň je veřejný.

Zobrazit zadání

Části práce s odloženým zveřejněním:

Závěrečná práce (přílohy závěrečné práce) neomezeně
Posudky závěrečné práce neomezeně