Оптимальні та адаптивні системи керування
Спеціальність: Комп'ютеризовані системи управління та автоматика
Код дисципліни: 7.174.06.O.003
Кількість кредитів: 6.00
Кафедра: Комп'ютеризовані системи автоматики
Лектор: Гаранюк Ігор Павлович
Семестр: 1 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: • формування стійких знань по методах побудови оптимальних і адаптивних систем керування, способах математичного опису динаміки процесів у них, методах аналізу якості процесів керування та корекції динамічних властивостей таких систем;
•
формування твердих навичок і умінь з застосування програмних засобів втілення методів оптимальних і адаптивних систем керування.
Для досягнення необхідного рівня знань та навичок, при вивчанні дисципліни використовуються основні засоби впливу на засвоєння навчального матеріалу. Тому в процесі викладання дисципліни вирішуються задачі подання навчального матеріалу на інформаційних засадах в сукупності з елементами зворотного зв’язку та контролем за опануванням знань.
Внаслідок вивчення навчальної дисципліни студент повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання:
а) знати типи критеріїв оптимальності статичних та динамічних систем керування;
б) знати класичні методи варіаційного числення, метод принципу максимуму Л.С. Понтрягіна, метод динамічного програмування Р. Беллмана для оптимізації динамічних систем;
в) знати методи лінійного програмування для оптимізації статичних систем керування;
г) знати особливості принципу максимуму для неперервних систем.
д) знати застосування методу динамічного програмування для неперервних та дискретних систем.
ж) знати принципи дії та аналіз адаптивних систем з моделями та з нестабільними параметрами елементів.
Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування та розвиток у студентів компетентностей:
загальних:
1. Здатність до аналізу і синтезу оптимальних та адаптивних систем керування.
2. Здатність до застосування набутих знань на практиці.
3. Мати дослідницькі навички.
4. Уміння розв’язувати поставлені задачі та приймати відповідні рішення.
5. Знання технічної іноземної мови.
6. Здатність до системного мислення.
7. Відповідальність за якість і своєчасність виконуваної роботи.
фахових:
1. Здатність застосовувати набуті знання й практичні навички для розв’язання типових задач оптимального та адаптивного керування.
2. Здатність аналізувати та синтезувати системи оптимального та адаптивного керування з бажаними показниками.
3. Здатність застосовувати комп’ютерно-інтегровані середовища для моделювання та розв’язання оптимізаційних задач.
4. Здатність застосовувати сучасні методи аналізу та синтезу оптимальних та адаптивних систем керування в комп’ютерно-інтегрованих системах автоматики та робототехнічних комплексах.
Результати навчання: 1. Ґрунтовні знання наукових понять, методів та засобів перетворення і опрацювання сигналів та зображень.
2. Знання основних підходів перетворення сигналів з однієї області в іншу, методів та засобів здійснення цифрової фільтрації і стискання сигналів та зображень.
3. Знання основних методів нанесення цифрових підписів на зображення з метою захисту авторських прав.
4. Вміння використовувати набуті знання з опрацювання сигналів та зображень на практиці в процесі реалізації комп’ютерно-інтегрованих систем.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Попередні
навчальні дисципліни Супутні і наступні
навчальні дисципліни
Теорія автоматичного керування Цифрові системи керування
Короткий зміст навчальної програми: У навчальній дисципліні „Оптимальні та адаптивні системи керування” розглядаються теоретичні та практичні аспекти названих систем керування. Мета викладання змістового модуля полягає в поглибленні студентами знань в області спеціальних розділів теорії автоматичного керування, в області аналізу та синтезу оптимальних та адаптивних систем керування.
Зміст.
Навчальний елемент „Оптимальні системи автоматичного керування”. Вступ. Математичні моделі об’єктів і систем керування. Постановка задачі оптимального керування. Характеристики критеріїв оптимізації. Класифікація задач оптимізації. Варіаційні методи в задачах оптимізації. Рівняння Ейлера, Ейлера-Пуассона. Варіаційні задачі при обмеженнях на керування. Метод динамічного програмування Р. Беллмана. Принципи максимуму Л.С. Понтрягіна та його застосування. Зв’язок методу динамічного програмування і принципу максимуму. Системи оптимальні за швидкодією. Синтез систем оптимальних за швидкодією. Аналітичне конструювання систем оптимального керування.
Навчальний елемент „Системи екстремального керування”. Характеристики об’єктів екстремального керування (СЕК). СЕК з запам’ятовуванням екстремуму, з керуванням за похідною, з системою синхронного детектування, з допоміжними коливаннями, крокового типу. Дослідження динаміки СЕК з допомогою фазової площини. Методи пошуку багатомірних екстремумів.
Навчальний елемент „Адаптивні системи”. Принцип побудови і класифікація адаптивних систем. Пошукові адаптивні системи за сигналами зовнішніх впливів. Пошукові адаптивні системи з настроюванням за параметрами об’єкта керування. Безпошукові адаптивні системи. Адаптивні САК з моделями.
Опис: Вступ. Оптимальні та адаптивні системи керування, їх типи. Критерії статичної та динамічної оптимізації.
Методи лінійного та нелінійного програмування та їх застосування для оптимізації статичних систем керування.
Класичні методи варіаційного числення для оптимізації динамічних систем.
Принципи максимуму Л.С. Понтрягіна та його застосування.
Метод динамічного програмування Р. Беллмана.
Екстремальні адаптивні системи.
Адаптивні системи з моделями, умови ідентифікації об'єктів керування.
Адаптивні системи керування з нестабільними параметрами елементів.
Методи та критерії оцінювання:
Перевірка готовності та виконання лабораторних робіт, перевірка виконання індивідуального домашнього завдання, екзамен.
Критерії оцінювання результатів навчання:
1. Виконання лабораторних робіт (20)
2. Виконання індивідуального домашнього завдання (10) Разом за ПК письмова
компонента усна
компонента
30 30 40 100
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: Базова
1. А.Г. Тютюник. Оптимальні і адаптивні системи автоматичного керування. Навчальний посібник. Житомир 1998.
2. А.Г. Александров. Оптимальные и адаптивные системы. Москва, Высшая школа, 1989.
3. Е.П. Чураков. Оптимальные и адаптивные системы. Москва, энергоатомиздат, 1987.
4. В.А. Иванов, Н.В.Фалдин. Теория оптимальных систем автоматического управления. Москва, "Наука", 1981.
5. М. Атанс, П.Фалб. Оптимальное управление. Москва, "Машиностроение",
Допоміжна
1. Конспект лекцій
2. ЭЙКХОФФ П. Основы идентификации систем управления. М. Мир, 1975, 684с.
3. КУРОПАТКИН П.В. Оптимальные и адаптивные системы. М. Высшая школа, 1980, 287с.
4. ОЛЕЙНИКОВ В.А., ЗОТОВ Н.С., ПРИШВИН А.М. Основы оптимального и экстремального управления. М., Высш. Школа, 1969, 296с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).