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: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування та розвиток у студентів наступних компетентностей:
- інтегральна компетентність: здатність розв’язувати складні задачі і проблеми автоматизації та комп’ютерно-інтегрованих технологій у пофесійній діяльності та/або у процесі навчання, що передбачає проведення досліджень та/або провадження інно-ваційної діяльності та характеризується комплексністю та невизначеністю умов і вимог
- загальні компетентності:
здатність проведення досліджень на відповідному рівні;
здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу.
- фахові компетентності:
здатність застосовувати сучасні методи теорії автоматичного керування для розроблення автоматизованих систем управління технологічними процесами та об’єктами.
Результати навчання: У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі програмні результати навчання:
- Застосовувати спеціалізовані концептуальні знання, що включають сучасні наукові здобутки, а також критичне осмислення сучасних проблем у сфері автоматизації та комп’ютерно-інтегрованих технологій для розв’язування складних задач професійної діяльності.
- Застосовувати сучасні математичні методи, методи теорії автоматичного керування, теорії надійності та системного аналізу для дослідження та створення систем автоматизації складними технологічними та організаційно-технічними об’єктами, кіберфізичних виробництв.
- Збирати необхідну інформацію, використовуючи науково-технічну літературу, бази даних та інші джерела, аналізувати і оцінювати її.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Супутні навчальні дисципліни:
- моделювання та оптимізація систем керування
- інтелектуальні технології керування
Наступні навчальні дисципліни
- синтез цифрових систем керування
- диспетчерські системи гнучких автоматизованих виробництв
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: 1. Вступ. Оптимальні та адаптивні системи керування, їх типи. Критерії статичної та динамічної оптимізації.
2. Методи лінійного та нелінійного програмування та їх застосування для оптимізації статичних систем керування.
3. Класичні методи варіаційного числення для оптимізації динамічних систем.
4. Принципи максимуму Л.С. Понтрягіна та його застосування.
5. Метод динамічного програмування Р. Беллмана.
6. Екстремальні адаптивні системи.
7. Адаптивні системи з моделями, умови ідентифікації об'єктів керування.
8. Адаптивні системи керування з нестабільними параметрами елементів.
Методи та критерії оцінювання: Поточний та екзаменаційний контроль.
Методи оцінювання знань: вибіркове усне опитування перед по-чатком занять; фронтальне стандартизоване опитування за картками, тестами протягом 5-10 хв; фронтальна перевірка виконаних лабораторних робіт тощо.
Критерії оцінювання результатів навчання: Критеріями оцінювання результатів навчання є:
– характер засвоєння вже відомого знання (рівень усвідомлення, міцність запа-м'ятовування, обсяг, повнота і точність знань);
– якість виявленого студентом знання, логіка мислення, аргументація, послідов-ність і самостійність викладу, культура мовлення;
– ступінь оволодіння вже відомими способами діяльності, уміннями і навичками застосування засвоєних знань на практиці;
– оволодіння досвідом творчої діяльності;
– якість виконання роботи (зовнішнє оформлення, темп виконання, ретельність).
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. Оптимальні та адаптивні системи : навчальний посібник / С. В. Соколов. – Суми : Сумський державний університет, 2018. – 221 с.
2. Тютюнник А.Г. Оптимальні і адаптивні системи автоматичного керування. Житомир: ЖІТІ, 1998. – 512 с.
3. Тютюнник А.Г. Оптимальні і адаптивні системи автоматичного керування. Практикум. Житомир: ЖІТІ, 2002. – 420 с.
4. Штаєр, Л. О. Оптимальні та адаптивні системи : конспект лекцій / Л. О. Штаєр. - Івано-Франківськ : ІФНТУНГ, 2015. - 52 с.
Допоміжна
1. Fortuna L. Frasca M. Buscarino A. Optimal and Robust Control Advanced Topics with MATLAB. 2nd Edition. — CRC Press, Boca Raton, 2022. — 322 p
2. Kondratenko Y.P., Kuntsevich V.M., Chikrii A.A., Gubarev V.F. (eds.) Advanced Control Systems - Theory and Applications. River Publishers, 2021. — 478 p
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).