ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

ΜΟΝΤΕΡΝΑ ΘΕΩΡΙΑ ΕΛΕΓΧΟΥ
Κατηγορία Μαθήματος:	Προπτυχιακό
Τύπος Μαθήματος:	Ε
Κωδικός Γραμματείας:	ΕΠ0901
Εξάμηνο:	9° (Χειμερινό)
Διάρκεια:	5 ώρες/εβδ.
ECTS Units:	6
Διδάσκων:	Αμπουντώλας Κωνσταντίνος

Σκοπός

Σκοπός του μαθήματος είναι η εισαγωγή των φοιτητών στις βασικές έννοιες των πολυμεταβλητών γραμμικών συστημάτων αυτομάτου ελέγχου στο χώρο των καταστάσεων, καθώς και η εμβάθυνση σε μοντέρνες μεθοδολογίες ανάλυσης και σχεδιασμού συστημάτων ελέγχου. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στο σχεδιασμό ελεγκτών, εκτιμητών, και παρατηρητών κατάστασης, και τον προβλεπτικό έλεγχο συστημάτων με περιορισμούς καθώς και στην εφαρμογή τους σε μηχανολογικά συστήματα και διεργασίες. Το μάθημα προετοιμάζει τους φοιτητές για την μελέτη ειδικών θεμάτων στα δυναμικά συστήματα και την θεωρία ελέγχου όπως: μη-γραμμικός βέλτιστος έλεγχος, σθεναρός έλεγχος, προσαρμοστικός έλεγχος, υβριδικός έλεγχος, και αναγνώριση συστημάτων.

Περιεχόμενα

1. Εισαγωγή στα πολυμεταβλητά συστήματα αυτομάτου ελέγχου και εφαρμογές. 2. Πρότυπα κατάστασης και εξόδου, ελεγξιμότητα και παρατηρησιμότητα γραμμικών συστημάτων, δυαδικότητα, κανονικές μορφές και ελάχιστες πραγματώσεις 3. Ευστάθεια γραμμικών και μη γραμμικών συστημάτων (ευστάθεια Lyapunov, ασυμπτωτική ευστάθεια) 4. Πρόβλημα σύνθεσης βέλτιστου ελέγχου, εξίσωση Hamilton-Jacobi-Bellman, προβλήματα ρύθμισης, παρακολούθησης, ελάχιστου χρόνου 5. Ανάδραση κατάστασης πολυμεταβλητών γραμμικών συστημάτων, τοποθέτηση πόλων 6. Γραμμικός-τετραγωνικός έλεγχος συνεχούς και διακριτού χρόνου 7. Στοχαστικός (γραμμικός-τετραγωνικός) βέλτιστος έλεγχος, αρχή ισοδυναμίας βεβαιότητας 8. Παρατηρητές κατάστασης, αναγνώριση συστημάτων και εκτίμηση παραμέτρων 9. Εκτιμητές κατάστασης, Φίλτρο Kalman (γραμμικά και μη-γραμμικά συστήματα) 10. Ανατροφοδότηση εξόδου 11. Εισαγωγή στον προβλεπτικό έλεγχο γραμμικών συστημάτων με περιορισμούς 12. Ειδικά θέματα μοντέρνα ελέγχου (ευρωστία, σθεναρός έλεγχος, προσαρμοστικός έλεγχος) 13. Εισαγωγή στην ανάλυση και τον σχεδιασμό ψηφιακών συστημάτων

Βιβλιογραφία

Ελληνική: • Nise N. S., Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου, 7η Έκδοση, Εκδόσεις Fountas, 2016. (Εύδοξος: 59380555) • Ogata, K., Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου, 5η Έκδοση, Εκδόσεις Fountas, 2011. (Εύδοξος: 12346979) • Dorf R. C., Bishop R. H., Σύγχρονα συστήματα αυτόματου ελέγχου, 13η Έκδοση, Εκδόσεις Τζίολα. (Εύδοξος: 59396181) • Kuo B., Golnaraghi F., Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου, 1η Έκδοση, Εκδόσεις Ιων, 2010. (Εύδοξος: 42798) • DiStefano J. J., Stubberud Α. R., Williams Ι. J., “Θεωρία και προβλήματα στα συστήματα αυτομάτου ελέγχου αναλογικών και ψηφιακών συστημάτων”, 2η Έκδοση, Εκδόσεις Τζιόλα • Μαλατέστας Π. Β., Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου, 2η Έκδοση, Εκδόσεις Τζιόλα, 2017 (Εύδοξος: 68369734) Ξενόγλωσση: • Astrom, K. J., Murray, R. M., Feedback Systems: An Introduction for Scientists and Engineers. Princeton University Press, 2012. • Skogestad, S., Postlethwaite, I., Multivariable Feedback Control, Analysis and Design, 2nd Edition. John Wiley and Sons, 2005. • Franklin, G. F., Powell, J. D., Emami-Naeini, A., Feedback Control of Dynamic Systems. 8th Edition, Pearson, 2019. • Dorf R.C., Bishop R.H., Modern Control Systems, 12th Edition, Prentice Hall • Ogata, K., Modern Control Engineering, 5th Edition, Prentice-Hall, 2011. • Zhou, K., Doyle, J. C., Essentials of Robust Control. Prentice Hall, 1999. • Antsaklis, P. J., Michel, A., N., A Linear Systems Primer. Birkhauser, Boston, 2007. • D'Azzo J.J, Houpis C.H., “Linear Control System Analysis And Design: Conventional and Modern”, 4th Edition, McGraw-Hill • Chen, C.-T., Linear System Theory and Design. 4th Edition, Oxford University Press, 2012. • Control System Design: An Introduction to State-Space Methods Dover Publications, 2005, Bernard Friedland Modern Control Theory Prentice Hall, 1991, William L. Brogan • Simon, DOptimal State Estimation John Wiley & Sons, 2006, Dan Simon • Optimal Filtering Dover Publications, 2005, Brian D. O. Anderson and John B. Moore • Optimal Control and Estimation Dover Publications, 1994, Robert F.Stengel • Rossiter, J.A., “Model Based Predictive Control: A Practical Approach”, CRC Press, 2005. • Camacho E.F., and C. Bordons, “Model Predictive Control”, Springer, 1999. • Kouvaritakis B., and M. Cannon, “Non-Linear Predictive Control: Theory & Practice”, IEE Publishing, 2001. • Maciejowski, J., “Predictive Control with Constraints”, Pearson Education POD, 2002. Συναφή επιστημονικά περιοδικά: • Automatica • Control Engineering Practice • IEEE Transactions on Automatic Control • IEEE Transactions on Control of Network Systems • IEEE Transactions on Control Systems Technology • IET Control Theory and Applications • International Journal of Control • International Journal of Robust and Nonlinear Control • Systems and Control Letters

Εργαστηριακές Ασκήσεις

1-2 εργαστηριακές ασκήσεις ή εκπόνηση μικρής έκτασης υπολογιστικού θέματος εφαρμογής ελέγχου σε δυναμικό σύστημα (είναι δυνατή η εκπόνηση των εργαστηριακών ασκήσεων σε ομάδες φοιτητών)

Υπολογιστικές Ασκήσεις

3-6 σειρές ασκήσεων