Reglerteori. Föreläsning 4. Torkel Glad

Relevanta dokument
TSRT09 Reglerteori. Sammanfattning av Föreläsning 3. Sammanfattning av Föreläsning 3, forts. Sammanfattning av Föreläsning 3, forts.

Reglerteori, TSRT09. Föreläsning 4: Kalmanfiltret & det slutna systemet. Torkel Glad. Reglerteknik, ISY, Linköpings Universitet

Reglerteori. Föreläsning 3. Torkel Glad

Reglerteori. Föreläsning 5. Torkel Glad

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 11

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 12

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 10

Föreläsning 7. Reglerteknik AK. c Bo Wahlberg. 26 september Avdelningen för Reglerteknik Skolan för elektro- och systemteknik

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 9

TSRT09 Reglerteori. Sammanfattning av föreläsning 5: RGA, IMC. Föreläsning 6. Sammanfattning av föreläsning 5: LQG. Föreläsning 6: LQ-reglering

TSRT09 Reglerteori. Sammanfattning av Föreläsning 1. Sammanfattning av Föreläsning 1, forts. Sammanfattning av Föreläsning 1, forts.

Föreläsning 9. Reglerteknik AK. c Bo Wahlberg. 30 september Avdelningen för reglerteknik Skolan för elektro- och systemteknik

Reglerteori. Föreläsning 11. Torkel Glad

A. Stationära felet blir 0. B. Stationära felet blir 10 %. C. Man kan inte avgöra vad stationära felet blir enbart med hjälp av polerna.

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik Föreläsning 10

Reglerteori. Föreläsning 8. Torkel Glad

Fredrik Lindsten Kontor 2A:521, Hus B, Reglerteknik Institutionen för systemteknik (ISY)

Lösningsförslag till tentamen i Reglerteknik fk M (TSRT06)

Lösningsförslag till tentamen i Reglerteknik (TSRT19)

Exempel: DC-servo med styrsignalmättning DEL III: OLINJÄR REGLERTEORI. DC-servo forts.: Rampsvar och sinussvar

Reglerteori, TSRT09. Föreläsning 8: Olinjäriteter och stabilitet. Torkel Glad. Reglerteknik, ISY, Linköpings Universitet

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del A Tid: Onsdag 22 augusti 2018, kl

Figure 1: Blockdiagram. V (s) + G C (s)y ref (s) 1 + G O (s)

Reglerteknik I: F10. Tillståndsåterkoppling med observatörer. Dave Zachariah. Inst. Informationsteknologi, Avd. Systemteknik

Figur 2: Bodediagrammets amplitudkurva i uppgift 1d

Industriell reglerteknik: Föreläsning 2

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del A Tid: Onsdag 23 augusti 2017, kl

Lösningar Reglerteknik AK Tentamen

TENTAMEN I TSRT09 REGLERTEORI

TSIU61: Reglerteknik. Tillståndsbeskrivning. Lite om tillstånd och återkoppling

Lösningsförslag TSRT09 Reglerteori

TENTAMEN I REGLERTEKNIK

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

Robust flervariabel reglering

TENTAMEN Reglerteknik 3p, X3

TENTAMEN I TSRT91 REGLERTEKNIK

Föreläsning 8. Reglerteknik AK. c Bo Wahlberg. 27 september Avdelningen för reglerteknik Skolan för elektro- och systemteknik

Reglerteknik AK, FRTF05

TENTAMEN: DEL B Reglerteknik I 5hp

Reglerteknik AK, Period 2, 2013 Föreläsning 6. Jonas Mårtensson, kursansvarig

TENTAMEN I REGLERTEKNIK Y TSRT12 för Y3 och D3. Lycka till!

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 2

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del A Tid: Torsdag 15 december 2016, kl

TSIU61: Reglerteknik

EL1010 Reglerteknik AK

REGLERTEKNIK KTH. REGLERTEKNIK AK EL1000/EL1110/EL1120 Tentamen , kl

REGLERTEKNIK KTH. REGLERTEKNIK AK EL1000/EL1110/EL1120 Kortfattade lösningsförslag till tentamen , kl

Reglerteknik Z / Bt/I/Kf/F

Lösningsförslag till tentamen i Reglerteknik Y/D (TSRT12)

Reglerteknik AK Tentamen

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik M Föreläsning 9

Reglerteknik AK, Period 2, 2013 Föreläsning 12. Jonas Mårtensson, kursansvarig

Faderns blodgrupp Sannolikheten att barnet skall få blodgrupp A0 A0 1/2 AA 1 AB 1/2 Övriga 0

Föreläsning 3. Reglerteknik AK. c Bo Wahlberg. 9 september Avdelningen för reglerteknik Skolan för elektro- och systemteknik

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del B

Välkomna till TSRT15 Reglerteknik Föreläsning 12

Reglerteori. Föreläsning 12. Torkel Glad

EL1000/1120 Reglerteknik AK

Sammanfattning av föreläsning 4. Modellbygge & Simulering, TSRT62. Föreläsning 5. Identifiering av olinjära modeller

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

TENTAMEN I REGLERTEKNIK Y/D

Föreläsning 14-16, Tillståndsmodeller för kontinuerliga system

Föreläsning 1 Reglerteknik AK

1RT490 Reglerteknik I 5hp Tentamen: Del A Tid: Torsdag 17 mars 2016, kl

TENTAMEN I REGLERTEKNIK Y/D

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

Reglerteknik AK. Tentamen kl

Lösningar till Tentamen i Reglerteknik AK EL1000/EL1100/EL

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik M Föreläsning 9

Överföringsfunktion 21

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik Föreläsning 8. Sammanfattning av föreläsning 7 Framkoppling Den röda tråden!

TSRT09 Reglerteori. Sammanfattning av föreläsning 10. Fasplan. Olika typer av jämviktspunkter. Samband linjärt olinjärt: nära jämviktspunkt

TENTAMEN I REGLERTEKNIK Y/D

ERE103 Reglerteknik D Tentamen

Reglerteknik AK. Tentamen 27 oktober 2015 kl 8-13

TENTAMEN Reglerteknik 4.5hp X3

Olinjära system (11, 12.1)

AUTOMATIC CONTROL REGLERTEKNIK LINKÖPINGS UNIVERSITET. M. Enqvist TTIT62: Föreläsning 3 AUTOMATIC CONTROL REGLERTEKNIK LINKÖPINGS UNIVERSITET

Välkomna till TSRT19 Reglerteknik Föreläsning 12

TENTAMEN I REGLERTEKNIK Y/D

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 4

TSRT91 Reglerteknik: Föreläsning 4

REGLERTEKNIK KTH REGLERTEKNIK AK EL1000/EL1110/EL En tillståndsmodell ges t.ex. av den styrbara kanoniska formen: s 2 +4s +1.

TENTAMEN Modellering av dynamiska system 5hp

ÖVNINGSTENTAMEN Modellering av dynamiska system 5hp

TSIU61: Reglerteknik. Sammanfattning av kursen. Gustaf Hendeby.

TSIU61: Reglerteknik. PID-reglering Specifikationer. Gustaf Hendeby.

Lösningsförslag TSRT09 Reglerteori

Försättsblad till skriftlig tentamen vid Linköpings universitet

Transkript:

Reglerteori. Föreläsning 4 Torkel Glad

Föreläsning 1 Torkel Glad Januari 2018 2 Sammanfattning av Föreläsning 3 Kovariansfunktion: R u (τ) = Eu(t)u(t τ) T Spektrum: Storleksmått: Vitt brus: Φ u (ω) = R u (τ)e iωτ dτ R u (0) = 1 Φ u (ω) dω 2π Φ u (ω) = konstant

Föreläsning 1 Torkel Glad Januari 2018 3 Sammanfattning av Föreläsning 3, forts. y = Gu Φ y (ω) = G(iω)Φ u (ω)g T ( iω) Spektralfaktorisering: Varje kovariansfunktion kan tänkas genererad genom att vitt brus passerat ett linjärt system. (Med godtyckligt noggrann approximation)

Föreläsning 1 Torkel Glad Januari 2018 4 Sammanfattning av Föreläsning 3, forts. Vitt brus in på tillståndsform: ẋ = Ax + Bv v vitt brus med spektraltäthet R. Π x = R x (0) Lyapunovs ekvation: AΠ x + Π x A T + BRB T = 0

Föreläsning 1 Torkel Glad Januari 2018 5 Sammanfattning av Föreläsning 3, forts. Kalmanlter: Optimal observatör för ẋ = Ax + Bu + Nv 1, y = Cx + v 2 v 1, v 2 okorrelerade vita brus med spektraltätheterna R 1, R 2. Optimal observatörsförstärkning: K = P C T R 1 2 där P ges av den algebraiska Riccatiekvationen: NR 1 N T + AP + P A T P C T R 1 2 CP = 0 P är den resulterande kovariansen för skattningsfelet.

Föreläsning 1 Torkel Glad Januari 2018 6 När kan algebraiska Riccatiekvationen lösas? Om R 2 > 0, R 1 0 och 1. paret A, C detekterbart (dvs den instabila delen av systemet observerbar) 2. paret A, NR 1 N T stabiliserbart (den instabila delen styrbar från bruset) så nns en lösning P 0 till den algebraiska Riccatiekvationen så att alla egenvärden till A KC har realdelar < 0. Villkor 1 är precis kravet på att över huvud taget kunna stabilisera observatören. Villkor 2 är ett mera matematiskt-tekniskt krav.

Föreläsning 1 Torkel Glad Januari 2018 7 Kommentar till Kalmanltret Kalmanltret är den observatör som minimerar P (minimerar a T P a oberoende av vektorn a) Man kan visa att Kalmanltret minimerar medelkvadratfelet bland alla linjära kausala lter. Om bruset är gaussiskt (normalprocesser) är Kalmanltret optimalt även jämfört med alla olinjära lter. Skattningen av x(t) blir det betingade väntevärdet, givet alla mätningar fram till tiden t.

Föreläsning 1 Torkel Glad Januari 2018 8 Sensorfusion Ofta måste man väga samman signaler från olika mätgivare som har olika noggrannhet. För navigationssystem i fartyg, ygplan, bilar,... väger man samman Lägesinformation: GPS, radiofyrar, optisk pejling,... Hastighetsinformation: dopplerradar, hjulrotationshastighet,... Accelerationsmätning: accelerometrar, gyron,...... Kalmanltret gör den optimala sammanvägningen: sensorfusion

Föreläsning 1 Torkel Glad Januari 2018 9 Enkel sensorfusion: läge hastighet Rörelse i en dimension: x 1 läge, x 2 hastighet Accelerationen varierar slumpvis kring noll: modelleras som vitt brus, w. Läge och hastighet mäts med mätfel v 1 och v 2 Modell: w, v okorrelerade ẋ = [ ] 0 1 x + 0 0 [ ] 0 w 1 y = x + v [ ] r1 0 R 1 = 1, R 2 = 0 r 2

Föreläsning 1 Torkel Glad Januari 2018 10 Kalmanlter: Bodediagram. Lägesskattning röd: bra lägesmätning, dålig hastighetsmätning (r 1 liten, r 2 stor) blå: bra hastighetsmätning, dålig lägesmätning (r 1 stor, r 2 liten) 10 2 lägesmätning till lägesskattning till lägesskattning 5hastighetsmätning 10 10 0 10 2 10 0 10 4 10 2 10 0 10 2 10 5 10 2 10 0 10 2

Föreläsning 1 Torkel Glad Januari 2018 11 Kalmanlter: Bodediagram. Hastighetsskattning röd: bra lägesmätning, dålig hastighetsmätning (r 1 liten, r 2 stor) blå: bra hastighetsmätning, dålig lägesmätning (r 1 stor, r 2 liten) till hastighetsskattning 5lägesmätning 10 hastighetsmätning till hastighetsskattning 10 0 10 0 10 5 10 2 10 10 10 2 10 0 10 2 10 4 10 2 10 0 10 2

Föreläsning 1 Torkel Glad Januari 2018 12 Det slutna systemet 1. Det kanoniska blockschemat 2. Stabilitet för det slutna systemet 3. Känslighet 4. Robusthet 5. Önskemål 6. Specikationer

Föreläsning 1 Torkel Glad Januari 2018 13 Viktiga signaler u, styrsignalen z, det vi vill styra r, referenssignal, det vi vill att z skall vara y, utsignal, det vi mäter Störningar w u, störning på ingången w, störning på utgången n, mätstörning Ofta är y = z + n För linjära system har u formen u = F r (s)r F y (s)y

Föreläsning 1 Torkel Glad Januari 2018 14 Det kanoniska blockschemat Överföringsfunktioner: G c = (I + GF y ) 1 GF r S = (I + GF y ) 1 S u = (I + F y G) 1 w u w n r F r Σ u G F y Σ z Σ y T = (I + GF y ) 1 GF y Signalsamband: z = G c r + Sw T n + GS u w u u = S u F r r S u F y (w + n) + S u w u

Föreläsning 1 Torkel Glad Januari 2018 15 Stabilitet för det slutna systemet Betrakta det slutna systemet som ett system med insignaler w u, w och utsignaler u, y (r = 0, n = 0). [ ] [ ] [ ] y GSu S wu = u S u S u F y w Om G och F y representeras av styr- och observerbara tillståndsbeskrivningar är det ganska lätt att se att det återkopplade systemet också blir styr- och observerbart. Om man kontrollerar alla fyra överföringsfunktionerna GS u, S, S u, S u F y kommer man därför att hitta alla poler till systemet (och kan speciellt kontrollera stabiliteten).

Föreläsning 1 Torkel Glad Januari 2018 16 Känslighet Låt z = G c r = (I + GF y ) 1 GF r för modellen G. Antag att sanna systemet är G sann = (I + G )G Då blir z 0 = (I + z )z, z = S 0 G, S 0 = (I + G sann F y ) 1 I praktiken måste S 0 approximeras av S = (I + GF y ) 1 Tolkning: S är förstärkningen från modellfel till signalfel.

Föreläsning 1 Torkel Glad Januari 2018 17 Robusthet Om G T < 1 så är det slutna systemet fortfarande stabilt. Detta är i sin tur uppfyllt om T (iω) < 1 G (iω), allaω

Föreläsning 1 Torkel Glad Januari 2018 18 Önskemål G c I liten S, S u små T liten G ru och G wu små Men notera att S + T = I G c = GG ru

Tack www.liu.se