Changeset 1447

Show
Ignore:
Timestamp:
04/09/12 22:18:33 (12 years ago)
Author:
vahalam
Message:
 
Location:
applications/dual/vahala/DP
Files:
2 modified

Legend:

Unmodified
Added
Removed
  • applications/dual/vahala/DP/prac_verz.lyx

    r1446 r1447  
    23392339\begin_layout Subsection 
    23402340Stochastický model 
     2341\begin_inset CommandInset label 
     2342LatexCommand label 
     2343name "sub:Stochasticky-model-pmsm" 
     2344 
     2345\end_inset 
     2346 
     2347 
    23412348\end_layout 
    23422349 
     
    58285835\begin_layout Subsection 
    58295836Lineárně kvadratický regulátor 
     5837\begin_inset CommandInset label 
     5838LatexCommand label 
     5839name "sub:Linearne-kvadraticky-regulator-obec-popis" 
     5840 
     5841\end_inset 
     5842 
     5843 
    58305844\end_layout 
    58315845 
     
    60266040Postup je založen na přepisu kvadratické ztráty do tvaru 
    60276041\begin_inset Formula  
    6028 \[ 
    6029 x_{t+1}^{T}Q_{t}x_{t+1}+u_{t}^{T}R_{t}u_{t}=x_{t+1}^{T}\sqrt{Q_{t}}^{T}\sqrt{Q_{t}}x_{t+1}+u_{t}^{T}\sqrt{R_{t}}^{T}\sqrt{R_{t}}u_{t} 
    6030 \] 
     6042\begin{equation} 
     6043x_{t+1}^{T}Q_{t}x_{t+1}+u_{t}^{T}R_{t}u_{t}=x_{t+1}^{T}\sqrt{Q_{t}}^{T}\sqrt{Q_{t}}x_{t+1}+u_{t}^{T}\sqrt{R_{t}}^{T}\sqrt{R_{t}}u_{t}\label{eq:lq-kv-ztrata-prepis-odmoc} 
     6044\end{equation} 
    60316045 
    60326046\end_inset 
     
    60526066 pak minimalizujeme funkci 
    60536067\begin_inset Formula  
    6054 \[ 
    6055 x_{t+1}^{T}\sqrt{Q_{t}}^{T}\sqrt{Q_{t}}x_{t+1}+u_{t}^{T}\sqrt{R_{t}}^{T}\sqrt{R_{t}}u_{t}+x_{t+1}^{T}\sqrt{S_{t}}^{T}\sqrt{S_{t}}x_{t+1} 
    6056 \] 
     6068\begin{equation} 
     6069x_{t+1}^{T}\sqrt{Q_{t}}^{T}\sqrt{Q_{t}}x_{t+1}+u_{t}^{T}\sqrt{R_{t}}^{T}\sqrt{R_{t}}u_{t}+x_{t+1}^{T}\sqrt{\Sigma_{t}}^{T}\sqrt{\Sigma_{t}}x_{t+1}\label{eq:lq-odm-ztrata-se-sigma} 
     6070\end{equation} 
    60576071 
    60586072\end_inset 
    60596073 
    60606074kde  
    6061 \begin_inset Formula $S_{t}$ 
     6075\begin_inset Formula $\Sigma_{t}$ 
    60626076\end_inset 
    60636077 
     
    60716085 a následně jej zapsat maticově ve tvaru 
    60726086\begin_inset Formula  
    6073 \[ 
     6087\begin{equation} 
    60746088\left(\begin{array}{c} 
    60756089u_{t}\\ 
     
    60786092\sqrt{Q_{t}}B_{t} & \sqrt{Q_{t}}A_{t}\\ 
    60796093\sqrt{R_{t}} & 0\\ 
    6080 \sqrt{S_{t}}B_{t} & \sqrt{S_{t}}A_{t} 
     6094\sqrt{\Sigma_{t}}B_{t} & \sqrt{\Sigma_{t}}A_{t} 
    60816095\end{array}\right]^{T}\underset{Z}{\underbrace{\left[\begin{array}{cc} 
    60826096\sqrt{Q_{t}}B_{t} & \sqrt{Q_{t}}A_{t}\\ 
    60836097\sqrt{R_{t}} & 0\\ 
    6084 \sqrt{S_{t}}B_{t} & \sqrt{S_{t}}A_{t} 
     6098\sqrt{\Sigma_{t}}B_{t} & \sqrt{\Sigma_{t}}A_{t} 
    60856099\end{array}\right]}}\left(\begin{array}{c} 
    60866100u_{t}\\ 
    60876101x_{t} 
    6088 \end{array}\right) 
    6089 \] 
     6102\end{array}\right)\label{eq:lq-matic-ztrata-pro-qr} 
     6103\end{equation} 
    60906104 
    60916105\end_inset 
     
    61916205 
    61926206 pak použijeme do předchozího časového kroku jako novou matici  
    6193 \begin_inset Formula $S$ 
     6207\begin_inset Formula $\Sigma$ 
    61946208\end_inset 
    61956209 
     
    62016215\end_layout 
    62026216 
     6217\begin_layout Standard 
     6218Tato kapitola je věnována spojení předchozích dvou, tedy stručně řečeno 
     6219 aplikaci vybraných algoritmů popsaných v kapitole o teorii řízení na konkrétní 
     6220 systém PMSM uvedený v první kapitole. 
     6221 Nejdříve budou uvedeny konkrétní matice používané pro rozšířený Kalmanův 
     6222 filtr a následně i pro výpočet aposteriorních Cramer-Raových mezí. 
     6223 Dále budou odvozeny různé verze lineárně kvadratického regulátoru jako 
     6224 alternativa ke klasicky užívaným PI regulátorům používaným pro vektorové 
     6225 řízení PMSM. 
     6226 Následovat bude popis algoritmu využívajícího hyperstav, který vychází 
     6227 právě z EKF a LQ regulátoru. 
     6228 Na závěr této kapitoly bude ještě popsána vybraná verze bikriteriální metody 
     6229 a návrh založený na využití injektáží. 
     6230\end_layout 
     6231 
    62036232\begin_layout Section 
    6204 Zjednodušení a předpoklady 
    6205 \end_layout 
    6206  
    6207 \begin_layout Standard 
    6208 Zátěžný moment  
     6233Úloha řízení PMSM 
     6234\end_layout 
     6235 
     6236\begin_layout Standard 
     6237Nejdříve je nutno přesně specifikovat úlohu, jakou se vybranými algoritmy 
     6238 pokusíme řešit. 
     6239 Této specifikace se dále v textu budeme držet, aby byly zajištěny v jistém 
     6240 ohledu stejné podmínky pro všechny algoritmy. 
     6241  
     6242\end_layout 
     6243 
     6244\begin_layout Standard 
     6245Řízeným systémem bude synchronní motor s permanentními magnety. 
     6246 Pro možné nasazení metod využívajících anizotropie předpokládáme v tomto 
     6247 stroji různé indukčnosti v osách  
     6248\begin_inset Formula $d-q$ 
     6249\end_inset 
     6250 
     6251, tedy  
     6252\begin_inset Formula $L_{d}\neq L_{q}$ 
     6253\end_inset 
     6254 
     6255. 
     6256  
     6257\end_layout 
     6258 
     6259\begin_layout Standard 
     6260Dále je uvažován PMSM v bezsenzorovém návrhu, to znamená, že mechanické 
     6261 veličiny jako poloha a otáčky nejsou měřeny. 
     6262 Měřenými veličinami jsou pouze proudy v osách  
     6263\begin_inset Formula $\alpha-\beta$ 
     6264\end_inset 
     6265 
     6266. 
     6267 Řídící veličiny reprezentované napětími v osách  
     6268\begin_inset Formula $\alpha-\beta$ 
     6269\end_inset 
     6270 
     6271 předpokládáme známé před vstupem do řídící elektroniky, skutečná napětí 
     6272 měřena nejsou. 
     6273  
     6274\end_layout 
     6275 
     6276\begin_layout Standard 
     6277Napětí jako řídící veličiny navíc neuvažujeme libovolné, ale pouze z daného 
     6278 intervalu  
     6279\begin_inset Formula $\left\langle -U_{max},U_{max}\right\rangle $ 
     6280\end_inset 
     6281 
     6282. 
     6283 To vyjadřuje reálná omezení použitého napájecího zdroje. 
     6284\end_layout 
     6285 
     6286\begin_layout Standard 
     6287V textu uvažujeme výhradně řízení otáček a referenční signál je tedy předpokládá 
     6288n v podobě požadované hodnoty otáček  
     6289\begin_inset Formula $\overline{\omega}_{t}$ 
     6290\end_inset 
     6291 
     6292 v daném čase  
     6293\begin_inset Formula $t$ 
     6294\end_inset 
     6295 
     6296. 
     6297  
     6298\end_layout 
     6299 
     6300\begin_layout Standard 
     6301Protože je nejdříve nutné zvládnout řízení stroje bez zátěže je zátěžný 
     6302 moment  
    62096303\begin_inset Formula $T_{L}$ 
    62106304\end_inset 
    62116305 
    6212  předpokládáme nulový. 
     6306 uvažován nulový. 
     6307\end_layout 
     6308 
     6309\begin_layout Standard 
     6310Dále uvažujeme, že na počátku (v nulovém čase) nemáme žádnou informaci o 
     6311 poloze hřídele. 
     6312 To lze vyjádřit tak, že rozdělení počáteční polohy  
     6313\begin_inset Formula $\vartheta_{0}$ 
     6314\end_inset 
     6315 
     6316 je uniformní na intervalu  
     6317\begin_inset Formula $\left(-\pi,\pi\right\rangle $ 
     6318\end_inset 
     6319 
     6320. 
     6321\end_layout 
     6322 
     6323\begin_layout Standard 
     6324Jako univerzální kriterium pro posuzování kvality jednotlivých aplikovaných 
     6325 řídících strategií bude brán kvadrát odchylky skutečných a požadovaných 
     6326 otáček. 
    62136327\end_layout 
    62146328 
     
    62406354\end_inset 
    62416355 
    6242 ) pro různé indukčnosti, nabízí se celá řada možností za jakých podmínek 
    6243  algoritmus EKF použí. 
    6244  Pro implementaci je však rozumných pouze několik málo možností. 
     6356) pro různé indukčnosti, nabízí se více možností za jakých podmínek algoritmus 
     6357 EKF použí. 
     6358 Pro implementaci je však rozumných pouze několik málo z nich. 
    62456359  
    62466360\end_layout 
     
    62656379 
    62666380). 
    6267  Hodnotu tohoto úhlu ale neznáme a navíc se jedná o hlavní veličinu, kterou 
    6268  chceme pomocí EKF určit. 
     6381 Hodnotu tohoto úhlu ale neznáme a navíc se jedná v podstatě o hlavní veličinu, 
     6382 kterou chceme pomocí EKF odhadnout. 
    62696383 Dalším problémem je, že v rovnicích popisujících PMSM (v případě stejných 
    62706384 i různých indukčností) v souřadné soustavě  
     
    62766390\end_inset 
    62776391 
    6278  vůbec nevystupuje a tedy ji ani nelze rozumně určit. 
     6392 vůbec nevystupuje a tedy ji z nich nelze rozumně určit. 
    62796393 Jistou možnstí, kdy by mělo smysl uvažovat EKF v souřadné soustavě  
    62806394\begin_inset Formula $d-q$ 
     
    63026416\begin_layout Standard 
    63036417Algoritmus EKF předpokládá Gaussovský model šumu. 
    6304  Vzhledem k popisu neurčitostí v PMSM ( 
    6305 \series bold 
    6306 odkaz 
    6307 \series default 
    6308 ) tento předpoklad splněn není. 
     6418 Vzhledem k popisu neurčitostí v PMSM, odstavec  
     6419\begin_inset CommandInset ref 
     6420LatexCommand ref 
     6421reference "sub:Stochasticky-model-pmsm" 
     6422 
     6423\end_inset 
     6424 
     6425, tento předpoklad splněn není. 
    63096426 Lze však provést aproximaci hustoty pravděpodobnosti skutečného šumu Gaussovsko 
    63106427u hustotou s vhodnými parametry. 
     
    63346451 
    63356452\begin_layout Standard 
    6336 Prvním diskutovaným případem bude návrh označovaný jako  
     6453Prvním diskutovaným případem bude návrh dále označovaný jako  
    63376454\emph on 
    63386455plný model 
     
    63436460 
    63446461. 
    6345  Všechny  
     6462 Všechny veličiny  
    63466463\begin_inset Formula $i_{\alpha}$ 
    63476464\end_inset 
     
    64176534\end_inset 
    64186535 
    6419  pouze vrací první dvě složky argumentu. 
     6536 je pouze identitou na první dvou složkách argumentu. 
    64206537 Vektory  
    64216538\begin_inset Formula $w_{t}$ 
     
    64396556 
    64406557\begin_layout Standard 
    6441 Pro výpočet rekurzivního algoritmu EKF je třeba znát Jacobiho matice parciálních 
    6442  derivací  
     6558Pro výpočet rekurzivního algoritmu EKF, rovnice ( 
     6559\begin_inset CommandInset ref 
     6560LatexCommand ref 
     6561reference "eq:EKF-rovnice-time-upd" 
     6562 
     6563\end_inset 
     6564 
     6565) a ( 
     6566\begin_inset CommandInset ref 
     6567LatexCommand ref 
     6568reference "eq:EKF-rovnice-data-upd" 
     6569 
     6570\end_inset 
     6571 
     6572), je třeba znát Jacobiho matice parciálních derivací  
    64436573\begin_inset Formula $A_{t}$ 
    64446574\end_inset 
     
    64796609\begin_layout Subsection 
    64806610Redukovaný model 
     6611\begin_inset CommandInset label 
     6612LatexCommand label 
     6613name "sub:EKF-Redukovany-model" 
     6614 
     6615\end_inset 
     6616 
     6617 
    64816618\end_layout 
    64826619 
     
    66126749\end_layout 
    66136750 
     6751\begin_layout Standard 
     6752Redukovaný model pro různé indukčnosti již v textu ani v příloze uveden 
     6753 není, ale jeho případné odvození je možno relativně snadno provést jako 
     6754 zjednodušení modelu plného. 
     6755  
     6756\series bold 
     6757(možná přidat i redukovaný -- je v PCRB) 
     6758\end_layout 
     6759 
    66146760\begin_layout Section 
    66156761Rovnice pro PCRB 
     
    66306776\end_inset 
    66316777 
    6632  totiž nemá smysl používat, jelikož mez stále roste, což lze jednak usuzovat 
    6633  na základě tvaru ronvic, ale tento fakt byl ověřen i experimentálně. 
     6778 nemá smysl používat, jelikož nejvíce zajímavá mez polohy stále roste, což 
     6779 lze jednak usuzovat na základě tvaru ronvic, ale tento fakt byl ověřen 
     6780 i experimentálně. 
    66346781 Jednotlivé modely se liší tím, jestli je uvažován  
    66356782\emph on 
     
    66886835 
    66896836\begin_layout Subsection 
    6690 Užitá řízení 
    6691 \end_layout 
    6692  
    6693 \begin_layout Standard 
    6694 Použitá řízení shrnuje následující seznam, dále budou označována svým číslem 
    6695  položky: 
     6837Vzorový běh systému 
     6838\end_layout 
     6839 
     6840\begin_layout Standard 
     6841Výpočet hodnot aposteriorních Cramer-Raových mezí probíhá na vzorovém běhu 
     6842 systému. 
     6843 Ze vzorového běhu jsou získány průběhy jednotlivých stavových veličin v 
     6844 čase, které pak slouží jako zdroj pro výpočet vlastních mezí. 
     6845 Jako vzorový běh lze buď přímo zvolit nějaké hodnoty a nebo je získat aplikací 
     6846 vhodného regulátoru na model systému. 
     6847 Pro tento případ bylo užíváno vektorové PI řízení (implementované jako 
     6848 referenční) získávající odhad ze senzorů a řídící na určenou referenční 
     6849 hodnotu. 
     6850\end_layout 
     6851 
     6852\begin_layout Standard 
     6853Použité vzorové běhy shrnuje následující seznam, dále budou označována svým 
     6854 číslem položky: 
    66966855\end_layout 
    66976856 
     
    67126871 
    67136872\begin_layout Enumerate 
    6714 PI 
     6873vektorové PI 
    67156874\end_layout 
    67166875 
    67176876\begin_layout Enumerate 
    6718 PI + injektáž sin do  
     6877vektorové PI + injektáž sin do  
    67196878\begin_inset Formula $d-q$ 
    67206879\end_inset 
     
    67246883 
    67256884\begin_layout Enumerate 
    6726 PI + injektáž obdélníků do  
     6885vektorové PI + injektáž obdélníků do  
    67276886\begin_inset Formula $d-q$ 
    67286887\end_inset 
     
    67326891 
    67336892\begin_layout Enumerate 
    6734 PI + injektáž konstanty do  
     6893vektorové PI + injektáž konstanty do  
    67356894\begin_inset Formula $d$ 
    67366895\end_inset 
     
    67406899 
    67416900\begin_layout Enumerate 
    6742 PI + náhodná chyba na  
     6901vektorové PI + náhodná chyba na  
    67436902\begin_inset Formula $\overline{\omega}$ 
    67446903\end_inset 
     
    67486907 
    67496908\begin_layout Enumerate 
    6750 PI + injektáž sin do  
     6909vektorové PI + injektáž sin do  
    67516910\begin_inset Formula $\alpha-\beta$ 
    67526911\end_inset 
     
    67566915 
    67576916\begin_layout Enumerate 
    6758 PI + injektáž obdélníků do  
     6917vektorové PI + injektáž obdélníků do  
    67596918\begin_inset Formula $\alpha-\beta$ 
    67606919\end_inset 
     
    67646923 
    67656924\begin_layout Enumerate 
    6766 PI + bikriteriální metoda se  
     6925vektorové PI + bikriteriální metoda se  
    67676926\begin_inset Formula $\mathrm{sign}\omega$ 
    67686927\end_inset 
     
    67726931 
    67736932\begin_layout Enumerate 
    6774 PI + bikriteriální metoda náhodný výběr 5 možností 
     6933vektorové PI + náhodný výběr 5 možností budícího zásahu 
     6934\end_layout 
     6935 
     6936\begin_layout Standard 
     6937 
     6938\series bold 
     6939(detailněji popsat předchozí) 
    67756940\end_layout 
    67766941 
     
    67946959\end_inset 
    67956960 
    6796  uvažována jako náhodná veličina s normálním rozdělením, které může nabývat 
    6797  hodnot z celé reálné osy a následně může PCRB nabývat velmi vysokých hodnot. 
     6961 uvažována jako náhodná veličina s normálním rozdělením, která nabývat hodnot 
     6962 z celé reálné osy a následně může PCRB dosáhnout velmi vysokých hodnot. 
    67986963 Tyto hodnoty však pro interpretaci ve vztahu k PMSM nemají smysl, protože 
    67996964 nejhorší případ (ve smyslu největší neznalosti parametru  
     
    69377102\end_inset 
    69387103 
    6939  
     7104  
     7105\series bold 
     7106předělat na černobílý 
    69407107\end_layout 
    69417108 
     
    70907257 
    70917258\begin_layout Standard 
    7092 Tento algoritmus opět předpokládá lineární systém, viz rovnice ( 
     7259Tento algoritmus předpokládá lineární systém, viz rovnice ( 
    70937260\begin_inset CommandInset ref 
    70947261LatexCommand ref 
     
    70987265 
    70997266), kterým PMSM není a je tedy nutné provést linearizaci. 
    7100  Nelze ale přímo použít matice odvozené v předchozí části  
     7267 Nelze ale přímo použít matice derivací odvozené v předchozí části  
    71017268\begin_inset CommandInset ref 
    71027269LatexCommand ref 
     
    71257292 
    71267293kde parciální derivací  
    7127 \begin_inset Formula $f$ 
    7128 \end_inset 
    7129  
    7130  dle  
    7131 \begin_inset Formula $x$ 
     7294\begin_inset Formula $\frac{\partial f}{\partial x}$ 
    71327295\end_inset 
    71337296 
     
    71437306\end_inset 
    71447307 
    7145  o EKF vypočtená v bodě  
     7308 týkající se EKF vypočtená v bodě  
    71467309\begin_inset Formula $x_{0}$ 
    71477310\end_inset 
     
    71807343\end_inset 
    71817344 
    7182  (o jeden sloupec a řádek) a stejně tak zvětšíme i velikost stav o  
     7345 (o jeden sloupec a řádek) a stejně tak zvětšíme i velikost stavu o  
    71837346\begin_inset Formula $1$ 
    71847347\end_inset 
     
    72027365\[ 
    72037366\overline{A}=\left[\begin{array}{cc} 
    7204 A & \left(f\left(x_{0}\right)-Ax_{0}\right)\\ 
     7367A & \gamma\\ 
    720573680 & 1 
    72067369\end{array}\right] 
     
    72257388 
    72267389\begin_layout Subsection 
    7227 Matice pro LQ pro stejné indukčnosti 
     7390Ztrátová funkce 
     7391\end_layout 
     7392 
     7393\begin_layout Standard 
     7394Protože chceme využít lineárně kvadratického algoritmu, je třeba formulovat 
     7395 ztrátovou funkci jako aditivní a kvadratickou, obecně ve tvaru daném rovnicí 
     7396 ( 
     7397\begin_inset CommandInset ref 
     7398LatexCommand ref 
     7399reference "eq:lq-adit-kv-ztrata" 
     7400 
     7401\end_inset 
     7402 
     7403). 
     7404\end_layout 
     7405 
     7406\begin_layout Standard 
     7407Hlavním požadavkem na systém je dosažení požadované hodnoty otáček  
     7408\begin_inset Formula $\overline{\omega}_{t}$ 
     7409\end_inset 
     7410 
     7411 v čase  
     7412\begin_inset Formula $t$ 
     7413\end_inset 
     7414 
     7415. 
     7416 Výše zmíněná ztráta ( 
     7417\begin_inset CommandInset ref 
     7418LatexCommand ref 
     7419reference "eq:lq-adit-kv-ztrata" 
     7420 
     7421\end_inset 
     7422 
     7423) však vede na řízení pouze na nulovou hodnotu odpovídající  
     7424\begin_inset Formula $\overline{\omega}\equiv0$ 
     7425\end_inset 
     7426 
     7427, pro řízení na nenulové požadované otáčky je třeba modifikovat stav systému 
     7428 a zavést substituci  
     7429\begin_inset Formula  
     7430\[ 
     7431\psi_{t}=\omega_{t}-\overline{\omega}_{t} 
     7432\] 
     7433 
     7434\end_inset 
     7435 
     7436a veličinu  
     7437\begin_inset Formula $\psi$ 
     7438\end_inset 
     7439 
     7440 pak již řídíme na nulovou hodnotu. 
     7441 Tuto substituci, která závisí na  
     7442\begin_inset Formula $\overline{\omega}$ 
     7443\end_inset 
     7444 
     7445 jako parametru, je třeba zanést do všech rovnic. 
     7446 Ve stavu systému veličina  
     7447\begin_inset Formula $\psi_{t}$ 
     7448\end_inset 
     7449 
     7450 nahradí veličinu  
     7451\begin_inset Formula $\omega_{t}$ 
     7452\end_inset 
     7453 
     7454. 
     7455 Dále je třeba zahrnout i všechny konstantní členy, které v důsledku substituce 
     7456 vzniknou. 
     7457\end_layout 
     7458 
     7459\begin_layout Standard 
     7460Penalizační matici stavu systému v ( 
     7461\begin_inset CommandInset ref 
     7462LatexCommand ref 
     7463reference "eq:lq-adit-kv-ztrata" 
     7464 
     7465\end_inset 
     7466 
     7467) budeme vzhledem k požadavku pouze na hodnotu otáček uvažovat nezávislou 
     7468 na čase  
     7469\begin_inset Formula $Q_{t}=Q$ 
     7470\end_inset 
     7471 
     7472 pro všechna  
     7473\begin_inset Formula $t$ 
     7474\end_inset 
     7475 
     7476, a ve tvaru 
     7477\begin_inset Formula  
     7478\begin{equation} 
     7479Q=\left[\begin{array}{ccccc} 
     74800 & 0 & 0 & 0 & 0\\ 
     74810 & 0 & 0 & 0 & 0\\ 
     74820 & 0 & q & 0 & 0\\ 
     74830 & 0 & 0 & 0 & 0\\ 
     74840 & 0 & 0 & 0 & 0 
     7485\end{array}\right]\label{eq:matice-Q-lq} 
     7486\end{equation} 
     7487 
     7488\end_inset 
     7489 
     7490kde  
     7491\begin_inset Formula $q$ 
     7492\end_inset 
     7493 
     7494 je pevně zvolená konstanta a matice  
     7495\begin_inset Formula $Q$ 
     7496\end_inset 
     7497 
     7498 má již rozměr  
     7499\begin_inset Formula $5\times5$ 
     7500\end_inset 
     7501 
     7502, protože byl stav rozšířen o konstantní člen v důsledku linearizace. 
     7503 Koncovou matici  
     7504\begin_inset Formula $Q_{T}$ 
     7505\end_inset 
     7506 
     7507 budeme uvažovat nulovou. 
     7508\end_layout 
     7509 
     7510\begin_layout Standard 
     7511Dalším požadavkem je omezení na napětí -- vstupy do systému, vyjádřené pomocí 
     7512 maximálního napětí  
     7513\begin_inset Formula $U_{max}$ 
     7514\end_inset 
     7515 
     7516, které je schopen poskytnout napájecí zdroj. 
     7517 Toto omezení můžeme zasat jako  
     7518\begin_inset Formula  
     7519\begin{equation} 
     7520\left|u_{k,t}\right|\leq U_{max}\label{eq:omezeni} 
     7521\end{equation} 
     7522 
     7523\end_inset 
     7524 
     7525jako omezení na každou složku  
     7526\begin_inset Formula $k$ 
     7527\end_inset 
     7528 
     7529 vektoru  
     7530\begin_inset Formula $u_{t}$ 
     7531\end_inset 
     7532 
     7533 zvlášť. 
     7534 Tuto podmínku lze také považovat za definici množiny přípustných řízení 
     7535  
     7536\begin_inset Formula $U_{t}$ 
     7537\end_inset 
     7538 
     7539 v čase  
     7540\begin_inset Formula $t$ 
     7541\end_inset 
     7542 
     7543. 
     7544 Požadavek založený na absolutní hodnotě nelze přímo zapsat jako kvadratickou 
     7545 funkci a proto je třeba vhodně zvolit matici  
     7546\begin_inset Formula $R_{t}$ 
     7547\end_inset 
     7548 
     7549 v ( 
     7550\begin_inset CommandInset ref 
     7551LatexCommand ref 
     7552reference "eq:lq-adit-kv-ztrata" 
     7553 
     7554\end_inset 
     7555 
     7556) aby dostatečně penalizovala příliš velké hodnoty řízení  
     7557\begin_inset Formula $u_{t}$ 
     7558\end_inset 
     7559 
     7560 a dále počítat s tím, že při přesažení hodnoty  
     7561\begin_inset Formula $U_{max}$ 
     7562\end_inset 
     7563 
     7564 dojde k ořezu. 
     7565 Výběr vhodných hodnot do matice  
     7566\begin_inset Formula $R_{t}$ 
     7567\end_inset 
     7568 
     7569 byl řešen experimentálně a bude mu věnována pozornost v části zabývající 
     7570 se experimenty ( 
     7571\series bold 
     7572odkaz 
     7573\series default 
     7574). 
     7575\end_layout 
     7576 
     7577\begin_layout Subsubsection 
     7578Rozšíření pro penalizaci přírůstků napětí 
     7579\end_layout 
     7580 
     7581\begin_layout Standard 
     7582Chceme-li přidat ještě omezení na velikost změny vstupů  
     7583\begin_inset Formula $\left(u_{t+1}-u_{t}\right)^{2}$ 
     7584\end_inset 
     7585 
     7586 což může v některých případech vylepšit chování LQ algoritmu, lze tak učinit 
     7587 přidáním dalšího členu do ztrátové funkce. 
     7588 Tento člen budeme volit opět kvadratický a to ve tvaru  
     7589\begin_inset Formula $\left(u_{t}-u_{t-1}\right)^{T}S_{t}\left(u_{t}-u_{t-1}\right)$ 
     7590\end_inset 
     7591 
     7592. 
     7593 Penalizační matice  
     7594\begin_inset Formula $S_{t}$ 
     7595\end_inset 
     7596 
     7597 budem opět, jako matice  
     7598\begin_inset Formula $R_{t}$ 
     7599\end_inset 
     7600 
     7601, nalezena experimentálně, detailněji viz ( 
     7602\series bold 
     7603odkaz 
     7604\series default 
     7605). 
     7606 Takovýto člen ale ve standartní ztrátové funkci LQ řízení nevystupuje a 
     7607 jeho přidání již není tak snadné. 
     7608 Při implementaci takto modifikovaného algoritmu je třeba vycházet z návrhu 
     7609 LQ algoritmu, založeného na maticovém QR rozkladu, viz odstavec  
     7610\begin_inset CommandInset ref 
     7611LatexCommand ref 
     7612reference "sub:Linearne-kvadraticky-regulator-obec-popis" 
     7613 
     7614\end_inset 
     7615 
     7616. 
     7617 Tento algoritmus totiž relativně snadno umožňuje přidat další kvadratický 
     7618 člen, jedinou komplikací je nutnost rozšířit stávající stavový vektor o 
     7619 stará řízení  
     7620\begin_inset Formula $u_{t-1}$ 
     7621\end_inset 
     7622 
     7623. 
     7624\end_layout 
     7625 
     7626\begin_layout Standard 
     7627Uvažujme novou penalizační matici  
     7628\begin_inset Formula $S_{t}$ 
     7629\end_inset 
     7630 
     7631 pozitivně semidefinitní a do rovnice  
     7632\begin_inset CommandInset ref 
     7633LatexCommand ref 
     7634reference "eq:lq-kv-ztrata-prepis-odmoc" 
     7635 
     7636\end_inset 
     7637 
     7638 vyjadřující kvadratickou ztrátu přidáme člen 
     7639\begin_inset Formula  
     7640\[ 
     7641\left(u_{t}-u_{t-1}\right)^{T}S_{t}\left(u_{t}-u_{t-1}\right)=\left(u_{t}-u_{t-1}\right)^{T}\sqrt{S_{t}}^{T}\sqrt{S_{t}}\left(u_{t}-u_{t-1}\right) 
     7642\] 
     7643 
     7644\end_inset 
     7645 
     7646To následně vede na rovnici  
     7647\begin_inset CommandInset ref 
     7648LatexCommand ref 
     7649reference "eq:lq-matic-ztrata-pro-qr" 
     7650 
     7651\end_inset 
     7652 
     7653 ve tvaru 
     7654\begin_inset Formula  
     7655\[ 
     7656\left(\begin{array}{c} 
     7657u_{t}\\ 
     7658u_{t-1}\\ 
     7659x_{t} 
     7660\end{array}\right)^{T}Z^{T}Z\left(\begin{array}{c} 
     7661u_{t}\\ 
     7662u_{t-1}\\ 
     7663x_{t} 
     7664\end{array}\right) 
     7665\] 
     7666 
     7667\end_inset 
     7668 
     7669s maticí  
     7670\begin_inset Formula $Z$ 
     7671\end_inset 
     7672 
     7673 danou jako 
     7674\begin_inset Formula  
     7675\[ 
     7676Z=\left[\begin{array}{ccc} 
     7677\sqrt{Q_{t}}B_{t} & 0 & \sqrt{Q_{t}}A_{t}\\ 
     7678\sqrt{R_{t}} & 0 & 0\\ 
     7679\sqrt{S_{t}} & -\sqrt{S_{t}} & 0\\ 
     7680\left(\sqrt{\Sigma_{t}}\right)_{3,\ldots,7}B_{t} & \left(\sqrt{\Sigma_{t}}\right)_{1,2} & \left(\sqrt{\Sigma_{t}}\right)_{3,\ldots,7}A_{t} 
     7681\end{array}\right] 
     7682\] 
     7683 
     7684\end_inset 
     7685 
     7686kde 0 představuje nulovou matici vhodných rozměrů a dolní index slouží k 
     7687 označení sloupce matice. 
     7688 Zbytek popisu algoritmu je již stejný jako v odstavci  
     7689\begin_inset CommandInset ref 
     7690LatexCommand ref 
     7691reference "sub:Linearne-kvadraticky-regulator-obec-popis" 
     7692 
     7693\end_inset 
     7694 
     7695 s tím rozdílem, že místo vektoru  
     7696\begin_inset Formula $x_{t}$ 
     7697\end_inset 
     7698 
     7699 dále pracujeme s vektorem  
     7700\begin_inset Formula $\left(\begin{array}{c} 
     7701u_{t-1}\\ 
     7702x_{t} 
     7703\end{array}\right)$ 
     7704\end_inset 
     7705 
     7706. 
     7707\end_layout 
     7708 
     7709\begin_layout Subsubsection 
     7710Souřadné soustavy pro penalizační matice řízení 
     7711\end_layout 
     7712 
     7713\begin_layout Standard 
     7714Uvažovaná ztrátovou funkcí penalizující obecně i přírůstky řízení je ve 
     7715 tvaru 
     7716\begin_inset Formula  
     7717\[ 
     7718\sum_{t=0}^{T-1}\left(\left(x_{t}-\overline{x}_{t}\right)^{T}Q\left(x_{t}-\overline{x}_{t}\right)+u_{t}^{T}Ru_{t}+\left(u_{t}-u_{t-1}\right)^{T}S\left(u_{t}-u_{t-1}\right)\right) 
     7719\] 
     7720 
     7721\end_inset 
     7722 
     7723 kde řízení  
     7724\begin_inset Formula $u_{t}$ 
     7725\end_inset 
     7726 
     7727 respektive  
     7728\begin_inset Formula $u_{t-1}$ 
     7729\end_inset 
     7730 
     7731 jsou v souřadnicích  
     7732\begin_inset Formula $\alpha-\beta$ 
     7733\end_inset 
     7734 
     7735. 
     7736 Osy  
     7737\begin_inset Formula $\alpha$ 
     7738\end_inset 
     7739 
     7740 a  
     7741\begin_inset Formula $\beta$ 
     7742\end_inset 
     7743 
     7744 jsou zřejmě kvalitativně ekvivalentní a není důvod některou z nich upřednostňov 
     7745at, není proto ani žádný důvod uvažovat jinou penalizaci, řízení případně 
     7746 jeho přírůstků, v těchto osách. 
     7747 Totéž ovšem nelze tvrdit o souřadných osách  
     7748\begin_inset Formula $d-q$ 
     7749\end_inset 
     7750 
     7751. 
     7752 Z rovnic ( 
     7753\begin_inset CommandInset ref 
     7754LatexCommand ref 
     7755reference "eq:diskretni-system-dq-ls" 
     7756 
     7757\end_inset 
     7758 
     7759) případně ( 
     7760\begin_inset CommandInset ref 
     7761LatexCommand ref 
     7762reference "eq:diskretni-system-dq-ldq" 
     7763 
     7764\end_inset 
     7765 
     7766) zřejmě plyne, že na otáčení stroje má vliv především  
     7767\begin_inset Formula $q$ 
     7768\end_inset 
     7769 
     7770 složka proudů a tedy potažmo i napětí. 
     7771 Může se tedy zdát rozumným volit rozdílnou penalizaci řídících vstupů v 
     7772 osách  
     7773\begin_inset Formula $d-q$ 
     7774\end_inset 
     7775 
     7776. 
     7777  
     7778\end_layout 
     7779 
     7780\begin_layout Standard 
     7781Volmě tedy rozdílnou časově nezávislou penalizaci řízení v osách  
     7782\begin_inset Formula $d-q$ 
     7783\end_inset 
     7784 
     7785 v podobě diagonální matice 
     7786\begin_inset Formula  
     7787\[ 
     7788R^{dq}=diag(r_{d},r_{q}) 
     7789\] 
     7790 
     7791\end_inset 
     7792 
     7793Uvažujeme-li ztrátovou funkci v souřadném systému  
     7794\begin_inset Formula $\alpha-\beta$ 
     7795\end_inset 
     7796 
     7797, převedeme penalizační matici  
     7798\begin_inset Formula $R$ 
     7799\end_inset 
     7800 
     7801 do těchto souřadnic a ta se stane závislou na čase 
     7802\begin_inset Formula  
     7803\[ 
     7804R_{t}^{\alpha\beta}=\left[\begin{array}{cc} 
     7805\cos\vartheta_{t} & -\sin\vartheta_{t}\\ 
     7806\sin\vartheta_{t} & \cos\vartheta_{t} 
     7807\end{array}\right]R^{dq}\left[\begin{array}{cc} 
     7808\cos\vartheta_{t} & \sin\vartheta_{t}\\ 
     7809-\sin\vartheta_{t} & \cos\vartheta_{t} 
     7810\end{array}\right] 
     7811\] 
     7812 
     7813\end_inset 
     7814 
     7815kde se jako úhel  
     7816\begin_inset Formula $\vartheta_{t}$ 
     7817\end_inset 
     7818 
     7819 využívá jeho odhad v čase  
     7820\begin_inset Formula $t$ 
     7821\end_inset 
     7822 
     7823. 
     7824 Analogický vztah lze použít i pro penalizaci přírůstků (matice  
     7825\begin_inset Formula $S^{dq}$ 
     7826\end_inset 
     7827 
     7828 a  
     7829\begin_inset Formula $S_{t}^{\alpha\beta}$ 
     7830\end_inset 
     7831 
     7832). 
     7833  
     7834\end_layout 
     7835 
     7836\begin_layout Subsection 
     7837Matice pro stejné indukčnosti 
    72287838\end_layout 
    72297839 
     
    72537863\end_inset 
    72547864 
    7255  tedy vypočteme jako 
     7865 vypočteme jako 
    72567866\begin_inset Formula  
    72577867\begin{eqnarray*} 
     
    72977907a & 0 & b\sin\vartheta_{0} & b\omega_{0}\cos\vartheta_{0} & -b\omega_{0}\vartheta_{0}\cos\vartheta_{0}\\ 
    729879080 & a & -b\cos\vartheta_{0} & b\omega_{0}\sin\vartheta_{0} & -b\omega_{0}\vartheta_{0}\sin\vartheta_{0}\\ 
    7299 -e\sin\vartheta_{0} & e\cos\vartheta_{0} & d & -e\left(i_{\beta,0}\sin\vartheta_{0}+i_{\alpha,0}\cos\vartheta_{0}\right) & e\vartheta_{0}\left(i_{b,0}\sin\vartheta_{0}+i_{\alpha,0}\cos\vartheta_{0}\right)\\ 
     7909-e\sin\vartheta_{0} & e\cos\vartheta_{0} & d & -e\zeta & e\vartheta_{0}\zeta\\ 
    730079100 & 0 & \Delta t & 1 & 0\\ 
    730179110 & 0 & 0 & 0 & 1 
    73027912\end{array}\right] 
     7913\] 
     7914 
     7915\end_inset 
     7916 
     7917kde 
     7918\begin_inset Formula  
     7919\[ 
     7920\zeta=\left(i_{\beta,0}\sin\vartheta_{0}+i_{\alpha,0}\cos\vartheta_{0}\right) 
    73037921\] 
    73047922 
     
    73467964\end_layout 
    73477965 
    7348 \begin_layout Subsection 
    7349 Ztrátová funkce 
    7350 \end_layout 
    7351  
    7352 \begin_layout Standard 
    7353 Protože chceme využít lineárně kvadratického algoritmu, je třeba formulovat 
    7354  ztrátovou funkci jako aditivní a kvadratickou, obecně ve tvaru daném rovnicí 
    7355  ( 
    7356 \begin_inset CommandInset ref 
    7357 LatexCommand ref 
    7358 reference "eq:lq-adit-kv-ztrata" 
    7359  
    7360 \end_inset 
    7361  
    7362 ). 
    7363 \end_layout 
    7364  
    7365 \begin_layout Standard 
    7366 Hlavním požadavkem na systém je dosažení požadované hodnoty otáček  
    7367 \begin_inset Formula $\overline{\omega}_{t}$ 
    7368 \end_inset 
    7369  
    7370  v čase  
    7371 \begin_inset Formula $t$ 
    7372 \end_inset 
    7373  
    7374 . 
    7375  Výše zmíněná ztráta ( 
    7376 \begin_inset CommandInset ref 
    7377 LatexCommand ref 
    7378 reference "eq:lq-adit-kv-ztrata" 
    7379  
    7380 \end_inset 
    7381  
    7382 ) však vede na řízení pouze na nulovou hodnotu odpovídající  
    7383 \begin_inset Formula $\overline{\omega}\equiv0$ 
    7384 \end_inset 
    7385  
    7386 , pro řízení na nenulové požadované otáčky je třeba modifikovat stav systému 
    7387  a zavést substituci  
    7388 \begin_inset Formula  
    7389 \[ 
    7390 \psi_{t}=\omega_{t}-\overline{\omega}_{t} 
    7391 \] 
    7392  
    7393 \end_inset 
    7394  
    7395 a veličinu  
     7966\begin_layout Subsubsection 
     7967Substituce kvůli požadovaným otáčkám 
     7968\end_layout 
     7969 
     7970\begin_layout Standard 
     7971Jak již bylo zmíněno, při požadavku na nenulové referenční otáčky je třeba 
     7972 provést substituci a zavést novou stavovou veličinu  
    73967973\begin_inset Formula $\psi$ 
    73977974\end_inset 
    73987975 
    7399  pak již řídíme na nulovou hodnotu. 
    7400  Tuto substituci, která závisí na parametru  
    7401 \begin_inset Formula $\overline{\omega}$ 
    7402 \end_inset 
    7403  
    7404 , je třeba zanést do všech rovnic. 
    7405  Ve stavu systému veličina  
    7406 \begin_inset Formula $\psi_{t}$ 
    7407 \end_inset 
    7408  
    7409  nahradí veličinu  
    7410 \begin_inset Formula $\omega_{t}$ 
    7411 \end_inset 
    7412  
    7413 . 
    7414  Dále je třeba zahrnout i všechny konstantní členy, které v důsledku substituce 
    7415  vzniknou. 
    7416 \end_layout 
    7417  
    7418 \begin_layout Standard 
    7419 Penalizační matici stavu systému v ( 
    7420 \begin_inset CommandInset ref 
    7421 LatexCommand ref 
    7422 reference "eq:lq-adit-kv-ztrata" 
    7423  
    7424 \end_inset 
    7425  
    7426 ) budeme uvažovat nezávislou na čase  
    7427 \begin_inset Formula $Q_{t}=Q$ 
    7428 \end_inset 
    7429  
    7430  pro všechna  
    7431 \begin_inset Formula $t$ 
    7432 \end_inset 
    7433  
    7434  a ve tvaru 
    7435 \begin_inset Formula  
    7436 \begin{equation} 
    7437 Q=\left[\begin{array}{ccccc} 
    7438 0 & 0 & 0 & 0 & 0\\ 
    7439 0 & 0 & 0 & 0 & 0\\ 
    7440 0 & 0 & q & 0 & 0\\ 
    7441 0 & 0 & 0 & 0 & 0\\ 
    7442 0 & 0 & 0 & 0 & 0 
    7443 \end{array}\right]\label{eq:matice-Q-lq} 
    7444 \end{equation} 
    7445  
    7446 \end_inset 
    7447  
    7448 kde  
    7449 \begin_inset Formula $q$ 
    7450 \end_inset 
    7451  
    7452  je pevně zvolená konstanta a matice  
    7453 \begin_inset Formula $Q$ 
    7454 \end_inset 
    7455  
    7456  má již rozměr  
    7457 \begin_inset Formula $5\times5$ 
    7458 \end_inset 
    7459  
    7460 , protože byl stav rozšířen o konstantní člen v důsledku linearizace. 
    7461  Koncovou matici  
    7462 \begin_inset Formula $Q_{T}$ 
    7463 \end_inset 
    7464  
    7465  budeme uvažovat nulovou. 
    7466 \end_layout 
    7467  
    7468 \begin_layout Standard 
    7469 Dalším požadavkem je omezení na napětí -- vstupy do systému, vyjádřené pomocí 
    7470  maximálního napětí  
    7471 \begin_inset Formula $U_{max}$ 
    7472 \end_inset 
    7473  
    7474 , které je schopen poskytnout napájecí zdroj. 
    7475  Toto omezení můžeme zasat jako  
    7476 \begin_inset Formula  
    7477 \begin{equation} 
    7478 \left\Vert u_{t}\right\Vert \leq U_{max}\label{eq:omezeni} 
    7479 \end{equation} 
    7480  
    7481 \end_inset 
    7482  
    7483 případně jako omezení na každou složku vektoru  
    7484 \begin_inset Formula $u_{t}$ 
    7485 \end_inset 
    7486  
    7487  zvlášť. 
    7488  Tuto podmínku lze také považovat za definici množiny přípustných řízení 
    7489   
    7490 \begin_inset Formula $U_{t}$ 
    7491 \end_inset 
    7492  
    7493  v čase  
    7494 \begin_inset Formula $t$ 
    7495 \end_inset 
    7496  
    7497 , viz ( 
    7498 \series bold 
    7499 odkaz 
    7500 \series default 
    7501 ). 
    7502  požadavek nelze přímo zapsat jako kvadratickou funkci a proto je třeba 
    7503  vhodně zvolit matici  
    7504 \begin_inset Formula $R_{t}$ 
    7505 \end_inset 
    7506  
    7507  v ( 
    7508 \begin_inset CommandInset ref 
    7509 LatexCommand ref 
    7510 reference "eq:lq-adit-kv-ztrata" 
    7511  
    7512 \end_inset 
    7513  
    7514 ) aby dostatečně penalizovala příliš velké hodnoty řízení  
    7515 \begin_inset Formula $u_{t}$ 
    7516 \end_inset 
    7517  
    7518  a dále počítat s tím, že při přesažení hodnoty  
    7519 \begin_inset Formula $U_{max}$ 
    7520 \end_inset 
    7521  
    7522  dojde k ořezu. 
    7523  Výběr vhodných hodnot do matice  
    7524 \begin_inset Formula $R_{t}$ 
    7525 \end_inset 
    7526  
    7527  byl řešen experimentálně a bude mu věnována pozornost v části zabývající 
    7528  se experimenty ( 
    7529 \series bold 
    7530 odkaz 
    7531 \series default 
    7532 ). 
    7533 \end_layout 
    7534  
    7535 \begin_layout Subsubsection 
    7536 Substituované rovnice 
    7537 \end_layout 
    7538  
    7539 \begin_layout Standard 
    7540 V důsledku substituce  
     7976. 
     7977 V důsledku této substituce  
    75417978\begin_inset Formula $\psi_{t}=\omega_{t}-\overline{\omega}_{t}$ 
    75427979\end_inset 
     
    75658002 
    75668003 platí  
    7567 \begin_inset Formula $\overline{\omega}_{t+1}=d\overline{\omega}_{t}$ 
     8004\begin_inset Formula $\overline{\omega}_{t+1}\approx d\overline{\omega}_{t}$ 
    75688005\end_inset 
    75698006 
     
    75738010 
    75748011\begin_layout Standard 
    7575 Derivováním těchto rovnic dle nového stavu (substituovaného)  
     8012Derivováním těchto rovnic dle nového (substituovaného) stavu  
    75768013\begin_inset Formula $\left(i_{\alpha,t},i_{\beta,t},\psi_{t},\vartheta_{t}\right)^{T}$ 
    75778014\end_inset 
     
    75808017\begin_inset Formula  
    75818018\[ 
    7582 A_{t}=\left[\begin{array}{cccc} 
     8019\tilde{A}_{t}=\left[\begin{array}{cccc} 
    75838020a & 0 & b\sin\vartheta_{t} & b\left(\psi_{t}+\overline{\omega}_{t}\right)\cos\vartheta_{t}\\ 
    758480210 & a & -b\cos\vartheta_{t} & b\left(\psi_{t}+\overline{\omega}_{t}\right)\sin\vartheta_{t}\\ 
     
    76018038\end_inset 
    76028039 
    7603  týkající se EKF na základě původního nesubstituovaného stavu (tj. 
    7604  s  
     8040 týkající se EKF na základě původního nesubstituovaného stavu (to jest s 
     8041  
    76058042\begin_inset Formula $x^{(3)}=\omega$ 
    76068043\end_inset 
     
    76148051\end_inset 
    76158052 
    7616  je však již jiný a závisí na hodnotě  
     8053 je však jiný a závisí na hodnotě  
    76178054\begin_inset Formula $\overline{\omega}_{t}$ 
    76188055\end_inset 
     
    76218058\begin_inset Formula  
    76228059\begin{eqnarray*} 
    7623 \gamma_{\overline{\omega}_{t}} & = & \left(\begin{array}{c} 
     8060\gamma & = & \left(\begin{array}{c} 
    76248061-b\omega_{0}\vartheta_{0}\cos\vartheta_{0}+b\overline{\omega}_{t}\sin\vartheta_{0}\\ 
    76258062-b\omega_{0}\vartheta_{0}\sin\vartheta_{0}-b\overline{\omega}_{t}\cos\vartheta_{0}\\ 
     
    76448081a & 0 & b\sin\vartheta_{0} & b\omega_{0}\cos\vartheta_{0} & -b\omega_{0}\vartheta_{0}\cos\vartheta_{0}+b\overline{\omega}_{t}\sin\vartheta_{0}\\ 
    764580820 & a & -b\cos\vartheta_{0} & b\omega_{0}\sin\vartheta_{0} & -b\omega_{0}\vartheta_{0}\sin\vartheta_{0}-b\overline{\omega}_{t}\cos\vartheta_{0}\\ 
    7646 -e\sin\vartheta_{0} & e\cos\vartheta_{0} & d & -e\left(i_{\beta,0}\sin\vartheta_{0}+i_{\alpha,0}\cos\vartheta_{0}\right) & e\vartheta_{0}\left(i_{\beta,0}\sin\vartheta_{0}+i_{\alpha,0}\cos\vartheta_{0}\right)\\ 
     8083-e\sin\vartheta_{0} & e\cos\vartheta_{0} & d & -e\zeta & e\vartheta_{0}\zeta\\ 
    764780840 & 0 & \Delta t & 1 & \Delta t\overline{\omega}_{t}\\ 
    764880850 & 0 & 0 & 0 & 1 
     
    76528089\end_inset 
    76538090 
     8091kde 
     8092\begin_inset Formula  
     8093\[ 
     8094\zeta=\left(i_{\beta,0}\sin\vartheta_{0}+i_{\alpha,0}\cos\vartheta_{0}\right) 
     8095\] 
     8096 
     8097\end_inset 
     8098 
    76548099 
    76558100\end_layout 
    76568101 
    76578102\begin_layout Subsection 
    7658 Matice LQ regulátoru pro různé indukčnosti 
     8103Matice pro různé indukčnosti 
    76598104\end_layout 
    76608105 
     
    76768121 Z tohoto důvodu nebude opět uvedena zde v textu, ale je zařazena až do 
    76778122 přílohy. 
    7678  Navíc je zde jiná i matice  
     8123 Navíc je zde změna i v matici  
    76798124\begin_inset Formula $B_{t}$ 
    76808125\end_inset 
     
    76858130 
    76868131\begin_layout Subsection 
    7687 LQ řízení pro redukovaný model 
     8132LQ regulátor pro redukovaný model 
    76888133\begin_inset CommandInset label 
    76898134LatexCommand label 
     
    76968141 
    76978142\begin_layout Standard 
    7698 Pro redukovaný systém samozřejmě platí vše uvedené v předchozím odstavci, 
    7699  řízení je ale komplikovanější, protože ve funkci popisující vývoj systému 
    7700  explicitně nevystupuje řízení  
     8143Myšlenka redukovaného modelu již byla popsána pro rozšířený Kalmanův filtr, 
     8144 viz odstavec  
     8145\begin_inset CommandInset ref 
     8146LatexCommand ref 
     8147reference "sub:EKF-Redukovany-model" 
     8148 
     8149\end_inset 
     8150 
     8151. 
     8152 Řízení je však redukovaný model komplikovanější, protože ve funkci popisující 
     8153 vývoj systému explicitně nevystupuje řízení  
    77018154\begin_inset Formula $u_{t}$ 
    77028155\end_inset 
     
    77048157. 
    77058158 Je tedy třeba vhodným způsobem tento problém vyřešit. 
    7706  Jednou z možností je zřetězení dvou LQ regulátory. 
     8159 Jednou z možností je zřetězení dvou LQ regulátorů. 
    77078160 V prvním kroku považovat za řízení proudy  
    77088161\begin_inset Formula $i_{\alpha,\beta}$ 
    77098162\end_inset 
    77108163 
    7711  a tedy tento první regulátor by na výstupu generoval požadované proudy 
    7712   
     8164, a tedy tento první regulátor na výstupu generuje požadované proudy  
    77138165\begin_inset Formula $\overline{i}_{\alpha,\beta}$ 
    77148166\end_inset 
    77158167 
    77168168. 
    7717  Druhý regulátor by pak na základě rovnic pro vývoj proudů a referenčních 
    7718  hodnot proudů  
     8169 Druhý regulátor pak na základě rovnic pro vývoj proudů a referenčních hodnot 
     8170 proudů  
    77198171\begin_inset Formula $\overline{i}_{\alpha,\beta}$ 
    77208172\end_inset 
    77218173 
    7722  nalezl řízení  
     8174 nalezl vlastní řízení  
    77238175\begin_inset Formula $u_{\alpha,\beta}$ 
    77248176\end_inset 
     
    77328184 
    77338185\begin_layout Standard 
    7734 Protože ve funkci  
     8186Jak bylo zmíněno, ve funkci  
    77358187\begin_inset Formula $f\left(x_{t},y_{t}\right)$ 
    77368188\end_inset 
    77378189 
    7738  v rovnicích ( 
    7739 \begin_inset CommandInset ref 
    7740 LatexCommand ref 
    7741 reference "eq:systemrovnice-reduk" 
    7742  
    7743 \end_inset 
    7744  
    7745 ) a ( 
    7746 \begin_inset CommandInset ref 
    7747 LatexCommand ref 
    7748 reference "eq:systemsf-reduk" 
     8190 dané druhými dvěma rovnicemi ( 
     8191\begin_inset CommandInset ref 
     8192LatexCommand ref 
     8193reference "eq:diskretni-system-albe-ls" 
    77498194 
    77508195\end_inset 
     
    78018246\end_inset 
    78028247 
    7803  pak položíme rovnou první maticí první, lineární, části systému 
     8248 pak položíme rovnou první , lineární, části systému 
    78048249\begin_inset Formula  
    78058250\[ 
     
    78538298\end_inset 
    78548299 
    7855  viz ( 
    7856 \begin_inset CommandInset ref 
    7857 LatexCommand ref 
    7858 reference "eq:systemsf-reduk" 
     8300 dané prvními dvěma rovnicemi ( 
     8301\begin_inset CommandInset ref 
     8302LatexCommand ref 
     8303reference "eq:diskretni-system-albe-ls" 
    78598304 
    78608305\end_inset 
     
    78968341 
    78978342\begin_layout Subsection 
    7898 Rozšíření pro penalizaci přírůstků napětí 
    7899 \end_layout 
    7900  
    7901 \begin_layout Standard 
    7902 Když chceme přidat ještě omezení na velikost změny vstupů  
    7903 \begin_inset Formula $\left|u_{t+1}-u_{t}\right|$ 
    7904 \end_inset 
    7905  
    7906  což může v některých případech vylepšit chování LQG algoritmu, lze tak 
    7907  učinit přidáním dalšího členu do ztrátové funkce. 
    7908  Tento člen budeme volit opět kvadratický a to ve tvaru  
    7909 \begin_inset Formula $\left(u_{t}-u_{t-1}\right)^{T}S_{t}\left(u_{t}-u_{t-1}\right)$ 
    7910 \end_inset 
    7911  
    7912 . 
    7913  Penalizační matice  
    7914 \begin_inset Formula $S_{t}$ 
    7915 \end_inset 
    7916  
    7917  budem opět, jako matice  
    7918 \begin_inset Formula $R_{t}$ 
    7919 \end_inset 
    7920  
    7921 , nalezena experimentálně. 
    7922  Takovýto člen ale ve standartní ztrátové funkci LQ řízení nevystupuje a 
    7923  jeho přidání již není tak snadné. 
    7924  Při implementaci takto modifikovaného algoritmu bylo užito návrhu LQ řízení, 
    7925  založeného na maticovém QR rozkladu. 
    7926 \end_layout 
    7927  
    7928 \begin_layout Subsubsection 
    7929 Rozdíl v souřadných soustavách 
    7930 \end_layout 
    7931  
    7932 \begin_layout Standard 
    7933 PMSM se ztrátovou funkcí penalizující přírůstky řízení ve tvaru 
    7934 \begin_inset Formula  
    7935 \[ 
    7936 \sum_{t=0}^{T-1}\left(\left(x_{t}-\overline{x}_{t}\right)^{T}Q\left(x_{t}-\overline{x}_{t}\right)+u_{t}^{T}Ru_{t}+\left(u_{t}-u_{t-1}\right)^{T}S\left(u_{t}-u_{t-1}\right)\right) 
    7937 \] 
    7938  
    7939 \end_inset 
    7940  
    7941 respektive se z ní výcházející ztrátovou funkcí pro návrh využívající hyperstav 
    7942  (tj. 
    7943  navíc penalizace  
    7944 \begin_inset Formula $P_{\omega}$ 
    7945 \end_inset 
    7946  
    7947 ). 
    7948  Uvažované řízení  
    7949 \begin_inset Formula $u_{t}$ 
    7950 \end_inset 
    7951  
    7952  jsou v osách  
    7953 \begin_inset Formula $\alpha-\beta$ 
    7954 \end_inset 
    7955  
    7956  a penalizační matice jsou  
    7957 \begin_inset Formula  
    7958 \[ 
    7959 R=diag(r,r) 
    7960 \] 
    7961  
    7962 \end_inset 
    7963  
    7964  
    7965 \begin_inset Formula  
    7966 \[ 
    7967 S=diag(rd,rd) 
    7968 \] 
    7969  
    7970 \end_inset 
    7971  
    7972  
    7973 \end_layout 
    7974  
    7975 \begin_layout Standard 
    7976 V osách  
     8343LQ regulátor v  
    79778344\begin_inset Formula $d-q$ 
    79788345\end_inset 
    79798346 
    7980  je ztrátová funkce je formálně shodná s tím rozdílem, že matice  
    7981 \begin_inset Formula $R$ 
    7982 \end_inset 
    7983  
    7984  a  
    7985 \begin_inset Formula $S$ 
    7986 \end_inset 
    7987  
    7988  závisejí na čase a vyjadřují penalizaci v osách  
    7989 \begin_inset Formula $d-q$ 
    7990 \end_inset 
    7991  
    7992  a hodnota diagonálních prvků je různá. 
    7993  Tedy 
    7994 \begin_inset Formula  
    7995 \[ 
    7996 R^{dq}=diag(r_{d},r_{q}) 
    7997 \] 
    7998  
    7999 \end_inset 
    8000  
    8001 a následně pak 
    8002 \begin_inset Formula  
    8003 \[ 
    8004 R_{t}^{\alpha\beta}=\left[\begin{array}{cc} 
    8005 \cos\vartheta_{t} & -\sin\vartheta_{t}\\ 
    8006 \sin\vartheta_{t} & \cos\vartheta_{t} 
    8007 \end{array}\right]R^{dq}\left[\begin{array}{cc} 
    8008 \cos\vartheta_{t} & \sin\vartheta_{t}\\ 
    8009 -\sin\vartheta_{t} & \cos\vartheta_{t} 
    8010 \end{array}\right] 
    8011 \] 
    8012  
    8013 \end_inset 
    8014  
    8015 kde se jako úhel  
    8016 \begin_inset Formula $\vartheta_{t}$ 
    8017 \end_inset 
    8018  
    8019  použije jeho odhad v čase  
    8020 \begin_inset Formula $t$ 
    8021 \end_inset 
    8022  
    8023 . 
    8024  Analogický vztah platí pro penalizaci přírůstků (matice  
    8025 \begin_inset Formula $S^{dq}$ 
    8026 \end_inset 
    8027  
    8028  a  
    8029 \begin_inset Formula $S_{t}^{\alpha\beta}$ 
    8030 \end_inset 
    8031  
    8032 ). 
    8033   
    8034 \end_layout 
    8035  
    8036 \begin_layout Subsection 
    8037 LQ řízení v  
    8038 \begin_inset Formula $d-q$ 
    8039 \end_inset 
    8040  
    8041   
     8347 souřadné soustavě  
    80428348\end_layout 
    80438349