Changeset 1462 for applications

Show
Ignore:
Timestamp:
05/04/12 00:12:29 (12 years ago)
Author:
vahalam
Message:
 
Location:
applications/dual/vahala/DP
Files:
2 modified

Legend:

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

    r1461 r1462  
    398398 za odborné vedení, hodnotné rady a připomínky. 
    399399 Dále patří poděkování přítelkyni Bc. 
    400  Pavle Procházkové za pečlivé přečtení textu a pomocí s opravou gramatických 
     400 Pavle Procházkové za pečlivé přečtení textu a pomoc s opravou gramatických 
    401401 chyb. 
    402402  
     
    618618 in so called sensorless design. 
    619619 Possibility of dual control methods utilization is stressed. 
    620  Attentions is paid to the synchronous machine itself, its mathematical 
    621  description and commonly used algorithms for estimation and control in 
    622  sensorless mode. 
     620 Attention is paid to the synchronous machine itself, its mathematical descripti 
     621on and commonly used algorithms for estimation and control in sensorless 
     622 mode. 
    623623 Next, the text is concerned with theoretical aspects of control, where 
    624624 dual control is emphasized. 
     
    632632\series medium 
    633633\emph on 
    634 Key 
    635 \begin_inset space \space{} 
    636 \end_inset 
    637  
    638 words: 
     634Keywords: 
    639635\emph default 
    640636 PMSM, dual control, bicriterial method, hyperstate, LQG 
     
    738734 Dobré teoretické pozadí pro bezsenzorové řízení by však mohl poskytnout 
    739735 právě koncept duálního řízení, které se snaží nalézt kompromis mezi co 
    740  nejpřesnějším řízením a současně dobrým odhadováním neměřených veličin. 
     736 nejpřesnějším řízením a 
     737\begin_inset space ~ 
     738\end_inset 
     739 
     740současně dobrým odhadováním neměřených veličin. 
    741741 Teorie ohledně duálního řízení je již značně rozvinuta a hojně popsána 
    742742 v literatuře, například  
     
    771771 Na závěr pak budou zařazeny experimenty, teoretická analýza jednotlivých 
    772772 užitých algoritmů a výsledky simulací. 
    773  Nedílnou součástí bude i diskuze a shrnutí dosažených výsledků. 
     773 Nedílnou součástí bude i diskuze a 
     774\begin_inset space ~ 
     775\end_inset 
     776 
     777shrnutí dosažených výsledků. 
    774778\end_layout 
    775779 
     
    836840. 
    837841 Nákres je pouze ilustrativní, ale zobrazuje hlavní části PMSM: Vnější kruh 
    838  představuje stator se zuby, na kterých je navinuto statorové vinutí (v 
    839  obrázku není zobrazeno). 
     842 představuje stator se zuby, na 
     843\begin_inset space ~ 
     844\end_inset 
     845 
     846kterých je navinuto statorové vinutí (v obrázku není zobrazeno). 
    840847 Vnitřní kruh reprezentuje rotor, na jehož povrchu jsou umístěny permanentní 
    841848 magnety s barevně rozlišenými póly. 
     
    927934\begin_layout Standard 
    928935Specifická konstrukce PMSM, stručně popsaná výše, má oproti asynchronním 
    929  strojům a synchronním strojům s budícím vinutím celou řadu výhod, existují 
    930  samozřejmě i některé nevýhody. 
     936 strojům a 
     937\begin_inset space ~ 
     938\end_inset 
     939 
     940synchronním strojům s budícím vinutím celou řadu výhod, existují samozřejmě 
     941 i některé nevýhody. 
    931942 Následující přehled základních odlišností od ostatních střídavých strojů 
    932943 čerpá ze zdrojů  
     
    10351046 
    10361047\begin_layout Itemize 
    1037 problematika zkratu, při které může teoreticky dojít až k demagnetizaci 
     1048problematika zkratu, při kterém může teoreticky dojít až k demagnetizaci 
    10381049 permanentních magnetů 
    10391050\end_layout 
     
    10491060\begin_layout Standard 
    10501061Právě poslední zmiňovaný nedostatek, to jest komplikace při návrhu řízení 
    1051  PMSM a způsoby jak se s tímto nedostatkem vypořádat jsou ústředním tématem 
    1052  této práce. 
     1062 PMSM a 
     1063\begin_inset space ~ 
     1064\end_inset 
     1065 
     1066způsoby, jak se s tímto nedostatkem vypořádat, jsou ústředním tématem této 
     1067 práce. 
    10531068\end_layout 
    10541069 
     
    10591074\begin_layout Standard 
    10601075Aby bylo možno systém PMSM lépe pochopit, pracovat s ním, odvozovat algoritmy 
    1061  pro jeho řízení a simulovat jeho chování je nutné jej vhodným způsobem 
     1076 pro jeho řízení a simulovat jeho chování, je nutné jej vhodným způsobem 
    10621077 popsat. 
    10631078 Za tímto účelem bude následovat popis modelu tohoto zařízení v podobě diferenci 
    1064 álních a případně diferenčních rovnic zachycující jeho chování. 
     1079álních a 
     1080\begin_inset space ~ 
     1081\end_inset 
     1082 
     1083případně diferenčních rovnic zachycujících jeho chování. 
    10651084\end_layout 
    10661085 
     
    11321151 veličin. 
    11331152 V prvním případě se jedná o veličiny mechanické jako poloha (úhel natočení 
    1134  rotoru) a otáčky (rychlost otáčení), dále pak zátěžný moment nebo tření. 
     1153 rotoru) a 
     1154\begin_inset space ~ 
     1155\end_inset 
     1156 
     1157otáčky (rychlost otáčení), dále pak zátěžný moment nebo tření. 
    11351158 Druhým uvažovaným typem jsou veličiny elektrické, především elektrické 
    11361159 proudy a napětí, a dále indukčnosti a rezistance. 
     
    12171240Žádnou z výše zmiňovaných souřadných soustav nelze označit za univerzálně 
    12181241 nejlepší. 
    1219  Pro každý účel se nejlépe hodí jen některá z nich a proto je důležité umět 
    1220  mezi nimi přecházet, tedy převádět jednotlivé veličiny. 
     1242 Pro každý účel se nejlépe hodí jen některá z nich, a proto je důležité 
     1243 umět mezi nimi přecházet, tedy převádět jednotlivé veličiny. 
    12211244\end_layout 
    12221245 
     
    12971320\end_inset 
    12981321 
    1299  je na ní kolmá a tedy její příspěvek je nulový. 
     1322 je na ni kolmá a tedy její příspěvek je nulový. 
    13001323 Osy  
    13011324\begin_inset Formula $b$ 
     
    13061329\end_inset 
    13071330 
    1308  promítnuté do osy  
     1331 promítneme do osy  
    13091332\begin_inset Formula $\beta$ 
    13101333\end_inset 
    13111334 
    1312  získáme vztah 
     1335 a získáme vztah 
    13131336\begin_inset Formula  
    13141337\[ 
     
    13861409\end_inset 
    13871410 
    1388  kolem společného počátku souřadných soustav, což vede na převodní vztah 
     1411 kolem společného počátku souřadných soustav, což vede k převodnímu vztahu 
    13891412  
    13901413\begin_inset Formula  
     
    14301453\end_inset 
    14311454 
    1432  a  
     1455 a 
     1456\begin_inset space ~ 
     1457\end_inset 
     1458 
     1459 
    14331460\begin_inset Formula $d-q$ 
    14341461\end_inset 
     
    14681495Pro tvorbu modelu PMSM vyjdeme z fyzikálních zákonů popisujících hlavní 
    14691496 děje odehrávající se v synchronním stroji. 
    1470  Jedná se především o jevy elektrické, mechanické a vzájemnou přeměnu elektrické 
    1471  a mechanické energie. 
     1497 Jedná se především o jevy elektrické, mechanické a 
     1498\begin_inset space ~ 
     1499\end_inset 
     1500 
     1501vzájemnou přeměnu elektrické a mechanické energie. 
    14721502 Složitější jevy jako proměnlivost parametrů s teplotou, sycení materiálu 
    14731503 magnetickým tokem, případně vliv napájecí elektroniky v tomto modelu uvažovány 
     
    16231653\end_inset 
    16241654 
    1625 ) a provedeme derivaci, získáme 
     1655) a 
     1656\begin_inset space ~ 
     1657\end_inset 
     1658 
     1659provedeme derivaci, získáme 
    16261660\begin_inset Formula  
    16271661\[ 
     
    16471681\end_inset 
    16481682 
    1649  rozepíšeme zvlášť reálnou a imaginární složku statorove soustavy  
     1683 rozepíšeme zvlášť reálnou a imaginární složku statorové soustavy  
    16501684\begin_inset Formula $s$ 
    16511685\end_inset 
     
    19982032\end_inset 
    19992033 
    2000 ) již získáme vyjádření pro mement  
     2034) již získáme vyjádření pro moment  
    20012035\begin_inset Formula $T_{el}$ 
    20022036\end_inset 
     
    20522086\end_inset 
    20532087 
    2054 Tuto rovnice lze opět užitím vztahu ( 
     2088Tuto rovnici lze opět užitím vztahu ( 
    20552089\begin_inset CommandInset ref 
    20562090LatexCommand ref 
     
    20592093\end_inset 
    20602094 
    2061 ) upravit tak, aby v ní vystupovali elektrické otáčky  
     2095) upravit tak, aby v ní vystupovaly elektrické otáčky  
    20622096\begin_inset Formula $\omega$ 
    20632097\end_inset 
     
    20952129Pro použití s některými, především injektážními, metodami je do modelu PMSM 
    20962130 třeba zahrnout anizotropie, které následně usnadní odhadování polohy. 
    2097  Možností, jak zavést anizotropie je uvažování různých indukčností v osách 
     2131 Možností, jak zavést anizotropie, je uvažování různých indukčností v osách 
    20982132  
    20992133\begin_inset Formula $d$ 
     
    21152149. 
    21162150 Tok permanentních magnetů interaguje s cívkami statoru a mění jejich vlastnosti 
    2117 , což vede právě na rozdílné indukčnosti v osách  
     2151, což vede právě k rozdílným indukčnostem v osách  
    21182152\begin_inset Formula $d$ 
    21192153\end_inset 
     
    21952229\end_inset 
    21962230 
    2197  je vyjádřen podobně, jako pro stejné indukčnosti, jako součet toku indukovaného 
     2231 je vyjádřen podobně jako pro stejné indukčnosti jako součet toku indukovaného 
    21982232 cívkami a toku permanentních magnetů, tedy 
    21992233\begin_inset Formula  
     
    23462380\end_inset 
    23472381 
    2348 Výsledkem užitím vztahu pro okamžitý výkon  
     2382Výsledkem užití vztahu pro okamžitý výkon  
    23492383\begin_inset Formula $P$ 
    23502384\end_inset 
     
    23612395\end_inset 
    23622396 
    2363 ), a převodního vztahu pro otáčky ( 
     2397), a 
     2398\begin_inset space ~ 
     2399\end_inset 
     2400 
     2401převodního vztahu pro otáčky ( 
    23642402\begin_inset CommandInset ref 
    23652403LatexCommand ref 
     
    25252563 Diskretizační časový krok je volen s ohledem na reálný systém, kde odpovídá 
    25262564 vzorkovací frekvenci použitých senzorů. 
    2527  To je obvykle velmi krátký časový okamžik (řádově sto mikrosekund) a chyba 
    2528  v důsledku diskretizace Eulerovou metodou tedy není velká. 
     2565 To je obvykle velmi krátký časový okamžik (řádově sto mikrosekund) a 
     2566\begin_inset space ~ 
     2567\end_inset 
     2568 
     2569chyba v důsledku diskretizace Eulerovou metodou tedy není velká. 
    25292570 Významnějším důvodem pro tuto metodu je však uvažování praktické aplikace 
    25302571 v reálném čase, kdy je třeba v průběhu jedné vzorkovací periody vypočítat 
    25312572 odhad stavových veličin a následně řídící zásah. 
    2532  Jednodušší diferenční rovnice, znamenají jednodušší popis systému a tedy 
     2573 Jednodušší diferenční rovnice znamenají jednodušší popis systému a tedy 
    25332574 rychlejší výpočet všech uvažovaných algoritmů nezbytný pro potenciální 
    25342575 nasazení v reálné aplikaci. 
     
    26062647Prvním krokem při návrhu řízení motoru je obvykle zvládnutí řízení stroje 
    26072648 bez zátěže. 
    2608  Z tohoto důvodu je často uvažován nulový zátěžný moment a proto pro budou 
     2649 Z tohoto důvodu je často uvažován nulový zátěžný moment, a proto budou 
    26092650 obvykle uvedeny rovnice bez něj. 
    26102651\end_layout 
     
    26972738\end_inset 
    26982739 
    2699 )a pomocí převodního vztahu ( 
     2740) a pomocí převodního vztahu ( 
    27002741\begin_inset CommandInset ref 
    27012742LatexCommand ref 
     
    27392780\end_inset 
    27402781 
    2741 Nyní zřejmě získáme diferenciální rovnici pro  
     2782Nyní získáme diferenciální rovnici pro  
    27422783\begin_inset Formula $i_{d}$ 
    27432784\end_inset 
     
    28222863\end_inset 
    28232864 
    2824  a tedy 
     2865, a tedy 
    28252866\begin_inset Formula  
    28262867\[ 
     
    28302871\end_inset 
    28312872 
    2832 Rovnice popisující změnu polohy v čase je samozřejmě stejná 
     2873Rovnice popisující změnu polohy v čase je samozřejmě stejná: 
    28332874\begin_inset Formula  
    28342875\[ 
     
    29733014\end_inset 
    29743015 
    2975  mají ale poměrně komplikovaný zápis a proto nebudou uváděny přímo zde v 
    2976  textu, lze je však nalézt v příloze. 
     3016 mají ale poměrně komplikovaný zápis, a 
     3017\begin_inset space ~ 
     3018\end_inset 
     3019 
     3020proto nebudou uváděny přímo zde v textu, lze je však nalézt v příloze. 
    29773021  
    29783022\end_layout 
     
    31073151\end_inset 
    31083152 
    3109  zle vypozorovat symetrii těchto rovnic na substituci stavových veličin 
     3153 lze vypozorovat symetrii těchto rovnic na substituci stavových veličin 
    31103154  
    31113155\begin_inset Formula $\left(\omega,\vartheta\right)\longleftrightarrow\left(-\omega,\vartheta+\pi\right)$ 
     
    32993343 Elektrická napětí na vstupu předpokládáme známá, protože se obvykle jedná 
    33003344 o řídící veličiny. 
    3301  Je však třeba poznamenat, že napětí požadovaná řídícím algoritmem a skutečná 
    3302  napětí dodaná napájecí elektronikou se mohou často značně lišit. 
     3345 Je však třeba poznamenat, že napětí požadovaná řídícím algoritmem a 
     3346\begin_inset space ~ 
     3347\end_inset 
     3348 
     3349skutečná napětí dodaná napájecí elektronikou se mohou často značně lišit. 
    33033350 Vliv a řešení tohoto konkrétního problému bude podrobněji diskutován dále 
    33043351 v textu, viz  
     
    33973444S bezsenzorovými metodami byly na počátku spojeny problémy s výpočetní náročnost 
    33983445í. 
    3399  To se však změnilo s dostupností moderních výkoných elektronických prvků 
    3400  umožňujících implementaci náročnějších algoritmů a tím byl umožněn rozvoj 
     3446 To se však změnilo s dostupností moderních výkonných elektronických prvků 
     3447 umožňujících implementaci náročnějších algoritmů, a tím byl umožněn rozvoj 
    34013448 bezsenzorového řízení. 
    34023449 V posledních letech tak byl současně v akademické i průmyslové sféře odstartová 
     
    34053452 pokud se neprodraží více než původně uvažované senzory. 
    34063453 Nelze tedy bezsenzorový návrh příliš usnadnit přidáním dalších elektrických 
    3407  senzorů (například napěťových), užití nejvýkonnějších dostupných procesorů, 
     3454 senzorů (například napěťových), užitím nejvýkonnějších dostupných procesorů, 
    34083455 případně požadavkem na jinou nebo speciální konstrukci samotného motoru 
    34093456  
     
    34813528\begin_layout Standard 
    34823529Metoda využívá toho, že v synchronním stroji rotuje statorový a rotorový 
    3483  tok synchronně a tedy ze znalosti statorového toku lze vypočítat, na základě 
    3484  rovnic stroje, úhel rotorového toku, tedy polohu hřídele. 
     3530 tok synchronně, a proto lze ze znalosti statorového toku vypočítat na základě 
     3531 rovnic stroje úhel rotorového toku, tedy polohu hřídele. 
    34853532 Problém tohoto přístupu je především v citlivosti na šum a (především teplotní) 
    34863533 změny rezistance statoru. 
     
    35063553Předchozí metody založené na otevřené smyčce jsou limitovány především přesností 
    35073554, s jakou uvažované parametry v modelu odpovídají skutečným hodnotám stroje. 
    3508  Obzvláště při nízkých otáčkách se chyby parametrů mohou nepříznivě ovlivňovat 
     3555 Obzvláště při nízkých otáčkách chyby parametrů mohou nepříznivě ovlivňovat 
    35093556 dynamiku systému. 
    35103557 Užitím pozorovatelů založených na uzavřené smyčce lze zvýšit robustnost 
     
    35603607\end_inset 
    35613608 
    3562  a část  
     3609 a 
     3610\begin_inset space ~ 
     3611\end_inset 
     3612 
     3613část  
    35633614\begin_inset CommandInset ref 
    35643615LatexCommand ref 
     
    35783629 veličin z jiné množiny vstupů. 
    35793630 Chyba mezi estimovanými veličinami jednotlivých modelů je pak úměrná úhlovému 
    3580  posunu mezi dvěma odhadovanými vektory magnetického toku a tedy i úhlu 
    3581  natočení stroje. 
     3631 posunu mezi dvěma odhadovanými vektory magnetického toku a 
     3632\begin_inset space ~ 
     3633\end_inset 
     3634 
     3635tedy i úhlu natočení stroje. 
    35823636 Tato chyba je pak obvykle minimalizována PI regulátorem. 
    35833637 Příkladem je využití napěťového a proudového modelu k určení chyby magnetického 
     
    37353789 
    37363790 nedetekuje anizotropie v důsledku saturace případně anizotropie rotoru. 
    3737  Místo toho je založena na neideálních vlastnostech (anizotropiích) samotných 
     3791 Místo toho je založen na neideálních vlastnostech (anizotropiích) samotných 
    37383792 permanentních magnetů. 
    3739  Z tohoto důvodu ji lze využít v případech kdy ostatní metody selhávají, 
    3740  například z důvodu nepřítomnosti klasických anizotropií. 
     3793 Z tohoto důvodu lze metodu využít v případech, kdy ostatní selhávají, například 
     3794 z důvodu nepřítomnosti klasických anizotropií. 
    37413795 Pro správnou funkčnost metody je však nutné užití velmi vysokých frekvencí 
    37423796 v řádu stovek  
     
    37793833 Je založena na měření proudové odezvy vyvolané přepínáním invertoru s pulzně-ší 
    37803834řkovou modulací (PWM) a užitím těchto proudů k výpočtu polohy rotoru. 
    3781  Výhodou je jednoduchý výpočet a dále to, že není třeba rovnic pro motor 
    3782  a tedy je metoda necitlivá na změnu a nepřesné hodnoty parametrů. 
     3835 Výhodou je jednoduchý výpočet a dále to, že není třeba rovnic pro motor, 
     3836 a proto je metoda necitlivá na změnu a nepřesné hodnoty parametrů. 
    37833837 Oproti tomu je však citlivá na chyby toku, které způsobují špatný odhad. 
    37843838 Další nevýhodou je rušení proudů v ustáleném stavu. 
     
    39253979 pří vyšších otáčkách dobře a pro nízké selhávají. 
    39263980 Je tedy nasnadě oba typy metod vhodným způsobem zkombinovat a získat tak 
    3927  způsob jak odhadovat stavové veličiny v celém rozsahu rychlostí stroje. 
    3928  Základní idea tedy je pří nízkých otáčkách využívat odhadů z injektáží 
    3929  a při zvýšení otáček injektáže vypnout, aby nezpůsobovali rušení a dále 
    3930  se řídit jen na základě odhadů ze zpětné elektromotorické síly. 
     3981 způsob, jak odhadovat stavové veličiny v celém rozsahu rychlostí stroje. 
     3982 Základní ideou tedy je při nízkých otáčkách využívat odhadů z injektáží 
     3983 a při zvýšení otáček injektáže vypnout, aby nezpůsobovaly rušení a 
     3984\begin_inset space ~ 
     3985\end_inset 
     3986 
     3987dále se řídit jen na základě odhadů ze zpětné elektromotorické síly. 
    39313988 Tento postup je použit v  
    39323989\begin_inset CommandInset citation 
     
    39614018 V nízkých otáčkách je pak doplňován injektáží, ta s rostoucími otáčkami 
    39624019 postupně vymizí. 
    3963  Obdobně v  
     4020 Obdobně je v  
    39644021\begin_inset CommandInset citation 
    39654022LatexCommand cite 
     
    39684025\end_inset 
    39694026 
    3970  je užit estimátor založený na napěťovém modelu, v nízkých otáčkách je přidána 
     4027 užit estimátor založený na napěťovém modelu, v nízkých otáčkách je přidána 
    39714028 vysokofrekvenční injektáž. 
    39724029 Amplituda injektáže s rostoucími otáčkami lineárně klesá a navíc je nad 
     
    40184075 náročnost způsobenou právě současným během více modelů. 
    40194076 Příkladem může být sekvenční metoda Monte Carlo označovaná také jako Particle 
    4020  Filter. 
    4021   
     4077 Filter  
    40224078\begin_inset CommandInset citation 
    40234079LatexCommand cite 
     
    40264082\end_inset 
    40274083 
    4028  
     4084. 
    40294085\end_layout 
    40304086 
    40314087\begin_layout Subsection 
    4032 Přiblížení metody vysokofrekvenční injektáží 
     4088Přiblížení metody vysokofrekvenčních injektáží 
    40334089\begin_inset CommandInset label 
    40344090LatexCommand label 
     
    40514107 
    40524108. 
    4053  Popis je založeno na  
     4109 Popis je založen na  
    40544110\begin_inset CommandInset citation 
    40554111LatexCommand cite 
     
    40724128\end_inset 
    40734129 
    4074  je injektovaný harmonický signál  
     4130 injektovaný harmonický signál  
    40754131\begin_inset Formula  
    40764132\[ 
     
    41244180 
    41254181\begin_layout Enumerate 
    4126 otáčky jsou dostatečně nízké, aby byla zanedbatelná zpětná elektromotorická 
    4127  síla a poklesy napětí v důsledku rezistance obvodu 
     4182otáčky jsou dostatečně nízké, aby zpětná elektromotorická síla a poklesy 
     4183 napětí v důsledku rezistance obvodu byly zanedbatelné 
    41284184\end_layout 
    41294185 
     
    41784234 
    41794235\begin_layout Standard 
    4180 Nejdříve je injektovaný vysokofrekvenční signál do estimované osy  
     4236Nejdříve je injektován vysokofrekvenční signál do estimované osy  
    41814237\begin_inset Formula $d$ 
    41824238\end_inset 
     
    42624318\end_inset 
    42634319 
    4264  a proto provedeme transformaci ( 
     4320, a proto provedeme transformaci ( 
    42654321\begin_inset CommandInset ref 
    42664322LatexCommand ref 
     
    43074363\end_inset 
    43084364 
    4309 ) a vypočteme proudy  
     4365) a 
     4366\begin_inset space ~ 
     4367\end_inset 
     4368 
     4369vypočteme proudy  
    43104370\begin_inset Formula $i_{dq}$ 
    43114371\end_inset 
     
    43424402 
    43434403\begin_layout Standard 
    4344 Návrh systému předpokládá měření proudů ve statorových souřadnicích a tedy 
    4345  je nutné provést transformaci ( 
     4404Návrh systému předpokládá měření proudů ve statorových souřadnicích a je 
     4405 nutné provést transformaci ( 
    43464406\begin_inset CommandInset ref 
    43474407LatexCommand ref 
     
    44334493 
    44344494\begin_layout Standard 
    4435 Izolovat přímo vysokofrekvenční signál však není snadné a proto se používá 
     4495Izolovat přímo vysokofrekvenční signál však není snadné, a proto se používá 
    44364496 následující postup: Proud v estimované ose  
    44374497\begin_inset Formula $q$ 
     
    45714631 
    45724632. 
    4573  Není však příliš vhodném získávat odhad  
     4633 Není však příliš vhodné získávat odhad  
    45744634\begin_inset Formula $\vartheta$ 
    45754635\end_inset 
     
    45824642\end_inset 
    45834643 
    4584 ) přímým výpočtem, protože takovýto výsledek by byl velmi nepřesný. 
     4644) přímým výpočtem, protože takový výsledek by byl velmi nepřesný. 
    45854645 Je tomu tak proto, že samotná hodnota ( 
    45864646\begin_inset CommandInset ref 
     
    45904650\end_inset 
    45914651 
    4592 ) je relativně nepřesná v důsledku demodulace a dále může být značně zatížena 
    4593  šumem. 
     4652) je relativně nepřesná v důsledku demodulace a 
     4653\begin_inset space ~ 
     4654\end_inset 
     4655 
     4656dále může být značně zatížena šumem. 
    45944657 Výhodnější proto je použít vhodný zpětnovazební regulátor, například PI, 
    45954658 a regulovat hodnotu ( 
     
    46054668 
    46064669 na nulu. 
    4607  Další možností jak zpřesnit výsledek získaný demodulací vysokofrekvenčního 
    4608  signálu je užití Kalmanova filtru  
     4670 Další možností, jak zpřesnit výsledek získaný demodulací vysokofrekvenčního 
     4671 signálu, je užití Kalmanova filtru  
    46094672\begin_inset CommandInset citation 
    46104673LatexCommand cite 
     
    46374700\end_inset 
    46384701 
    4639 ) zřejmě rovna nule. 
     4702) rovna nule. 
    46404703 Dalším problémem je, že v ( 
    46414704\begin_inset CommandInset ref 
     
    46534716\end_inset 
    46544717 
    4655  a vztah je tedy nelineární. 
     4718, a vztah je tedy nelineární. 
    46564719 Budeme-li chtít využít lineární zpětnovazební regulátor pro regulaci  
    46574720\begin_inset Formula $\theta$ 
     
    47724835 nebo volt/hertz řízení, protože regulovanou veličinou je právě poměr napětí 
    47734836 a frekvence. 
    4774  Snahou řízení je udržet poměr napětí a frekvence konstantní. 
     4837 Snahou řízení je udržet poměr napětí a 
     4838\begin_inset space ~ 
     4839\end_inset 
     4840 
     4841frekvence konstantní. 
    47754842 Úhlová rychlost rotoru může být určena nepřímo výpočtem z frekvence napájecího 
    47764843 napětí. 
     
    48224889 Je řízen přímo moment stroje a základní princip je následující: Kruhová 
    48234890 trajektorie statorového toku se rozdělí na šest symetrických částí. 
    4824  Velikosti vektorů statorového toku a elektromagnetického momentu v souřadnicích 
     4891 Velikost vektorů statorového toku a elektromagnetického momentu v souřadnicích 
    48254892  
    48264893\begin_inset Formula $\alpha-\beta$ 
     
    48284895 
    48294896 je pak držena v předem stanovených mezích prostřednictvím vhodného spínání 
    4830  přímo jedné ze šesti kombinací na invertoru. 
    4831   
     4897 přímo jedné ze šesti kombinací na invertoru  
    48324898\begin_inset CommandInset citation 
    48334899LatexCommand cite 
    4834 key "shfpmsmct2007,vcmdtc2006" 
    4835  
    4836 \end_inset 
    4837  
    4838  
    4839 \end_layout 
    4840  
    4841 \begin_layout Standard 
    4842 Touto metodou text již dále nezabývá a je zde uvedena jen pro úplnost. 
     4900key "vcmdtc2006,shfpmsmct2007" 
     4901 
     4902\end_inset 
     4903 
     4904. 
     4905\end_layout 
     4906 
     4907\begin_layout Standard 
     4908Touto metodou se text již dále nezabývá a je zde uvedena jen pro úplnost. 
    48434909\end_layout 
    48444910 
     
    49224988PI (proporcionálně integrační) regulátor je jednoduchý systém, který v sobě 
    49234989 kombinuje dvě základní části: Proporcionální část, což je ve své podstatě 
    4924  zesilovač a integrální část reprezentovanou integrátorem. 
     4990 zesilovač, a integrální část reprezentovanou integrátorem. 
    49254991 V tomto systému se vyskytují dvě konstanty  
    49264992\begin_inset Formula $K_{p}$ 
     
    50555121\lang czech 
    50565122přičemž zanedbáváme poslední člen se zátěžným momentem. 
    5057  Požadované hodnoty bychom chtěli dosáhnout v následujícím kroku a tedy 
     5123 Požadované hodnoty bychom chtěli dosáhnout v následujícím kroku, tudíž 
    50585124 získáme rovnici 
    50595125\begin_inset Formula  
     
    50855151\end_inset 
    50865152 
    5087  a  
     5153 a 
     5154\begin_inset space ~ 
     5155\end_inset 
     5156 
     5157 
    50885158\begin_inset Formula $i_{q}$ 
    50895159\end_inset 
    50905160 
    5091  a jejich odchylky jsou regulovány na nulu. 
     5161 a 
     5162\begin_inset space ~ 
     5163\end_inset 
     5164 
     5165jejich odchylky jsou regulovány na nulu. 
    50925166 Toto je provedeno pro každou složku zvlášť a výstupem jsou řídící napětí 
    50935167 v souřadnicích  
     
    51375211 
    51385212, které byly získány v předchozím kroku. 
    5139  To vede na následující tvar 
     5213 To vede k následujícímu tvaru 
    51405214\begin_inset Formula  
    51415215\begin{eqnarray*} 
     
    51635237\end_inset 
    51645238 
    5165 Následně je ještě vhodné provést korekce v důsledku zanedbaných členů a 
     5239Následně je ještě vhodné provést korekce v důsledku zanedbaných členů, a 
    51665240 to ve tvaru 
    51675241\begin_inset Formula  
     
    52025276 Velká pozornost je zde věnována pojmu duální řízení. 
    52035277 Tato koncepce zde bude jednak obecně popsána, ale budou uvedeny i konkrétní 
    5204  případy jak ji řešit. 
     5278 případy, jak ji řešit. 
    52055279 Důraz přitom bude kladen především na jednoduché suboptimální algoritmy, 
    52065280 které jsou dostatečně jednoduché, aby byla, alespoň teoreticky, možná jejich 
     
    52095283 
    52105284\begin_layout Standard 
    5211 Dále budou uvedeny aposteriorní Cramer-Raovy meze jako nástroj využitelnému 
     5285Dále budou uvedeny aposteriorní Cramer-Raovy meze jako nástroj využitelný 
    52125286 k porovnání jednotlivých algoritmů, především z pohledu, jak dobře dokáží 
    52135287 zlepšit pozorovatelnost systému. 
     
    52455319 
    52465320\begin_layout Subsubsection 
    5247 Řídicí strategie založené na otevřené smyčce 
     5321Řídící strategie založené na otevřené smyčce 
    52485322\end_layout 
    52495323 
     
    53275401 
    53285402, není často v literatuře zdůrazňován a rozlišován rozdíl mezi strategií 
    5329  založené na uzavřené smyčce (closed-loop) a zpětnovazební strategií (feedback). 
     5403 založené na uzavřené smyčce (closed-loop) a 
     5404\begin_inset space ~ 
     5405\end_inset 
     5406 
     5407zpětnovazební strategií (feedback). 
    53305408 Řídící strategie pracující v uzavřené smyčce uvažuje všechna budoucí pozorování 
    53315409 a tedy využívá znalosti, že smyčka zůstane uzavřena až do konce uvažovaného 
    53325410 časového horizontu. 
    5333  Tuto znalost se snaží zužitkovat, především v tom smyslu, že současný řídící 
     5411 Tuto znalost se snaží zužitkovat především v tom smyslu, že současný řídící 
    53345412 zásah může ovlivnit nejistotu týkající se budoucích stavů, to je také nazýváno 
    53355413 jako  
     
    53605438 například neznámými parametry, nepozorovatelnými stavovými veličinami nebo 
    53615439 samotnou strukturou systému. 
    5362  Snahou je tuto neurčitost snížit a poskytnout řízení srovnatelné kvality, 
     5440 Snahou je tuto neurčitost snížit a poskytnout řízení srovnatelné kvality 
    53635441 jako v případě stejného systému bez neurčitosti. 
    53645442  
     
    53965474Opatrná 
    53975475\emph default 
    5398  část, má za cíl pokud možno co nejlépe kontrolovat systém a snažit se dosáhnout 
     5476 část má za cíl pokud možno co nejlépe kontrolovat systém a snažit se dosáhnout 
    53995477 optimální shody s požadavky. 
    54005478 Oproti tomu  
     
    54215499 
    54225500\begin_layout Standard 
    5423 Nejdříve bude stručně popsána obecná úloha optimálního řízení a postup jak 
    5424  nalézt její řešení. 
     5501Nejdříve bude stručně popsána obecná úloha optimálního řízení a postup, 
     5502 jak nalézt její řešení. 
    54255503\end_layout 
    54265504 
     
    54895567\end_inset 
    54905568 
    5491  a  
     5569 a 
     5570\begin_inset space ~ 
     5571\end_inset 
     5572 
     5573 
    54925574\begin_inset Formula $h_{t}$ 
    54935575\end_inset 
     
    55415623\end_inset 
    55425624 
    5543  jsou známe kladné konvexní skalární funkce. 
     5625 jsou známé kladné konvexní skalární funkce. 
    55445626 Střední hodnota  
    55455627\begin_inset Formula $\mathrm{\mathbf{E}}$ 
    55465628\end_inset 
    55475629 
    5548  je počítána vzhledem k všem náhodným veličinám ( 
     5630 je počítána vzhledem ke všem náhodným veličinám ( 
    55495631\begin_inset Formula $x_{0}$ 
    55505632\end_inset 
     
    56455727 
    56465728 totiž závisí na informačním vektoru, který zahrnuje všechny předchozí interakce 
    5647  se systémem (pozorování a řízení) a proto je funkcí obecně značně velkého 
     5729 se systémem (pozorování a řízení), a proto je funkcí obecně značně velkého 
    56485730 počtu proměnných. 
    56495731 Tuto funkci je navíc třeba uchovávat mezi jednotlivými časovými kroky v 
    5650  její plné reprezentaci jako funkce, ne pouze její hodnotu ve vybraném bodě. 
     5732 její plné reprezentaci jako funkce, ne pouze její hodnotu ve vybraném bodě 
    56515733  
    56525734\begin_inset CommandInset citation 
     
    56565738\end_inset 
    56575739 
    5658  
     5740. 
    56595741\end_layout 
    56605742 
     
    56655747\begin_layout Standard 
    56665748Řešení úlohy optimálního řízení je známo jen v několika málo speciálních 
    5667  případech a jinak je třeba spoléhat na užití vhodných aproximací a suboptimální 
    5668 ch algoritmů. 
     5749 případech a 
     5750\begin_inset space ~ 
     5751\end_inset 
     5752 
     5753jinak je třeba spoléhat na užití vhodných aproximací a suboptimálních algoritmů. 
    56695754 Přitom je však třeba zachovat některé důležité vlastnosti původního optimálního 
    56705755 postupu. 
     
    56815766 neurčitost tohoto stavu. 
    56825767 Dále postuloval dvě hlavní vlastnosti, které by optimální řízení, a tedy 
    5683  i jeho případná aproximace, mělo mít: 1) opatrně řídí systém, tak aby splnil 
    5684  referenční požadavky a 2) budí (excituje) systém za účelem snížení jeho 
    5685  neurčitost a zlepšení kvality řízení v budoucnu. 
    5686  Důležité je tedy aktivní získávání informace a z tohoto důvodu se musí 
     5768 i jeho případná aproximace, měly mít: 1) opatrně řídí systém tak, aby splnil 
     5769 referenční požadavky; 2) budí (excituje) systém za účelem snížení jeho 
     5770 neurčitosti a zlepšení kvality řízení v budoucnu. 
     5771 Důležité je tedy aktivní získávání informace, a z tohoto důvodu se musí 
    56875772 jednat o algoritmus založený na uzavřené smyčce (closed-loop). 
    56885773\end_layout 
     
    56975782 
    56985783, většina klasických metod pro řízení a estimaci obecně spadá do kategorie 
    5699  zpětnovazebních strategií (feedback) a tedy trpí nedostatky, které se snaží 
     5784 zpětnovazebních strategií (feedback), tudíž trpí nedostatky, které se snaží 
    57005785 duální řízení odstranit. 
    57015786 Jedná se o oddělení řídící a estimační části, které následně pracují nezávisle, 
    5702  i když obecně tyto dvě části nezávislé nejsou a navzájem se ovlivňují. 
     5787 i když obecně tyto dvě části nezávislé nejsou a 
     5788\begin_inset space ~ 
     5789\end_inset 
     5790 
     5791navzájem se ovlivňují. 
    57035792  
    57045793\end_layout 
     
    57205809 hodnotě. 
    57215810 Duální řízení tedy na rozdíl od postupů založených na CE principu uvažuje 
    5722  kromě odhadu stavové veličiny i to, jak je tento odhad přesný a tomu také 
     5811 kromě odhadu stavové veličiny i to, jak je tento odhad přesný, a tomu také 
    57235812 přizpůsobuje řídící zákroky. 
    57245813  
     
    57265815 
    57275816\begin_layout Standard 
    5728 Je-li použito pouze opatrné řízení pro stochastický systému s neurčitostí, 
     5817Je-li použito pouze opatrné řízení pro stochastický systém s neurčitostí, 
    57295818 lze jeho chování obvykle označit jako  
    57305819\begin_inset Quotes gld 
     
    57375826, tedy takové, aby nedošlo ke zvyšování dopadu neurčitostí na celkovou ztrátu. 
    57385827 Oproti tomu řízení využívající duálního efektu může být méně opatrné a 
    5739  přidat budící signál, aby snížilo neurčitost v budoucnu a tím celkově vylepšilo 
    5740  své výsledky. 
    5741   
     5828 přidat budící signál, aby snížilo neurčitost v budoucnu, a tím celkově 
     5829 vylepšilo své výsledky  
    57425830\begin_inset CommandInset citation 
    57435831LatexCommand cite 
     
    57465834\end_inset 
    57475835 
    5748  
     5836. 
    57495837\end_layout 
    57505838 
     
    57695857 Nutnost pracovat s celým vektorem, jehož velikost roste v čase, je však 
    57705858 značným problémem pro nalezení optimálního řízení takového systému. 
    5771  Snahou jak tento problém řešit je nalezení popisu označovaného jako  
     5859 Snahou, jak tento problém řešit, je nalezení popisu označovaného jako  
    57725860\emph on 
    57735861dostatečná statistika 
     
    57935881. 
    57945882 V případě, že je toto rozdělení normální, stačí k jeho popisu první dva 
    5795  momenty, tedy vektor střední hodnoty a kovarianční matice. 
    5796   
     5883 momenty, tedy vektor střední hodnoty a kovarianční matice  
    57975884\begin_inset CommandInset citation 
    57985885LatexCommand cite 
     
    58015888\end_inset 
    58025889 
    5803  
     5890. 
    58045891\end_layout 
    58055892 
     
    58135900\end_inset 
    58145901 
    5815 : Jako výchozí zde slouží klasicky definovaný stavu systému  
     5902: Jako výchozí zde slouží klasicky definovaný stav systému  
    58165903\begin_inset Formula $x_{t}$ 
    58175904\end_inset 
     
    58705957 V tom případě je pak algoritmus EKF na systém použit dvakrát. 
    58715958 Poprvé formálně na původní stav a následně na hyperstav. 
    5872  Výhodou tohoto přístupu je, že kromě odhadu samotných stavových veličin, 
     5959 Výhodou tohoto přístupu je, že kromě odhadu samotných stavových veličin 
    58735960 jsou k dispozici i odhady jejich kovariancí a je možno s nimi pracovat 
    58745961 při návrhu řízení. 
    5875  Hlavními nevýhodami jsou růst velikost hyperstavu (obecně kvadraticky s 
    5876  velikostí původního stavu) a dále komplikace při výpočtu derivací rovnic 
     5962 Hlavními nevýhodami jsou růst velikosti hyperstavu (obecně kvadraticky 
     5963 s velikostí původního stavu) a dále komplikace při výpočtu derivací rovnic 
    58775964 EKF na stavu. 
    58785965  
     
    59055992 
    59065993\begin_layout Standard 
    5907 Je proto snahou oba přístupy vhodně kombinovat a využit výhod obou za současného 
     5994Je proto snahou oba přístupy vhodně kombinovat a využít výhod obou za současného 
    59085995 potlačení jejich nedostatků. 
    59095996 Příkladem takového postupu je bikriteriální metoda, která bude podrobněji 
    5910  popsána dále. 
    5911   
     5997 popsána dále  
    59125998\begin_inset CommandInset citation 
    59135999LatexCommand cite 
     
    59166002\end_inset 
    59176003 
    5918  
     6004. 
    59196005\end_layout 
    59206006 
     
    60876173\emph default 
    60886174 (open-loop feedback, OLF) také uvažuje systém bez zpětné vazby, ale jen 
    6089  pro budoucích časové kroky ( 
     6175 pro budoucí časové kroky ( 
    60906176\begin_inset Formula $t+1$ 
    60916177\end_inset 
     
    61266212 
    61276213\begin_layout Itemize 
    6128 Pro srovnání zde bude uvedena i aproximace, která vede na již zmiňovaný 
    6129  přístup  
     6214Pro srovnání zde bude uvedena i aproximace, která vede k již zmiňovanému 
     6215 přístupu  
    61306216\emph on 
    61316217Certainty Equivalence  
     
    62696355\begin_layout Standard 
    62706356V základním návrhu je přidáván vysokofrekvenční signál stále, bez ohledu 
    6271  na okolnosti a tedy tento návrh se příliš nesnaží o nalezení kompromisu 
    6272  mezi opatrným řízením a buzením. 
     6357 na okolnosti, tudíž se tento návrh příliš nesnaží o nalezení kompromisu 
     6358 mezi opatrným řízením a 
     6359\begin_inset space ~ 
     6360\end_inset 
     6361 
     6362buzením. 
    62736363 Velkou výhodou ale je, že to příliš nevadí, obzvláště při nízkých otáčkách, 
    62746364 protože vysokofrekvenční signál má minimální vliv na samotný chod stroje. 
     
    62826372 dvěma modely, s injektáží a bez ní. 
    62836373 Jeden je určen pro dobrou estimaci a druhý pro nízké ztráty při řízení. 
    6284  To vede k velkému zlepšení, protože přídavný signál je injektován, jen, 
     6374 To vede k velkému zlepšení, protože přídavný signál je injektován jen, 
    62856375 když je opravdu potřeba. 
    62866376\end_layout 
     
    62896379Hlavním problémem injektáží z hlediska duálního řízení je, že se jedná o 
    62906380 přístup pouze pro jeden konkrétní případ, který byl navržen s využitím 
    6291  konkrétních vlastností PMSM a pro předem určený účel. 
     6381 konkrétních vlastností PMSM a 
     6382\begin_inset space ~ 
     6383\end_inset 
     6384 
     6385pro předem určený účel. 
    62926386 Injektovaný vysokofrekvenční signál je užívaný z důvodu menšího vlivu na 
    62936387 chod samotného stroje. 
     
    63026396Dalším zásadním problémem je, že injektáže fungují pouze na motory s anizotropie 
    63036397mi nějakého typu a jejich aplikace na SMPMSM je tedy značně omezena. 
    6304  Jedná se tedy sice o funkční metodu, kterou však lze aplikovat pouze na 
    6305  podskupinu všech dostupných strojů. 
    6306 \end_layout 
    6307  
    6308 \begin_layout Standard 
    6309 Je tedy na místě položit otázku, jestli takovýto přídavný signál může být 
     6398 Jedná se sice o funkční metodu, kterou však lze aplikovat pouze na podskupinu 
     6399 všech dostupných strojů. 
     6400\end_layout 
     6401 
     6402\begin_layout Standard 
     6403Je tedy na místě položit otázku, jestli takový přídavný signál může být 
    63106404 optimálním buzením a nebo mu být alespoň v nějakém smyslu blízko. 
    63116405 Odpovědět samozřejmě není snadné z důvodu praktické neřešitelnosti problému 
     
    63516445 
    63526446. 
    6353  Tedy reprezentuje minimální chybu, které se odhadovací algoritmus v uvažovaném 
     6447 Reprezentuje tedy minimální chybu, které se odhadovací algoritmus v uvažovaném 
    63546448 případě dopustí. 
    6355  PCRB lze tedy využít ke srovnání jednotlivých uvažovaných duálních algoritmů 
     6449 PCRB lze proto využít ke srovnání jednotlivých uvažovaných duálních algoritmů 
    63566450 v tom smyslu, že je možné vyhodnocovat, jak každý z nich dokáže zlepšit 
    63576451 odhad stavových veličin a zvýšit pozorovatelnost v kritických režimech. 
     
    63726466 
    63736467\begin_layout Subsubsection 
    6374 Definice 
     6468Definice PCRB 
    63756469\end_layout 
    63766470 
     
    66676761 optimálního pozorovatele a optimální regulátor při současném zachování 
    66686762 optimality celého návrhu. 
    6669  Optimálním pozorovatelem pro tento případ je Kalmanův filtr a optimální 
    6670  řešení problému řízení je LQ regulátor. 
    6671   
     6763 Optimálním pozorovatelem pro tento případ je Kalmanův filtr a 
     6764\begin_inset space ~ 
     6765\end_inset 
     6766 
     6767optimální řešení problému řízení je LQ regulátor  
    66726768\begin_inset CommandInset citation 
    66736769LatexCommand cite 
     
    66766772\end_inset 
    66776773 
    6678  
     6774. 
    66796775\end_layout 
    66806776 
     
    66846780 linearizaci nelineárního systému. 
    66856781 Pro nelineární systém ale obecně neplatí separační princip a zobecněné 
    6686  LQG nebude optimální a bude se jednat o CE přístup v důsledku oddělení 
    6687  estimační a řídící části. 
     6782 LQG nebude optimální. 
     6783 Bude se jednat o CE přístup v důsledku oddělení estimační a řídící části. 
    66886784\end_layout 
    66896785 
     
    67636859\end_inset 
    67646860 
    6765  vektor pozorování (měření) a vektory  
     6861 vektor pozorování (měření) a 
     6862\begin_inset space ~ 
     6863\end_inset 
     6864 
     6865vektory  
    67666866\begin_inset Formula $v_{t}$ 
    67676867\end_inset 
     
    68346934 
    68356935\begin_layout Subsubsection 
    6836 Algoritmus 
     6936Algoritmus EKF 
    68376937\end_layout 
    68386938 
     
    69057005Lineárně kvadratický regulátor (Linear-Quadratic, LQ) je primárně navržen 
    69067006 pro řízení lineárních systémů s kvadratickou ztrátovou funkcí. 
    6907  Dále je třeba zmínit, že existuje celá řada různých modifikací a vylepšení 
    6908  základního algoritmu, například pro nelineární systémy nebo lepší numerické 
    6909  vlastnosti. 
     7007 Je třeba zmínit, že existuje celá řada různých modifikací a vylepšení základníh 
     7008o algoritmu, například pro nelineární systémy nebo lepší numerické vlastnosti. 
    69107009 Základní formulace podle  
    69117010\begin_inset CommandInset citation 
     
    70727171\end_inset 
    70737172 
    7074 ) však není příliš vhodným z numerických důvodů  
     7173) však není příliš vhodný z numerických důvodů  
    70757174\begin_inset CommandInset citation 
    70767175LatexCommand cite 
     
    70907189. 
    70917190 Tento algoritmus má lepší numerické vlastnosti, umožňuje snadnější výpočet 
    7092  maticové inverze (invertována pouze trojúhelníková matice) a lze pomocí 
     7191 maticové inverze (je invertována pouze trojúhelníková matice) a lze pomocí 
    70937192 něj implementovat i složitější kvadratickou ztrátovou funkci (nejen dva 
    70947193 členy pro penalizaci stavu a vstupů). 
     
    71097208 
    71107209 je vhodná maticová odmocnina. 
    7111  Vzhledem k požadavkům positivní (semi)definitnosti na matice  
     7210 Vzhledem k požadavkům pozitivní (semi)definitnosti na matice  
    71127211\begin_inset Formula $Q_{t}$ 
    71137212\end_inset 
     
    71357234 
    71367235 reprezentuje ztrátu v následujících časových krocích až do konce časového 
    7137  horizontu, jedná se o rekurzivní součet pozitivních ztrát a tedy maticová 
    7138  odmocnina má opět smysl. 
     7236 horizontu, jedná se o rekurzivní součet pozitivních ztrát a maticová odmocnina 
     7237 má opět smysl. 
    71397238 Do tohoto kvadratického výrazu je možno dosadit model vývoje pro  
    71407239\begin_inset Formula $x_{t+1}=A_{t}x_{t}+B_{t}u_{t}$ 
     
    72427341\end_inset 
    72437342 
    7244 , zřejmě minimalizujeme volbou  
     7343, minimalizujeme volbou  
    72457344\begin_inset Formula $u_{t}$ 
    72467345\end_inset 
     
    72507349\end_inset 
    72517350 
    7252  a tedy volíme  
     7351, a tedy volíme  
    72537352\begin_inset Formula  
    72547353\[ 
     
    72847383 Následovat bude popis algoritmu využívajícího hyperstav, který vychází 
    72857384 právě z EKF a LQ regulátoru. 
    7286  Na závěr této kapitoly bude ještě popsány vybrané verze bikriteriální metody 
    7287  a návrh založený na využití injektáží. 
     7385 Na závěr této kapitoly budou ještě popsány vybrané verze bikriteriální 
     7386 metody a návrh založený na využití injektáží. 
    72887387\end_layout 
    72897388 
     
    73007399 
    73017400\begin_layout Standard 
    7302 Nejdříve je nutno přesně specifikovat úlohu, jakou se vybranými algoritmy 
     7401Nejdříve je nutno přesně specifikovat úlohu, kterou se vybranými algoritmy 
    73037402 pokusíme řešit. 
    73047403 Této specifikace se dále v textu budeme držet, aby byly zajištěny v jistém 
     
    73347433\end_inset 
    73357434 
    7336  předpokládáme známé před vstupem do řídící elektroniky, skutečná napětí 
     7435 předpokládáme před vstupem do řídící elektroniky známé, skutečná napětí 
    73377436 měřena nejsou. 
    73387437  
     
    73507449 
    73517450\begin_layout Standard 
    7352 V textu uvažujeme výhradně řízení otáček a referenční signál je tedy předpokládá 
    7353 n v podobě požadované hodnoty otáček  
     7451V textu uvažujeme výhradně řízení otáček, referenční signál je tedy předpokládán 
     7452 v podobě požadované hodnoty otáček  
    73547453\begin_inset Formula $\overline{\omega}_{t}$ 
    73557454\end_inset 
     
    73647463 
    73657464\begin_layout Standard 
    7366 Protože je nejdříve nutné zvládnout řízení stroje bez zátěže je zátěžný 
     7465Protože je nejdříve nutné zvládnout řízení stroje bez zátěže, je zátěžný 
    73677466 moment  
    73687467\begin_inset Formula $T_{L}$ 
     
    74057504\begin_layout Standard 
    74067505V této práci byl jako pozorovatel používán rozšířený Kalmanův filtr. 
    7407  Budeme-li vycházet z popisu PMSM pomocí rovnic ( 
     7506 Budeme-li vycházet z popisu PMSM pomocí rovnic pro stejné ( 
    74087507\begin_inset CommandInset ref 
    74097508LatexCommand ref 
     
    74127511\end_inset 
    74137512 
    7414 ) pro stejné nebo ( 
     7513) nebo pro různé ( 
    74157514\begin_inset CommandInset ref 
    74167515LatexCommand ref 
     
    74197518\end_inset 
    74207519 
    7421 ) pro různé indukčnosti, nabízí se více možností za jakých podmínek algoritmus 
    7422  EKF použít. 
     7520) indukčnosti, nabízí se více možností, za jakých podmínek algoritmus EKF 
     7521 použít. 
    74237522 Pro implementaci je však rozumných pouze několik málo z nich. 
    74247523  
     
    74557554\end_inset 
    74567555 
    7457  vůbec nevystupuje a tedy ji z nich nelze rozumně určit. 
     7556 vůbec nevystupuje, a tedy ji z nich nelze rozumně určit. 
    74587557 Jistou možností, kdy by mělo smysl uvažovat EKF v souřadné soustavě  
    74597558\begin_inset Formula $d-q$ 
     
    74997598\end_inset 
    75007599 
    7501  nebo je lze nalézt experimentálně. 
     7600, nebo je lze nalézt experimentálně. 
    75027601 V této práci posloužily jako výchozí hodnoty stanovené ve zmiňovaném zdroji 
    75037602  
     
    75997698\end_inset 
    76007699 
    7601  je pouze identitou na první dvou složkách argumentu. 
     7700 je pouze identitou na prvních dvou složkách argumentu. 
    76027701 Vektory  
    76037702\begin_inset Formula $w_{t}$ 
     
    76137712\end_inset 
    76147713 
    7615  a  
     7714 a 
     7715\begin_inset space ~ 
     7716\end_inset 
     7717 
     7718 
    76167719\begin_inset Formula $R_{t}$ 
    76177720\end_inset 
     
    76997802\end_inset 
    77007803 
    7701  a tedy je invertována matice o rozměru  
     7804 a je invertována matice o rozměru  
    77027805\begin_inset Formula $4\times4$ 
    77037806\end_inset 
     
    77077810\end_inset 
    77087811 
    7709  a inverze matice  
     7812 a 
     7813\begin_inset space ~ 
     7814\end_inset 
     7815 
     7816inverze matice  
    77107817\begin_inset Formula $2\times2$ 
    77117818\end_inset 
     
    78107917 
    78117918 je postup zcela analogický, jen výchozí rovnice jsou jiné. 
    7812  V praxi jsou však rovnice poměrně složité a proto nejsou uvedeny přímo 
     7919 V praxi jsou však rovnice poměrně složité, a proto nejsou uvedeny přímo 
    78137920 zde v textu, lze je však nalézt v příloze. 
    78147921 Matice pro redukovaný model při uvažování různých indukčností jsou pak 
     
    78267933\begin_layout Standard 
    78277934Obecně byly použity čtyři typy modelů v souřadném systému  
    7828 \begin_inset Formula $\alpha\beta$ 
     7935\begin_inset Formula $\alpha-\beta$ 
    78297936\end_inset 
    78307937 
    78317938. 
    78327939 Souřadný systém  
    7833 \begin_inset Formula $dq$ 
     7940\begin_inset Formula $d-q$ 
    78347941\end_inset 
    78357942 
     
    78377944 lze jednak usuzovat na základě tvaru rovnic, ale tento fakt byl ověřen 
    78387945 i experimentálně. 
    7839  Jednotlivé modely se liší tím, jestli je uvažován  
     7946 Jednotlivé modely se liší tím, zda je uvažován  
    78407947\emph on 
    78417948plný  
     
    78457952redukovaný 
    78467953\emph default 
    7847  stav systému. 
    7848  Dále pak jestli byl uvažován model motoru se  
     7954 stav systému a dále zda je uvažován model motoru se  
    78497955\emph on 
    78507956stejnými 
     
    79118017\end_inset 
    79128018 
    7913  uvažována jako náhodná veličina s normálním rozdělením, která nabývat hodnot 
    7914  z celé reálné osy a následně může PCRB dosáhnout velmi vysokých hodnot. 
    7915  Tyto hodnoty však pro interpretaci ve vztahu k PMSM nemají smysl, protože 
     8019 uvažována jako náhodná veličina s normálním rozdělením, která nabývá hodnot 
     8020 z celé reálné osy a následně může být PCRB velmi vysoká. 
     8021 Vysoké hodnoty však pro interpretaci ve vztahu k PMSM nemají smysl, protože 
    79168022 nejhorší případ (ve smyslu největší neznalosti parametru  
    79178023\begin_inset Formula $\vartheta$ 
     
    79488054\end_inset 
    79498055 
    7950  uvažovat a vyšší hodnoty je buď možno oříznout pevnou mezí nebo pomocí 
     8056 uvažovat a vyšší hodnoty je buď možno oříznout pevnou mezí, nebo pomocí 
    79518057 výpočtu oříznutého normálního rozdělení, který bude užit dále. 
    7952  Srovnání obou možností je zachyceno na grafech Obrázek  
     8058 Srovnání obou možností je zachyceno na grafech obrázek  
    79538059\begin_inset CommandInset ref 
    79548060LatexCommand ref 
     
    80698175\begin_layout Standard 
    80708176Postup s oříznutím normálního rozdělení je samozřejmě velmi zjednodušený. 
    8071  Správný postup by vyžadoval odvodit vztahy pro skutečnou, tedy negaussovskou, 
     8177 Správný postup by vyžadoval odvození vztahů pro skutečnou, tedy negaussovskou, 
    80728178 hustotu úhlu natočení. 
    80738179 To je však poměrně náročná úloha, především z důvodu, že skutečná hustota 
     
    80768182\end_layout 
    80778183 
    8078 \begin_layout Paragraph* 
     8184\begin_layout Subsubsection 
    80798185Oříznuté normální rozdělení 
    80808186\end_layout 
     
    80888194\end_inset 
    80898195 
    8090 : 
    8091 \end_layout 
    8092  
    8093 \begin_layout Standard 
    8094 Oříznuté normální rozdělení pro skalární náhodnou veličinu  
     8196: Oříznuté normální rozdělení pro skalární náhodnou veličinu  
    80958197\begin_inset Formula $x$ 
    80968198\end_inset 
     
    81538255 
    81548256. 
    8155  Zřejmě tedy  
     8257 Následně  
    81568258\begin_inset Formula $\alpha^{2}=\beta^{2}$ 
    81578259\end_inset 
     
    81708272\end_inset 
    81718273 
    8172  a  
     8274 a 
     8275\begin_inset space ~ 
     8276\end_inset 
     8277 
     8278 
    81738279\begin_inset Formula $\mathrm{Var}(x)=\hat{x^{2}}-\hat{x}^{2}=\hat{x^{2}}$ 
    81748280\end_inset 
     
    82218327\end_inset 
    82228328 
    8223 ), kterým PMSM není a je tedy nutné provést linearizaci. 
     8329), kterým PMSM není, a je tedy nutné provést linearizaci. 
    82248330 Nelze ale přímo použít matice derivací odvozené v předchozí části  
    82258331\begin_inset CommandInset ref 
     
    82678373\end_inset 
    82688374 
    8269  a tedy 
     8375, následně 
    82708376\begin_inset Formula  
    82718377\[ 
     
    82838389\end_inset 
    82848390 
    8285 ) a předchozí rovnice tedy není homogenní, jak bychom potřebovali jako výsledek 
     8391) a předchozí rovnice není homogenní, jak bychom potřebovali jako výsledek 
    82868392 linearizace pro rovnici ( 
    82878393\begin_inset CommandInset ref 
     
    82928398 
    82938399). 
    8294  Proto tedy zvětšíme velikost matice  
     8400 Proto zvětšíme velikost matice  
    82958401\begin_inset Formula $A$ 
    82968402\end_inset 
     
    83588464 jej získat znovu. 
    83598465 To může být výpočetně velmi náročné, zejména pro dlouhé časové horizonty. 
    8360  Jedním ze způsobů jak tento problém vyřešit je aplikace takzvaného  
     8466 Jedním ze způsobů, jak tento problém vyřešit, je aplikace takzvaného  
    83618467\begin_inset Quotes gld 
    83628468\end_inset 
     
    83698475 Tento koncept spočívá v tom, že místo výpočtu rovnic v čase zpět na celém 
    83708476 horizontu je počítáme pouze na horizontu kratším, který se však v čase 
    8371  posunuje (klouže), tak aby začínal vždy v čase aktuálním. 
     8477 posunuje (klouže), aby začínal vždy v čase aktuálním. 
    83728478 V termínech ztrátové funkce lze princip ubíhajícího horizontu vyjádřit 
    83738479 tak, že zanedbáváme ztrátu mezi koncem kratšího horizontu a koncem původního 
     
    84248530\end_inset 
    84258531 
    8426 ) však vede na řízení pouze na nulovou hodnotu odpovídající  
     8532) však vede k řízení pouze na nulovou hodnotu odpovídající  
    84278533\begin_inset Formula $\overline{\omega}\equiv0$ 
    84288534\end_inset 
    84298535 
    8430 , pro řízení na nenulové požadované otáčky je třeba modifikovat stav systému 
    8431  a zavést substituci  
     8536. 
     8537 Pro řízení na nenulové požadované otáčky je třeba modifikovat stav systému 
     8538 a 
     8539\begin_inset space ~ 
     8540\end_inset 
     8541 
     8542zavést substituci  
    84328543\begin_inset Formula  
    84338544\begin{equation} 
     
    84778588\end_inset 
    84788589 
    8479 , a ve tvaru 
     8590 a ve tvaru 
    84808591\begin_inset Formula  
    84818592\begin{equation} 
     
    85468657. 
    85478658 Požadavek založený na absolutní hodnotě nelze přímo zapsat jako kvadratickou 
    8548  funkci a proto je třeba vhodně zvolit matici  
     8659 funkci. 
     8660 Proto je třeba vhodně zvolit matici  
    85498661\begin_inset Formula $R_{t}$ 
    85508662\end_inset 
     
    85578669\end_inset 
    85588670 
    8559 ) aby dostatečně penalizovala příliš velké hodnoty řízení  
     8671), aby dostatečně penalizovala příliš velké hodnoty řízení  
    85608672\begin_inset Formula $u_{t}$ 
    85618673\end_inset 
    85628674 
    8563  a dále počítat s tím, že při přesažení hodnoty  
     8675, a dále počítat s tím, že při přesažení hodnoty  
    85648676\begin_inset Formula $U_{max}$ 
    85658677\end_inset 
     
    85908702\end_inset 
    85918703 
    8592  což může v některých případech vylepšit chování LQ algoritmu, lze tak učinit 
    8593  přidáním dalšího členu do ztrátové funkce. 
    8594  Tento člen budeme volit opět kvadratický a to ve tvaru  
     8704, což může v některých případech vylepšit chování LQ algoritmu, lze tak 
     8705 učinit přidáním dalšího členu do ztrátové funkce. 
     8706 Tento člen budeme volit opět kvadratický, a to ve tvaru  
    85958707\begin_inset Formula  
    85968708\[ 
     
    86048716\end_inset 
    86058717 
    8606  bude podobně jako matice  
     8718 bude, podobně jako matice  
    86078719\begin_inset Formula $R_{t}$ 
    86088720\end_inset 
     
    86608772\end_inset 
    86618773 
    8662 To následně vede na rovnici  
     8774To následně vede k rovnici  
    86638775\begin_inset CommandInset ref 
    86648776LatexCommand ref 
     
    87288840 
    87298841\begin_layout Standard 
    8730 Uvažovaná ztrátovou funkcí penalizující obecně i přírůstky řízení je ve 
    8731  tvaru 
     8842Uvažovaná ztrátová funkce penalizující obecně i přírůstky řízení je ve tvaru 
    87328843\begin_inset Formula  
    87338844\begin{equation} 
     
    87598870 
    87608871 jsou zřejmě kvalitativně ekvivalentní a není důvod některou z nich upřednostňov 
    8761 at, není proto ani žádný důvod uvažovat jinou penalizaci, řízení případně 
    8762  jeho přírůstků, v těchto osách. 
     8872at, není proto ani žádný důvod uvažovat jinou penalizaci (řízení, případně 
     8873 jeho přírůstků) v těchto osách. 
    87638874 Totéž ovšem nelze tvrdit o souřadných osách  
    87648875\begin_inset Formula $d-q$ 
     
    87738884\end_inset 
    87748885 
    8775 ) případně ( 
     8886), případně ( 
    87768887\begin_inset CommandInset ref 
    87778888LatexCommand ref 
     
    87808891\end_inset 
    87818892 
    8782 ) zřejmě plyne, že na otáčení stroje má vliv především  
     8893) plyne, že na otáčení stroje má vliv především  
    87838894\begin_inset Formula $q$ 
    87848895\end_inset 
    87858896 
    8786  složka proudů a tedy potažmo i napětí. 
    8787  Může se tedy zdát rozumným volit rozdílnou penalizaci řídících vstupů v 
    8788  osách  
     8897 složka proudů, a tedy potažmo i napětí. 
     8898 Může se proto zdát rozumným volit rozdílnou penalizaci řídících vstupů 
     8899 v osách  
    87898900\begin_inset Formula $d-q$ 
    87908901\end_inset 
     
    89999110 
    90009111. 
    9001  V důsledku této substituce  
     9112 V důsledku této substituce ( 
    90029113\begin_inset CommandInset ref 
    90039114LatexCommand ref 
     
    90069117\end_inset 
    90079118 
    9008  se rovnice ( 
     9119) se rovnice ( 
    90099120\begin_inset CommandInset ref 
    90109121LatexCommand ref 
     
    91529263 
    91539264, která je nyní závislá na čase. 
    9154  Tuto matici lze opět nalézt v příloze. 
     9265 Tuto matici lze rovněž nalézt v příloze. 
    91559266\end_layout 
    91569267 
     
    91809291 
    91819292. 
    9182  Řízení je však redukovaný model komplikovanější, protože ve funkci popisující 
    9183  vývoj systému explicitně nevystupuje řízení  
     9293 Řízení je však pro redukovaný model komplikovanější, protože ve funkci 
     9294 popisující vývoj systému explicitně nevystupuje řízení  
    91849295\begin_inset Formula $u_{t}$ 
    91859296\end_inset 
     
    91889299 Je tedy třeba vhodným způsobem tento problém vyřešit. 
    91899300 Jednou z možností je zřetězení dvou LQ regulátorů. 
    9190  V prvním kroku považovat za řízení proudy  
     9301 V prvním kroku budeme považovat za řízení proudy  
    91919302\begin_inset Formula $i_{\alpha,\beta}$ 
    91929303\end_inset 
    91939304 
    9194 , a tedy tento první regulátor na výstupu generuje požadované proudy  
     9305, tudíž tento první regulátor na výstupu generuje požadované proudy  
    91959306\begin_inset Formula $\overline{i}_{\alpha,\beta}$ 
    91969307\end_inset 
    91979308 
    91989309. 
    9199  Druhý regulátor pak na základě rovnic pro vývoj proudů a referenčních hodnot 
    9200  proudů  
     9310 Druhý regulátor pak na základě rovnic pro vývoj proudů a 
     9311\begin_inset space ~ 
     9312\end_inset 
     9313 
     9314referenčních hodnot proudů  
    92019315\begin_inset Formula $\overline{i}_{\alpha,\beta}$ 
    92029316\end_inset 
     
    92259339\end_inset 
    92269340 
    9227 , je třeba zvolit trochu odlišný přístup, než pro plný model. 
     9341 a je třeba zvolit trochu odlišný přístup než pro plný model. 
    92289342 Řízení budeme navrhovat ve dvou krocích. 
    92299343 V prvním kroku budeme předpokládat, že vstupem jsou proudy  
     
    94379551\end_inset 
    94389552 
    9439 , když navrhujeme řízení v soustavě  
     9553. 
     9554 Když navrhujeme řízení v soustavě  
    94409555\begin_inset Formula $d-q$ 
    94419556\end_inset 
    94429557 
    9443  je třeba provést transformaci ( 
     9558, je třeba provést transformaci ( 
    94449559\begin_inset CommandInset ref 
    94459560LatexCommand ref 
     
    94559570\end_inset 
    94569571 
    9457 ) zpět a obě závisí právě na úhlu natočení  
     9572) zpět. 
     9573 Obě tyto transformace závisí právě na úhlu natočení  
    94589574\begin_inset Formula $\vartheta$ 
    94599575\end_inset 
     
    95789694, hlavní myšlenka využití hyperstavu spočívá v aplikaci EKF v jistém smyslu 
    95799695 dvakrát. 
    9580  To umožňuje získat kromě odhadu samotného stavu i odhad jeho kovarianční 
    9581  matice. 
     9696 To umožňuje získat kromě odhadu samotného stavu i 
     9697\begin_inset space ~ 
     9698\end_inset 
     9699 
     9700odhad jeho kovarianční matice. 
    95829701 Proč je právě znalost kovarianční matice pro konkrétní uvažovaný systém 
    9583  PMSM výhodná bude nejdříve ukázáno pomocí Bellmanovy funkce. 
     9702 PMSM výhodná, bude nejdříve ukázáno pomocí Bellmanovy funkce. 
    95849703 Pak již bude následovat odvození samotného algoritmu založeného na hyperstavu. 
    95859704\end_layout 
     
    96079726). 
    96089727 Klasickým postupem pro nalezení optimálního řešení této úlohy je užití 
    9609  Bellmanovy funkce a algoritmu dynamického programování jak bylo popsáno 
     9728 Bellmanovy funkce a algoritmu dynamického programování, jak bylo popsáno 
    96109729 v odstavci  
    96119730\begin_inset CommandInset ref 
     
    96659784 
    96669785\begin_layout Standard 
    9667 Uvažovanou kvadratickou ztrátu za jeden časový krok 
     9786Uvažovaná kvadratická ztráta za jeden časový krok 
    96689787\begin_inset Formula  
    96699788\[ 
     
    96739792\end_inset 
    96749793 
    9675 í konkrétní volbě matice  
     9794i konkrétní volbě matice  
    96769795\begin_inset Formula $Q$ 
    96779796\end_inset 
     
    97279846\end_inset 
    97289847 
    9729  a dále jsme využili vztahu  
     9848. 
     9849 Dále jsme využili vztahu  
    97309850\begin_inset Formula $\mathrm{Var}\left(x\right)=\mathrm{\mathbf{E}}\left\{ x^{2}\right\} -\left(\mathrm{\mathbf{E}}\left\{ x\right\} \right)^{2}$ 
    97319851\end_inset 
     
    97359855\end_inset 
    97369856 
    9737  je známý parametr a tedy je pro výpočet střední hodnoty konstantou. 
     9857 je známý parametr, a tedy je pro výpočet střední hodnoty konstantou. 
    97389858 Následně můžeme ve výpočtu Bellmanovy funkce  
    97399859\begin_inset Formula $V$ 
     
    97769896 
    97779897. 
    9778  Jedná se o analogii s LQG popsaným v předchozích částech, s tím rozdílem, 
     9898 Jedná se o analogii s LQG popsaným v předchozích částech s tím rozdílem, 
    97799899 že místo stavu je aplikován právě na hyperstav. 
    9780  Protože tímto přístupem již značně narůstá dimensionalita úlohy je z výpočetníc 
    9781 h důvodů výhodnější užití redukovaného modelu, i přes komplikace, které 
     9900 Protože tímto přístupem již značně narůstá dimenzionalita úlohy, je z výpočetní 
     9901ch důvodů výhodnější užití redukovaného modelu i přes komplikace, které 
    97829902 způsobuje při řízení. 
    97839903\end_layout 
     
    97979917\end_inset 
    97989918 
    9799  i odhad jeho kovariance v podobě matice 
     9919, i odhad jeho kovariance v podobě matice 
    98009920\begin_inset Formula  
    98019921\[ 
     
    98229942\end_inset 
    98239943 
    9824 ) představují předpis její výpočet. 
     9944) představují předpis pro její výpočet. 
    98259945 Z důvodu jednoduššího zápisu budou vynechány časové indexy  
    98269946\begin_inset Formula $t$ 
    98279947\end_inset 
    98289948 
    9829  a místo nic je užit horní index  
     9949 a místo nich je užit horní index  
    98309950\begin_inset Formula $+$ 
    98319951\end_inset 
     
    988110001\end_inset 
    988210002 
    9883 , podobně jako pro EKF a LQ regulátor pro redukovaný model jak bylo popsáno 
     10003 podobně jako pro EKF a LQ regulátor pro redukovaný model jak bylo popsáno 
    988410004 v předchozích částech  
    988510005\begin_inset CommandInset ref 
     
    988910009\end_inset 
    989010010 
    9891  a  
     10011 a 
     10012\begin_inset space ~ 
     10013\end_inset 
     10014 
     10015 
    989210016\begin_inset CommandInset ref 
    989310017LatexCommand ref 
     
    991310037 
    991410038. 
    9915  Jedním ze způsobů jak je to možné provést je derivovat každou z rovnic 
     10039 Jedním ze způsobů, jak je to možné provést, je derivovat každou z rovnic 
    991610040 ( 
    991710041\begin_inset CommandInset ref 
     
    1003010154\end_inset 
    1003110155 
    10032 ) jsou z této matice vybrány 3 z jejích 4 prvků tvořící horní nebo dolní 
    10033  trojúhelník a zapsány ve smyslu tvorby vektoru hyperstavu do sloupce. 
     10156) jsou z této matice vybrány 3 z jejích 4 prvků tvořících horní nebo dolní 
     10157 trojúhelník a jsou zapsány ve smyslu tvorby vektoru hyperstavu do sloupce. 
    1003410158 Tedy matice 
    1003510159\begin_inset Formula  
     
    1007110195 pouze doplněnou nulami na vhodný rozměr. 
    1007210196 Pro lineárně kvadratický regulátor platí opět totéž, co pro jednoduchý 
    10073  (tedy bez hyperstavu) a matici  
     10197 (tedy bez hyperstavu): Matici  
    1007410198\begin_inset Formula $A_{hyp}$ 
    1007510199\end_inset 
    1007610200 
    10077  je třeba rozšířit zahrnutím konstantních členů, dále je třeba ošetřit substituc 
    10078 í řízení ( 
     10201 je třeba rozšířit zahrnutím konstantních členů. 
     10202 Dále je třeba ošetřit substitucí řízení ( 
    1007910203\begin_inset CommandInset ref 
    1008010204LatexCommand ref 
     
    1009610220\end_inset 
    1009710221 
    10098  prováděno numericky, tedy konstantní člen  
     10222 prováděno numericky a konstantní člen  
    1009910223\begin_inset Formula $\gamma=f\left(\xi_{0}\right)-A_{hyp}\xi_{0}$ 
    1010010224\end_inset 
     
    1010510229 
    1010610230. 
    10107  Protože uvažujeme redukovaný model je třeba dále užít zřetězení dvou LQ 
     10231 Protože uvažujeme redukovaný model, je třeba dále užít zřetězení dvou LQ 
    1010810232 regulátorů, podobně jako v případě bez hyperstavu v odstavci  
    1010910233\begin_inset CommandInset ref 
     
    1012310247\end_inset 
    1012410248 
    10125  původního stavu a tedy je možno zahrnout do kritéria například penalizaci 
     10249 původního stavu, a tedy je možno zahrnout do kritéria například penalizaci 
    1012610250  
    1012710251\begin_inset Formula $P_{\omega}$ 
     
    1031410438opatrného řízení 
    1031510439\emph default 
    10316 , které se pod tímto pojmem obvykle rozumí není v případě zde uvažovaného 
     10440, které se pod tímto pojmem obvykle rozumí, není v případě zde uvažovaného 
    1031710441 systému snadné. 
    1031810442 Proto místo něj využijeme některé standardní řízení, například vektorové 
     
    1032310447 
    1032410448\begin_layout Standard 
    10325 Nyní kolem takto nalezeného řízení, označme  
     10449Nyní kolem takto nalezeného řízení (označme  
    1032610450\begin_inset Formula $\tilde{u}$ 
    1032710451\end_inset 
    1032810452 
    10329 , stanovíme okolí, ve kterém se budeme snažit minimalizovat ztrátu pro optimální 
     10453) stanovíme okolí, ve kterém se budeme snažit minimalizovat ztrátu pro optimální 
    1033010454 buzení. 
    1033110455 Okolí uvažujeme jako dvourozměrný interval popsaný parametrem  
     
    1034810472\begin_layout Standard 
    1034910473Velikost zpětné elektromotorické síly, na základě které jsou odhadovány 
    10350  mechanické veličiny, je přímo úměrná otáčkám a tedy čím jsou vyšší otáčky, 
     10474 mechanické veličiny, je přímo úměrná otáčkám, a tedy čím jsou vyšší otáčky, 
    1035110475 tím získáváme lepší odhad těchto veličin. 
    10352  Můžeme tedy uvažovat, že optimální buzení pro PMSM je takové, které se 
     10476 Můžeme proto uvažovat, že optimální buzení pro PMSM je takové, které se 
    1035310477 snaží maximalizovat otáčky  
    1035410478\begin_inset Formula $\omega$ 
     
    1045710581\end_inset 
    1045810582 
    10459 ) přepsat vzhledem k rovnice ( 
     10583) přepsat vzhledem k rovnici ( 
    1046010584\begin_inset CommandInset ref 
    1046110585LatexCommand ref 
     
    1056010684\end_inset 
    1056110685 
    10562 , které není známe a předchozím výpočtu je předpokládáno, že  
     10686, které není známé a v předchozím výpočtu je předpokládáno, že  
    1056310687\begin_inset Formula $u_{q,t+1}=0$ 
    1056410688\end_inset 
     
    1067310797 
    1067410798\begin_layout Standard 
    10675 Další verze bikriteriální metody, která bude dále experimentálně zkoumána 
     10799Další verze bikriteriální metody, která bude dále experimentálně zkoumána, 
    1067610800 je přidání konstantního signálu do osy  
    1067710801\begin_inset Formula $d$ 
     
    1070910833\end_inset 
    1071010834 
    10711  vyhodnocen jako významějsí. 
    10712  Dále při analyzování chování bikriteriální metody založené na výpočtu více 
    10713  EKF bylo shledáno, že nejvýznamnější vliv na varianci mechanických veličin 
     10835 vyhodnocen jako významnější. 
     10836 Dále bylo při analyzování chování bikriteriální metody založené na výpočtu 
     10837 více EKF shledáno, že nejvýznamnější vliv na varianci mechanických veličin 
    1071410838 má pravý horní prvek matice  
    1071510839\begin_inset Formula $A_{t}$ 
     
    1077210896 vysokofrekvenční injektáže. 
    1077310897 Základní myšlenka je následující: Protože se pomocí techniky injektáží 
    10774  se nepodařilo získat dostatečně kvalitní odhad polohy  
     10898 nepodařilo získat dostatečně kvalitní odhad polohy  
    1077510899\begin_inset Formula $\vartheta$ 
    1077610900\end_inset 
     
    1079310917 
    1079410918 osy. 
    10795  Toto řízení je přivedeno na vstup PMSM a na jeho výstupu jsou měřeny proudy. 
     10919 Toto řízení je přivedeno na vstup PMSM a 
     10920\begin_inset space ~ 
     10921\end_inset 
     10922 
     10923na jeho výstupu jsou měřeny proudy. 
    1079610924 Z proudu v estimované  
    1079710925\begin_inset Formula $q$ 
     
    1084510973. 
    1084610974 Dále je již větší část zde používaných algoritmů (LQ, EKF) popsána v předchozíc 
    10847 h částech textu, proto zde uvedeme jen případné změny. 
     10975h částech textu, proto jsou zde uvedeny jen případné změny. 
    1084810976 Ty jsou pouze v maticích  
    1084910977\begin_inset Formula $C$ 
     
    1090911037\end_inset 
    1091011038 
    10911 , platnost tohoto předpokladu byla stanovena v odstavci  
     11039; platnost tohoto předpokladu byla stanovena v odstavci  
    1091211040\begin_inset CommandInset ref 
    1091311041LatexCommand ref 
     
    1093311061 Obecně platí, že větší amplituda umožní snadnější zpracování signálu, především 
    1093411062 z důvodu většího odstupu signálu od šumu. 
    10935  Naopak ale větší amplituda způsobuje i větší rušení v samotném PMSM. 
     11063 Větší amplituda ale naopak způsobuje i větší rušení v samotném PMSM. 
    1093611064 Obvykle je v injektážních technikách užívána amplituda menší, řádově v 
    1093711065 jednotkách voltů. 
     
    1094311071 
    1094411072\begin_layout Standard 
    10945 Asi největší komplikací tohoto přístupu, ale i injektáží obecně je vhodný 
     11073Asi největší komplikací tohoto přístupu, ale i injektáží obecně, je vhodný 
    1094611074 postup demodulace. 
    1094711075 Používá se k k tomu obecně digitálních filtrů, jejichž návrh je netriviální 
     
    1097411102\end_inset 
    1097511103 
    10976  ale veličina  
     11104, ale veličina  
    1097711105\begin_inset Formula  
    1097811106\[ 
     
    1100911137\end_inset 
    1101011138 
    11011  je však náročný a nedává příliš dobré výsledky z důvodu omezení na jeho 
    11012  definiční obor, proto je využita aproximace  
     11139 je však náročný a 
     11140\begin_inset space ~ 
     11141\end_inset 
     11142 
     11143nedává příliš dobré výsledky z důvodu omezení na jeho definiční obor, proto 
     11144 je využita aproximace  
    1101311145\begin_inset Formula $\sin x\approx x$ 
    1101411146\end_inset 
     
    1104811180 K simulování běhu skutečného zařízení PMSM bylo užito dvou kvalitativně 
    1104911181 rozdílných přístupů. 
    11050  Prvním, jednodušším, způsobem je simulování systému pouze na základě jeho 
     11182 Prvním, jednodušším způsobem, je simulování systému pouze na základě jeho 
    1105111183 rovnic. 
    1105211184 Pro tuto úlohu byl volen model PMSM ( 
     
    1111811250 Dalším rozdílem pak je, že se snaží přesnějším výpočtem postihnout komplikované 
    1111911251 efekty odehrávající se v reálném stroji místo toho, aby je modeloval jako 
    11120  šum a je tedy ve své podstatě deterministický. 
     11252 šum, a je tedy ve své podstatě deterministický. 
    1112111253 Tento typ simulací pak bude dále v textu označován jako  
    1112211254\begin_inset Quotes gld 
     
    1158011712\emph default 
    1158111713. 
    11582  Problém těchto úbytků je stručně takový, že po napájecím zdroji požadujeme 
    11583  určité napětí, ale napájecí zdroj dodá napětí menší, proto také označení 
     11714 Problém těchto úbytků je ve stručnosti takový, že po napájecím zdroji požadujem 
     11715e určité napětí, ale napájecí zdroj dodá napětí menší, proto také označení 
    1158411716 úbytky. 
    1158511717 Skutečná napětí však neměříme a předpokládáme, že požadované napětí se 
     
    1159311725. 
    1159411726 Následně může docházet k chybám, protože reálná hodnota napětí ve stroji 
    11595  je menší, než navrhl řídící algoritmus a tento algoritmus se o tom navíc 
     11727 je menší, než navrhl řídící algoritmus, a tento algoritmus se o tom navíc 
    1159611728 nedozví. 
    1159711729 Tato situace je zachycena na obrázku  
     
    1160711739 
    1160811740\begin_layout Standard 
    11609 Vhodným způsobem jak tento problém řešit, je úbytky napětí kompenzovat. 
     11741Vhodným způsobem, jak tento problém řešit, je úbytky napětí kompenzovat. 
    1161011742 Kompenzace používaná v této práci je velmi jednoduchá. 
    1161111743 Byla vytvořena na základě volt-ampérové charakteristiky stroje využité 
     
    1172511857\end_inset 
    1172611858 
    11727  založeno na kvadrátu odchylky skutečných a požadovaných otáček. 
     11859, založeno na kvadrátu odchylky skutečných a požadovaných otáček. 
    1172811860 Toto kritérium v podstatě vystihuje míru shody mezi zadanými požadavky 
    1172911861 v podobě referenčního signálu a jejich skutečným naplněním. 
    1173011862 Porovnání součtu těchto kvadrátů odchylek však není vhodné přímo užít, 
    1173111863 protože jsou závislé na délce časového horizontu. 
    11732  Dále v textu tedy bude uvažována normované verze takového součtu, která 
    11733  odpovídá střední kvadratické chybě za jeden časový krok. 
     11864 V textu tedy bude uvažována normovaná verze takového součtu, která odpovídá 
     11865 střední kvadratické chybě za jeden časový krok. 
    1173411866\end_layout 
    1173511867 
     
    1173811870 v tom smyslu, jak by byla náročná jeho potenciální aplikace pro řízení 
    1173911871 skutečného stroje v reálném čase. 
    11740  Diskutována bude i přesnost jednotlivých algoritmů s jakou stanovují odhady 
     11872 Diskutována bude i přesnost jednotlivých algoritmů, s jakou stanovují odhady 
    1174111873 stavových veličin. 
    1174211874\end_layout 
     
    1174411876\begin_layout Standard 
    1174511877Časový horizont pro porovnání použitých metod bude obvykle volen v délce 
    11746  15 s, případně pro posouzení počátečního chování systému kratší. 
     11878 15 
     11879\begin_inset space \thinspace{} 
     11880\end_inset 
     11881 
     11882s, případně pro posouzení počátečního chování systému kratší. 
    1174711883 Jako referenční signál bude sloužit několik testovacích profilů, v textu 
    1174811884 budou dále označovány jako: 
     
    1183511971\end_inset 
    1183611972 
    11837 : nahoře trojúhleníkový a dole lichoběžníkový profil 
     11973: nahoře trojúhelníkový a dole lichoběžníkový profil 
    1183811974\emph on 
    1183911975. 
     
    1198212118\end_inset 
    1198312119 
    11984  a  
     12120 a 
     12121\begin_inset space ~ 
     12122\end_inset 
     12123 
     12124 
    1198512125\begin_inset Formula $R_{q}$ 
    1198612126\end_inset 
     
    1215812298\end_inset 
    1215912299 
    12160 ), případně jejich odchylky od požadované hodnoty zůstane nezměněn. 
     12300), případně penalizace jejich odchylky od požadované hodnoty, zůstane nezměněn. 
    1216112301 Pro penalizaci řídících zásahů však budeme podrobněji diskutovat tři možnosti: 
    1216212302 Jednak je možné uvažovat pouze penalizaci hodnoty, tedy uvažovat člen s 
     
    1225212392\end_inset 
    1225312393 
    12254  a oba tyto případy zde budou uvažovány pro experimentální porovnání. 
     12394, a oba tyto případy zde budou uvažovány pro experimentální porovnání. 
    1225512395\end_layout 
    1225612396 
     
    1226512405 To by přineslo značnou výhodu, protože by bylo možno celý algoritmus LQ 
    1226612406 regulátoru předpočítat a výpočet řídícího zásahu značně usnadnit. 
    12267  Zda je však možno zmiňované členy zanedbat a jaké to má důsledky bylo ponecháno 
    12268  k experimentálnímu ověření. 
     12407 Zda je však možno zmiňované členy zanedbat a jaké to má důsledky, bylo 
     12408 ponecháno k experimentálnímu ověření. 
    1226912409 Dalším z uvažovaných modelů pro srovnání je tedy předpočítaný LQ regulátor 
    1227012410 v  
     
    1228012420 
    1228112421\begin_layout Standard 
    12282 Dále bude ještě uvažován lineárně kvadratický regulátor v souřadné soustavě 
     12422Rovněž bude ještě uvažován lineárně kvadratický regulátor v souřadné soustavě 
    1228312423  
    1228412424\begin_inset Formula $\alpha-\beta$ 
     
    1236312503 označován v tomto odstavci. 
    1236412504 Jednotlivé výše zmiňované metody pro řízení PMSM byly opět porovnávány 
    12365  především na základě dosažených středních kvadratických chyb, tyto hodnoty 
     12505 především na základě dosažených středních kvadratických chyb; tyto hodnoty 
    1236612506 při užití simulátoru jsou uvedeny v tabulce  
    1236712507\begin_inset CommandInset ref 
     
    1303913179\end_inset 
    1304013180 
    13041 ) vůbec nezačne řídit, otáčky stroje jsou nulové a počáteční poloha rotoru 
    13042  zůstane nezměněna. 
     13181) vůbec nezačne řídit, otáčky stroje jsou nulové a 
     13182\begin_inset space ~ 
     13183\end_inset 
     13184 
     13185počáteční poloha rotoru zůstane nezměněna. 
    1304313186 Oproti tomu metody řízení založené na LQ regulátoru tímto nedostatkem netrpí 
    1304413187 a dokáží pracovat i s malou amplitudou referenčních otáček. 
     
    1305113194\end_inset 
    1305213195 
    13053 ) algoritmem je zachycen na grafech v obrázku  
     13196) algoritmem, je zachycen na grafech v obrázku  
    1305413197\begin_inset CommandInset ref 
    1305513198LatexCommand ref 
     
    1306813211) však má další důsledky i při vyšších otáčkách, kdy vykazuje chyby při 
    1306913212 průchodu nulou. 
    13070  Jako průchod nulou je označován proces, kdy požadované otáčky mění znaménko 
     13213 Jako průchod nulou je označován proces, kdy požadované otáčky mění znaménko, 
    1307113214 a tedy stroj přechází z rotace jedním směrem na rotaci směrem opačným. 
    13072  Zřejmě tedy stroj musí na jistý časový okamžik zastavit a to může způsobovat 
     13215 Stroj tedy musí na jistý časový okamžik zastavit, a to může způsobovat 
    1307313216 problémy. 
    1307413217 Ty jsou patrné opět hlavně pro ( 
     
    1330313446\end_inset 
    1330413447 
    13305 ), ostatní použité algoritmy si pro vysoké hodnoty otáček počínají relativně 
    13306  dobře při srovnání na základě střední kvadratické chyby celkem vyrovnaně. 
     13448). 
     13449 Ostatní použité algoritmy si pro vysoké hodnoty otáček počínají relativně 
     13450 dobře a při srovnání na základě střední kvadratické chyby celkem vyrovnaně. 
    1330713451 Hodnoty této chyby shrnuje tabulka  
    1330813452\begin_inset CommandInset ref 
     
    1349713641 
    1349813642\begin_layout Standard 
    13499 Na základě simulací jejichž výsledky byly shrnuty v předchozích odstavcích 
     13643Na základě simulací, jejichž výsledky byly shrnuty v předchozích odstavcích, 
    1350013644 byl ze všech uvažovaných implementací lineárně kvadratického regulátoru 
    1350113645 vybrán jeden zástupce. 
     
    1354213686. 
    1354313687 Nasazení tohoto regulátoru pro aplikace uvažující vyšší otáčky již příliš 
    13544  vhodná není. 
     13688 vhodné není. 
    1354513689  
    1354613690\end_layout 
     
    1358713731 
    1358813732\begin_layout Standard 
    13589 Zajímavé je srovnání s výše zmiňovaných výsledků s výzkumným úkolem  
     13733Zajímavé je srovnání výše zmiňovaných výsledků s výzkumným úkolem  
    1359013734\begin_inset CommandInset citation 
    1359113735LatexCommand cite 
     
    1364113785 řízení. 
    1364213786 Jak již bylo zmíněno, nalezení opatrného řízení je v případě PMSM problematické 
    13643  a proto je místo něj užito standardní vektorového řízení. 
     13787, a proto je místo něj užito standardní vektorového řízení. 
    1364413788 Je uvažováno vektorové řízení založené na PI regulátorech i na LQ regulátoru. 
    1364513789 Jednotlivé verze lišící se verzí bikriteriální metody a volbou řízení byly 
     
    1367913823 Především v tom smyslu, že jsou opět do jisté míry přítomny již zmiňované 
    1368013824 nedostatky tohoto řídícího algoritmu. 
    13681  Konkrétně se jedná o problémy v nízkých otáčkách, kdy regulátor neřídí 
     13825 Konkrétně se jedná o problémy v nízkých otáčkách, kdy regulátor neřídí, 
    1368213826 a dále pak problémy při průchodu nulovými otáčkami. 
    1368313827 Také se zde objevuje nežádoucí jev, kdy se stroj začne otáčet na opačnou 
     
    1371313857 Pro referenční profil středních otáček jsou vyšší chyby opět v důsledku 
    1371413858 špatného chování při průchodu nulou. 
    13715  Dále pak pro lichoběžníkové profily často dochází k problému s rozjezdem 
    13716  na opačnou stranu, který způsobí značný nárůst chyby. 
     13859 Pro lichoběžníkové profily často dochází k problému s rozjezdem na opačnou 
     13860 stranu, který způsobí značný nárůst chyby. 
    1371713861 Z obrázku je dále patrné, že verze bikriteriální metody přidávající konstantu 
    1371813862 k řízení v ose  
     
    1385714001 Bylo by tedy možno očekávat jisté zlepšení na profilech nulové otáčky a 
    1385814002 dále při průchodech nulou na profilech střední otáčky. 
    13859  Výsledky simulací však na příliš velké zlepšení neukazují. 
     14003 Výsledky simulací však příliš velké zlepšení neukazují. 
    1386014004  
    1386114005\end_layout 
     
    1402514169\end_inset 
    1402614170 
    14027  a dále byly hodnoty experimentálně upraveny na: amplituda 5 V a frekvence 
     14171 a dále byly hodnoty experimentálně upraveny na amplitudu 5 V a frekvenci 
    1402814172 1000 Hz. 
    14029  Tento algoritmus je dále v textu označován jako INJ. 
     14173 Tento algoritmus je v textu označován jako INJ. 
    1403014174\end_layout 
    1403114175 
     
    1404214186 
    1404314187\begin_layout Standard 
    14044 Jak již bylo podrobněji zmiňováno v předchozích částech textu, je hlavní 
    14045  komplikací bezsenzorového řízení PMSM problém pozorovatelnosti neměřených 
    14046  veličin v nízkých otáčkách. 
     14188Jak již bylo podrobněji zmiňováno v předchozích částech textu, hlavní komplikací 
     14189 bezsenzorového řízení PMSM je problém pozorovatelnosti neměřených veličin 
     14190 v nízkých otáčkách. 
    1404714191 Standardně je odhad těchto veličin získáván ze zpětné elektromotorické 
    1404814192 síly, jejíž velikost je však přímo úměrná otáčkám stroje. 
     
    1405214196 
    1405314197 se stává nepozorovatelným stavem. 
    14054  Situace druhé neměřené veličiny -- otáček  
     14198 Situace druhé neměřené veličiny (otáček  
    1405514199\begin_inset Formula $\omega$ 
    1405614200\end_inset 
    1405714201 
    14058  je v tomto smyslu daleko lepší, protože její velikost odpovídá velikosti 
     14202) je v tomto smyslu daleko lepší, protože její velikost odpovídá velikosti 
    1405914203 zpětné elektromotorické síly. 
    1406014204 V nulových otáčkách tedy tato veličina není nepozorovatelná, ale nulová. 
     
    1406214206 
    1406314207\begin_layout Standard 
    14064 Tato práce je zaměřena na duální metody řízení a s tím je spojena i volba 
     14208Tato práce je zaměřena na duální metody řízení, a s tím je spojena i volba 
    1406514209 vhodného budícího signálu, který má za cíl pozorovatelnost stavu zlepšit. 
    14066  Nástrojem jak vyhodnocovat pozorovatelnost stavových veličin pro nelineární 
    14067  systémy jsou právě aposteriorní Cramer-Raovy meze. 
     14210 Nástrojem, jak vyhodnocovat pozorovatelnost stavových veličin pro nelineární 
     14211 systémy, jsou právě aposteriorní Cramer-Raovy meze. 
    1406814212 V této části tedy budou předloženy výsledky analýzy modelu PMSM na základě 
    1406914213 tohoto nástroje. 
     
    1408414228 Ze vzorového běhu jsou získány průběhy jednotlivých stavových veličin v 
    1408514229 čase, které pak slouží jako zdroj pro výpočet vlastních mezí. 
    14086  Jako vzorový běh lze buď přímo zvolit nějaké hodnoty a nebo je získat aplikací 
     14230 Jako vzorový běh lze buď přímo zvolit nějaké hodnoty, nebo je získat aplikací 
    1408714231 vhodného regulátoru na model systému. 
    1408814232 Pro tento případ bylo užíváno vektorové PI řízení (implementované jako 
    1408914233 referenční) získávající odhad ze senzorů a řídící na určenou referenční 
    1409014234 hodnotu. 
    14091  Řídící zásahy byly následně doplněny vysokofrekvenčním signálem a to v 
     14235 Řídící zásahy byly následně doplněny vysokofrekvenčním signálem, a to v 
    1409214236 souřadné soustavě  
    1409314237\begin_inset Formula $\alpha-\beta$ 
     
    1409814242\end_inset 
    1409914243 
    14100  a byl testován sinový i obdélníkový signál. 
     14244, a byl testován sinový i obdélníkový signál. 
    1410114245 Dále byla testována bikriteriální metoda, konkrétně její základní verze, 
    1410214246 verze užívající pěti EKF a přidání konstantní hodnoty do osy  
     
    1410514249 
    1410614250. 
    14107  Posledním zkoumaným algoritmem pak bylo využití hyperstavu, které však 
    14108  nevyužívá PI regulátory, ale je založeno na vektorovém řízení s LQ regulátorem. 
     14251 Posledním zkoumaným algoritmem pak byla aplikace hyperstavu, která však 
     14252 nevyužívá PI regulátory, ale je založena na vektorovém řízení s LQ regulátorem. 
    1410914253\end_layout 
    1411014254 
     
    1422414368) indukčnosti. 
    1422514369 Výchozí hodnota meze byla pro všechny uvažované veličiny volena  
    14226 \begin_inset Formula $1,0e-7$ 
    14227 \end_inset 
    14228  
    14229  aby byla dostatečně nízká, ale současně nenulová. 
     14370\begin_inset Formula $1,0\cdot10^{-7}$ 
     14371\end_inset 
     14372 
     14373, aby byla dostatečně nízká, ale současně nenulová. 
    1423014374 Dále byly použity kovarianční matice  
    1423114375\begin_inset Formula $Q$ 
     
    1426214406\end_inset 
    1426314407 
    14264  jsou měřené veličiny, tak u nich lze očekávat nízkou mez a chyba v jejich 
    14265  odhadu je způsobena prakticky pouze chybou měření. 
     14408 jsou měřené veličiny, lze u nich očekávat nízkou mez a chyba v jejich odhadu 
     14409 je způsobena prakticky pouze chybou měření. 
    1426614410 Ve všech prováděných výpočtech PCRB byla hodnota této meze pro proudy  
    1426714411\begin_inset Formula $i_{\alpha\beta}$ 
     
    1426914413 
    1427014414 nižší než  
    14271 \begin_inset Formula $5,0e-4$ 
    14272 \end_inset 
    14273  
    14274  a dále se tedy mezemi pro proudy zabývat nebudeme. 
     14415\begin_inset Formula $5,0\cdot10^{-4}$ 
     14416\end_inset 
     14417 
     14418, a dále se tedy mezemi pro proudy zabývat nebudeme. 
    1427514419 Podobně není příliš zajímavá ani Cramer-Raova mez pro otáčky  
    1427614420\begin_inset Formula $\omega$ 
     
    1427814422 
    1427914423. 
    14280  Ty sice již nejsou měřeny, ale mez je relativně nízká a obvykle se drží 
    14281  na hodnotě přibližně  
    14282 \begin_inset Formula $1,2e-2$ 
     14424 Ty sice již nejsou měřeny, ale mez je relativně nízká a 
     14425\begin_inset space ~ 
     14426\end_inset 
     14427 
     14428obvykle se drží na hodnotě přibližně  
     14429\begin_inset Formula $1,2\cdot10^{-2}$ 
    1428314430\end_inset 
    1428414431 
     
    1453214679 
    1453314680\begin_layout Standard 
    14534 Užívaný vysokofrekvenční signál byl dvou typů, jednak harmonický sinový 
    14535  signál a dále obdélníkový signál o stejné amplitudě i frekvenci. 
     14681Užívaný vysokofrekvenční signál byl dvou typů, harmonický sinový signál 
     14682 a obdélníkový signál o stejné amplitudě i frekvenci. 
    1453614683 Z těchto dvou signálů pak poskytuje lepší výsledky signál obdélníkový. 
    1453714684 Důležitějším zjištěním ale je, že vysokofrekvenční signál snižuje hodnotu 
     
    1458614733 
    1458714734. 
    14588  Všichni tři zmiňovaní zástupci dosáhli řádově lepších výsledků, oproti 
    14589  těm z minulého odstavce založených na přidávání vysokofrekvenčního signálu. 
     14735 Všichni tři zmiňovaní zástupci dosáhli řádově lepších výsledků oproti těm 
     14736 z minulého odstavce, založeným na přidávání vysokofrekvenčního signálu. 
    1459014737 Vliv bikriteriální metody na hodnotu PCRB je srovnatelný s během stroje 
    1459114738 ve vysokých otáčkách, ale s tím rozdílem, že pro aplikaci bikriteriální 
     
    1464214789 
    1464314790, na přibližně  
    14644 \begin_inset Formula $1,4e-2$ 
     14791\begin_inset Formula $1,4\cdot10^{-2}$ 
    1464514792\end_inset 
    1464614793 
     
    1465214799 
    1465314800 dosahovala až hodnoty  
    14654 \begin_inset Formula $4,5e-2$ 
     14801\begin_inset Formula $4,5\cdot10^{-2}$ 
    1465514802\end_inset 
    1465614803 
     
    1466414811\begin_layout Standard 
    1466514812Dále byly analyzovány Cramer-Raovy meze při využití hyperstavu. 
    14666  Výsledné hodnoty pro redukovaný i plný stav při nulovém referenčním profil 
     14813 Výsledné hodnoty pro redukovaný i plný stav při nulovém referenčním profilu 
    1466714814 jsou zobrazeny na obrázku  
    1466814815\begin_inset CommandInset ref 
     
    1480614953\end_inset 
    1480714954 
    14808  b) zachyceno porovnání vybraných zástupců z předchozích odstavců. 
     14955 b) je zachyceno porovnání vybraných zástupců z předchozích odstavců. 
    1480914956 Při užití vektorového PI řízení bez dalšího buzení Cramer-Raova mez polohy 
    1481014957 stále roste. 
     
    1490315050Nejprve bude věnována pozornost chování jednotlivých algoritmů při rozjezdu 
    1490415051 stroje. 
    14905  Hlavní komplikací v tomto případě je obecně neznalost počátečního úhlu 
     15052 Hlavní komplikací je v tomto případě obecně neznalost počátečního úhlu 
    1490615053 natočení rotoru  
    1490715054\begin_inset Formula $\vartheta$ 
     
    1493815085\begin_layout Standard 
    1493915086Realizaci jedné nebo druhé varianty není možno okamžitě poznat z modelu 
    14940  stroje a jejich rozpoznání je třeba řešit jinak. 
    14941  Jednou možností je užití metod popsaných v odstavci  
     15087 stroje a 
     15088\begin_inset space ~ 
     15089\end_inset 
     15090 
     15091jejich rozpoznání je třeba řešit jinak. 
     15092 Jednou z možností je užití metod popsaných v odstavci  
    1494215093\begin_inset CommandInset ref 
    1494315094LatexCommand ref 
     
    1496415115\end_inset 
    1496515116 
    14966  a případné rozjezdy na opačnou stranu, tedy realizaci verze  
     15117. 
     15118 Případné rozjezdy na opačnou stranu, tedy realizace verze  
    1496715119\begin_inset Formula $\left(-\omega,\vartheta+\pi\right)$ 
    1496815120\end_inset 
     
    1497315125 
    1497415126, budou detekovány a ze vzájemného porovnání jednotlivých algoritmů vyřazeny. 
    14975  Vhodné zvládnutí detekce, ke které realizaci symetrických verzí došlo tedy 
    14976  zůstává nevyřešena a je vhodná k dalšímu výzkumu. 
     15127 Vhodné zvládnutí detekce, k realizaci které ze symetrických verzí došlo, 
     15128 tedy zůstává nevyřešeno a je vhodné k dalšímu výzkumu. 
    1497715129\end_layout 
    1497815130 
     
    1498915141 Důvodem pro volbu tohoto profilu bylo, že profily s nižšími otáčkami způsobují 
    1499015142 značné komplikace některým algoritmům, zejména založeným na PI regulátorech 
    14991  a ve vyšších otáčkách je již odhad úhlu příliš usnadněn vyšší rychlostí 
     15143 a ve vyšších otáčkách je již odhad úhlu příliš usnadněn vyšší rychlostí, 
    1499215144 a tedy větší zpětnou elektromotorickou silou. 
    1499315145 Počáteční poloha  
     
    1503015182\end_inset 
    1503115183 
    15032  a). 
    15033  A zřejmě se na něm ukazuje přínos duálních metod při zvládnutí neznámé 
    15034  počáteční polohy. 
     15184 a) a ukazuje se na něm přínos duálních metod při zvládnutí neznámé počáteční 
     15185 polohy. 
    1503515186  
    1503615187\end_layout 
     
    1504715198\end_inset 
    1504815199 
    15049  v čase pro jednotlivé algoritmy a různé počáteční hodnoty úhlu natočení 
    15050   
     15200 v čase pro jednotlivé algoritmy a 
     15201\begin_inset space ~ 
     15202\end_inset 
     15203 
     15204různé počáteční hodnoty úhlu natočení  
    1505115205\begin_inset Formula $\vartheta_{0}$ 
    1505215206\end_inset 
    1505315207 
    15054  ze zachycen na obrázku  
     15208 je zachycen na obrázku  
    1505515209\begin_inset CommandInset ref 
    1505615210LatexCommand ref 
     
    1506315217 je dána především tím, že jako pozorovatele užívají rozšířený Kalmanův 
    1506415218 filtr a že s růstem otáček se zvyšuje pozorovatelnost systému. 
    15065  Celkově je ale možné pozorovat lepší výsledku u duálních metod, konkrétně 
     15219 Celkově je ale možné pozorovat lepší výsledky u duálních metod, konkrétně 
    1506615220 u BK a LQ-HS. 
    1506715221\end_layout 
     
    1507915233 
    1508015234. 
    15081  V důsledku toho pak dosahuje relativně vyšší střední kvadratické chyby, 
     15235 V důsledku toho pak dosahuje relativně vyšší střední kvadratické chyby; 
    1508215236 tento jev lze také pozorovat na obrázku  
    1508315237\begin_inset CommandInset ref 
     
    1526815422 
    1526915423\begin_layout Plain Layout 
    15270 Vliv počáteční polohy na rozjezd stroje při užítí různých algoritmů. 
     15424Vliv počáteční polohy na rozjezd stroje při užití různých algoritmů. 
    1527115425 a) přehled dosažených středních kvadratických chyb ( 
    1527215426\begin_inset Formula $\delta$ 
     
    1534315497 při současném požadavku na udržení stroje v klidu. 
    1534415498 Oproti předchozímu odstavci zde nedochází ke zvyšování hodnoty referenčních 
    15345  otáček a tak vzhledem k referenčním otáčkám je poloha stále nepozorovatelným 
     15499 otáček, a tak je vzhledem k referenčním otáčkám poloha stále nepozorovatelným 
    1534615500 stavem. 
    1534715501 Ke zlepšení odhadu polohy je tedy třeba aktivního budícího zásahu, který 
     
    1537215526 Konkrétně pro PI jsou všechny řídící zásahy nulové a chyba odhadu zůstává 
    1537315527 v čase konstantní. 
    15374  V případě LQ-CE je situace nepatrně lepší a chyby odhadu nezůstávají zcela 
     15528 V případě LQ-CE je situace nepatrně lepší, chyby odhadu nezůstávají zcela 
    1537515529 konstantní a dochází k drobnému zvlnění. 
    1537615530 Jedná se však spíše o náhodné změny v důsledku řídících zásahů snažících 
     
    1539515549 a). 
    1539615550 Zřejmě lze očekávat, že v případě algoritmů, které nějakým způsobem omezují 
    15397  chybu odhadu polohy dojde k nárůstu chyby řízení. 
     15551 chybu odhadu polohy, dojde k nárůstu chyby řízení. 
    1539815552 V případě PI, které při požadavku na nulové otáčky stručně řečeno  
    1539915553\begin_inset Quotes gld 
     
    1540415558\end_inset 
    1540515559 
    15406  je také chyba řízení nulová. 
     15560, je také chyba řízení nulová. 
    1540715561 Naopak pro BK, která zvládá omezování počáteční chyby odhadu polohy relativně 
    15408  nejlépe je střední kvadratická chyba skutečných a požadovaných otáček vysoká. 
     15562 nejlépe, je střední kvadratická chyba skutečných a požadovaných otáček 
     15563 vysoká. 
    1540915564 Vyšší chyby pak dosahuje i LQ-HS. 
    1541015565 Nejlepších výsledků a současně jakéhosi kompromisu pak dosahuje algoritmus 
    15411  INJ, který zvládají efektivně omezit chybu odhadu a současně udržet chybu 
     15566 INJ, který zvládá efektivně omezit chybu odhadu a současně udržet chybu 
    1541215567 řízení dostatečně nízkou. 
    1541315568  
     
    1559115746 
    1559215747\begin_layout Plain Layout 
    15593 Vliv počáteční polohy na setrvání stroje v nulových otáčkách při užítí různých 
     15748Vliv počáteční polohy na setrvání stroje v nulových otáčkách při užití různých 
    1559415749 algoritmů. 
    1559515750 a) přehled dosažených středních kvadratických chyb ( 
     
    1565315808 
    1565415809 a). 
    15655  Dále je chování jednotlivých algoritmů možno posoudit i z průběhů otáček 
     15810 Chování jednotlivých algoritmů je také možno posoudit z průběhů otáček 
    1565615811  
    1565715812\begin_inset Formula $\omega$ 
     
    1567715832\begin_layout Standard 
    1567815833Dále je velmi zajímavé chování BK. 
    15679  Protože se jedná o jednoduchý suboptimální duální algoritmus není zde dosažena 
    15680  vhodná rovnováha mezi opatrností a buzením. 
     15834 Protože se jedná o jednoduchý suboptimální duální algoritmus, není zde 
     15835 dosažena vhodná rovnováha mezi opatrností a buzením. 
    1568115836 To se projevuje především velmi výraznými budícími zásahy v nulových otáčkách, 
    1568215837 které následně způsobí nárůst chyby řízení. 
     
    1568915844 
    1569015845\begin_layout Standard 
    15691 Ostatní uvažované algoritmy vykazují vizuálně podobný průběh otáček a tedy 
    15692  jsou v grafech zobrazeny pouze jako jeden společný reprezentant  
     15846Ostatní uvažované algoritmy vykazují vizuálně podobný průběh otáček a jsou 
     15847 proto v grafech zobrazeny pouze jako jeden společný reprezentant  
    1569315848\emph on 
    1569415849ostatní 
     
    1579615951ostatní 
    1579715952\emph default 
    15798  jsou rozumněny následující algoritmy: LQ-CE, INJ a LQ-HS. 
     15953 jsou rozuměny následující algoritmy: LQ-CE, INJ a LQ-HS. 
    1579915954  
    1580015955\begin_inset CommandInset label 
     
    1598616141 
    1598716142\begin_layout Standard 
    15988 Dále byla věnována pozornost problematice průchodů nulou. 
     16143Pozornost byla věnována také problematice průchodů nulou. 
    1598916144 Jedná se o změnu směru otáčení stroje, která může být ztížena setrváním 
    1599016145 po určitý časový okamžik v klidu, tedy při nulových otáčkách. 
     
    1599216147 profilu, průchod se setrváním v nulových otáčkách pak profilem lichoběžníkovým. 
    1599316148 Pro srovnání jednotlivých algoritmů bylo užito simulací s referenčními 
    15994  profily otáček  
     16149 profily  
    1599516150\emph on 
    1599616151střední otáčky 
     
    1622416379ostatní 
    1622516380\emph default 
    16226  jsou rozumněny následující algoritmy: LQ-CE, INJ a LQ-HS. 
     16381 jsou rozuměny následující algoritmy: LQ-CE, INJ a LQ-HS. 
    1622716382 Nahoře (a,b) je celkový pohled na průběh hodnoty otáček v čase a dole (c,d) 
    1622816383 pak vybraný detail průchodu nulovými otáčkami. 
     
    1625916414. 
    1626016415 Vysoké otáčky jsou problematické především z toho hlediska, že se více 
    16261  uplatňuje nelineární charakter PMSM a chyby modelu stroje, například v 
    16262  důsledku linearizace, se projevují více. 
     16416 uplatňuje nelineární charakter PMSM. 
     16417 Chyby modelu stroje, například v důsledku linearizace, se projevují více. 
    1626316418\end_layout 
    1626416419 
     
    1632016475\end_inset 
    1632116476 
    16322  trajektorie a tedy k větší chybě oproti ostatním algoritmům, které mají 
    16323  průběh hladší. 
     16477 trajektorie, a 
     16478\begin_inset space ~ 
     16479\end_inset 
     16480 
     16481tedy k větší chybě oproti ostatním algoritmům, které mají průběh hladší. 
    1632416482\end_layout 
    1632516483 
     
    1635016508 nulových otáček nepatrně rychleji. 
    1635116509 Nejrychleji dosahuje nuly LQ-HS, v tomto případě však dojde k jistému přesažení 
    16352  nulové meze a stroj se nepatrně otočí v opačném směru. 
     16510 nulové meze a 
     16511\begin_inset space ~ 
     16512\end_inset 
     16513 
     16514stroj se nepatrně otočí v opačném směru. 
    1635316515\end_layout 
    1635416516 
     
    1673316895 
    1673416896 b). 
    16735  To, že skutečná hodnota otáček dále roste až k hodnotě požadované je pak 
     16897 To, že skutečná hodnota otáček dále roste až k hodnotě požadované, je pak 
    1673616898 pravděpodobně způsobeno jiným regulačním mechanizmem než přímo regulací 
    1673716899 odchylky otáček na nulu. 
     
    1675916921\end_inset 
    1676016922 
    16761  při využití LQ namísto PI regulátorů je dosaženo znatelně lepších výsledků. 
    16762   
    16763 \end_layout 
    16764  
    16765 \begin_layout Standard 
    16766 Aplikace LQ regulátoru na PMSM sebou však nese i jisté komplikace. 
     16923, při využití LQ namísto PI regulátorů je dosaženo znatelně lepších výsledků. 
     16924  
     16925\end_layout 
     16926 
     16927\begin_layout Standard 
     16928Aplikace LQ regulátoru na PMSM s sebou však nese i jisté komplikace. 
    1676716929 Především se jedná o výrazně větší výpočetní náročnost, která by mohla 
    1676816930 být překážkou pro nasazení tohoto regulátoru v reálném čase. 
     
    1681616978 
    1681716979\begin_layout Standard 
    16818 Dalším výrazným důvodem, který mluví v neprospěch nejen této ale injektážních 
    16819  metod celkem je fakt, že jsou použitelné pouze na určitou podskupinu PMSM. 
     16980Dalším výrazným důvodem, který mluví v neprospěch nejen této, ale i injektážních 
     16981 metod celkem, je fakt, že jsou použitelné pouze na určitou podskupinu PMSM. 
    1682016982 Aby bylo možno užít injektáží, je nezbytné, aby byly v samotném stroji 
    1682116983 přítomny anizotropie nějakého typu. 
     
    1686517027Velmi zajímavých výsledků bylo dosaženo aplikací vybraného návrhu bikriteriální 
    1686617028 metody. 
    16867  I když se jedná o relativně jednoduchý postup může poskytnout dobrou regulaci 
     17029 I když se jedná o relativně jednoduchý postup, může poskytnout dobrou regulaci 
    1686817030 PMSM. 
    1686917031 Relativně vyšších hodnot chyby dosahuje tento algoritmus jen při nízkých 
     
    1690017062Posledním zkoumaným algoritmem bylo využití konceptu hyperstavu. 
    1690117063 Ten založen na myšlence, že kromě odhadu stavových veličin pracujeme i 
    16902  s jejich kovariancemi a tedy kromě odhadu si uchováváme i informaci o jeho 
    16903  přesnosti. 
     17064 s jejich kovariancemi, a tedy si kromě odhadu uchováváme i informaci o 
     17065 jeho přesnosti. 
    1690417066 Značnou nevýhodou tohoto přístupu je pak vyšší výpočetní náročnost. 
    1690517067 Dále je třeba zmínit, že v případě užití hyperstavu se jedná o suboptimální 
     
    1691817080 o duální algoritmus. 
    1691917081 Důvodem pro to jsou především výsledky experimentů s neznámým počátečním 
    16920  úhlem natočení, kde se podařilo užitím hyperstavu neznalost efektivně omezovat 
     17082 úhlem natočení, kde se podařilo užitím hyperstavu neznalost efektivně omezovat, 
    1692117083 a to i při požadavku na nulové otáčky. 
    1692217084 Celý algoritmus je navíc komplexním řešením a ne pouze přidáváním vhodného 
     
    1695217114\end_inset 
    1695317115 
    16954  dosahuje tento algoritmus nejlepších výsledků ze zde testovaných algoritmů. 
     17116, dosahuje tento algoritmus nejlepších výsledků ze zde testovaných algoritmů. 
    1695517117\end_layout 
    1695617118 
     
    1696617128\begin_layout Standard 
    1696717129Jednak by bylo vhodné věnovat se dalšímu výzkumu bikriteriální metody, především 
    16968  způsobu jak omezit v některých případech příliš velké budící zásahy. 
     17130 způsobu, jak omezit v některých případech příliš velké budící zásahy. 
    1696917131 Dále pak navrhnout takové zjednodušení bikriteriální metody, aby bylo možné 
    1697017132 ji implementovat pro řízení skutečného PMSM v reálném čase. 
     
    1700617168 Další části textu už jsou zaměřeny na aplikaci konkrétních algoritmů na 
    1700717169 systém synchronního stroje s permanentními magnety a jejich porovnání a 
    17008  vyhodnocení na základě simulací. 
     17170\begin_inset space ~ 
     17171\end_inset 
     17172 
     17173vyhodnocení na základě simulací. 
    1700917174  
    1701017175\end_layout 
     
    1701217177\begin_layout Standard 
    1701317178Běžně užívané vektorové řízení založené na PI regulátorech a doplněné rozšířeným 
    17014  Kalmanovým filtrem jako pozorovatelem slouží za referenční, neduální, metodu. 
     17179 Kalmanovým filtrem jako pozorovatelem slouží za referenční neduální metodu. 
    1701517180 Tento základní algoritmus byl modifikován užitím lineárně kvadratického 
    1701617181 návrhu vektorového řízení. 
     
    1704217207 signálu s rostoucími otáčkami. 
    1704317208 Pomocí tohoto algoritmu bylo dosaženo velmi dobrých výsledků, což je v 
    17044  souladu s velkým zájmem o injektážní, případně hybridní, metody v odborné 
    17045  literatuře a snaze o nasazení jejich v praxi. 
     17209 souladu s velkým zájmem o injektážní, případně hybridní metody v odborné 
     17210 literatuře a snaze o jejich nasazení v praxi. 
    1704617211 Největším nedostatkem injektážních metod jsou však jejich specifické požadavky 
    17047  na konstrukci stroje a tedy nemožnost nasazení na všechny dostupné typy 
    17048  PMSM. 
     17212 na konstrukci stroje, a 
     17213\begin_inset space ~ 
     17214\end_inset 
     17215 
     17216tedy nemožnost nasazení na všechny dostupné typy PMSM. 
    1704917217\end_layout 
    1705017218 
     
    1705417222 řízení a pro buzení, která jsou minimalizována zvlášť. 
    1705517223 Kvůli komplikacím s nalezením opatrného řízení bylo místo něj užito standardníh 
    17056 o vektorového řízení založeného buď na LQ nebo PI regulátorech. 
     17224o vektorového řízení založeného na LQ nebo PI regulátorech. 
    1705717225 Pro budící složku bylo zkoumáno několik možností o různé složitosti. 
    1705817226 Nakonec byla vybrána verze s LQ regulátorem a pěti současně běžícími EKF 
     
    1707317241 Na systém popsaný hyperstavem byl dále použit EKF pro odhadování a LQ regulátor 
    1707417242 pro vektorové řízení, který navíc zahrnoval i vhodnou penalizaci kovariancí. 
    17075  Experimentálně bylo opět ověřeno, že se jedná o duální přístup a bylo dosaženo 
    17076  relativně velmi dobrých výsledků. 
     17243 Experimentálně bylo opět ověřeno, že se jedná o duální přístup, a bylo 
     17244 dosaženo relativně velmi dobrých výsledků. 
    1707717245 Jednoduchý injektážní návrh sice poskytoval výsledky zpravidla lepší, avšak 
    1707817246 LQ regulátor s hyperstavem nevyžaduje žádné speciální vlastnosti stroje 
     
    1708517253V této práci je předložena alternativa k běžně užívanému vektorovému řízení 
    1708617254 a je zde prezentován pohled na injektážní metody v rámci duálního řízení. 
    17087  Dále byly na PMSM v bezsenzorovém návrhu aplikovány dvě další duální metody 
     17255 Dále byly na PMSM v bezsenzorovém návrhu aplikovány dvě další duální metody, 
    1708817256 s nimiž se podařilo dosáhnout poměrně velmi dobrých výsledků. 
    1708917257 Je zde samozřejmě prostor k dalšímu výzkumu a modifikacím, aby bylo možno 
     
    1742517593 
    1742617594\begin_layout Standard 
    17427 V případě redukovaného modelu pro různé indukčnosti, jsou matice  
     17595V případě redukovaného modelu pro různé indukčnosti jsou matice  
    1742817596\begin_inset Formula $A_{t}$ 
    1742917597\end_inset