Control Theory

Irányításelmélet

A tantárgyleírás hatályossága

Hatályosság kezdete:

2026. March 21.

Hatályosság vége:

—

Subject name (Hungarian, English)

Irányításelmélet

Control Theory

Subject code

BMEVIIIM016

Subject type

—

Training Level

—

Course types and hours (weekly/semester)

Course type	lecture	tutorial	laboratory
hours (weekly)	3	1	0
type (linked/independent)	—	derived course	—

Assessment type

vizsga

Credits

Subject coordinator

DR. Harmati István

position: egyetemi docens

contact: harmati.istvan@vik.bme.hu

Responsible department

Irányítástechnika és Informatika Tanszék

Faculty

Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Subject website

—

Primary curriculum type

—

Direct prerequisites – Strong prerequisite

none

Direct prerequisites – Weak prerequisite

none

Direct prerequisites – Parallel prerequisite

none

Direct prerequisites – Milestone prerequisite

none

Direct prerequisites – Exclusion

none

Objectives

Programme

13 tényleges oktatási hét: 39 előadási + 13 tantermi gyakorlati óra.

1. Az irányítástechnikai alapok összefoglalása (3 óra előadás): Dinamikus rendszerek leírási módszerei. Egybemenetű-egykimenetű (SISO) és többváltozós (MIMO) rendszerek. Szabályozási körök statikus és dinamikus minőségi jellemzői, hibaintegrálok. Szabályozások osztályozása. Szabályozási körök tervezésének lépései. Stabilitáskritériumok. A szabályozáselmélet főbb irányzatai. A MATLAB, Simulink, Control System Toolbox eszközök fontosabb szolgáltatásai.

2. Mintavételes SISO szabályozások tervezése (6 óra előadás): Mintavételes SISO szabályozások leírási módszerei. Szabályozó tervezés bilineáris transzformációval. Kétszabadságfokú szabályozás. Holtidős rendszer irányítása Smith-prediktorral.

3. Szabályozások tervezése állapottérben (6 óra előadás): Állapottér módszerek. Irányíthatóság és megfigyelhetőség. Pólusáthelyezés állapot-visszacsatolással, állapotmegfigyelő tervezés folytonos és diszkrét időben. Az alapjel figyelembevétele, integráló szabályozás, terhelésbecslés.

4. Nemlineáris és optimális irányítási módszerek (9 óra előadás): Nemlineáris rendszerek stabilitása, Ljapunov-stabilitás, Ljapunov direkt és indirekt módszere. LaSalle-tétel, Barbalat-lemma. Bemenet/kimenet stabilitás, kis erősítés tétel. Statikus és dinamikus optimum, maximum elv, optimumkereső eljárások. Optimális irányítás kvadratikus kritérium szerint, LQ és LQG feladat, Kalman-szűrő, kiterjesztett Kalman-szűrő.

5. Adaptív és prediktív irányítások tervezése (6 óra előadás): Lineáris paraméterbecslés, k-lépésesel előretartó prediktor. SISO diszkrétidejű rendszermodellek és identifikációs módszerek. MIMO altérbázisú identifikáció állapottérben. MIMO önhangoló adaptív irányítás. Modellprediktív irányítás operátortartományban és állapottérben, korlátozások figyelembevétele. 6. Neuro-fuzzy szabályozások tervezése (6 óra előadás): Fuzzy halmaz, reláció, következtetés, defuzzifikáció. TSK-féle fuzzy rendszer. Fuzzy tudásalapú szabályozók. Neurális rendszek. Mesterséges neuron, többrétegű hálózatok, tanítás, backpropagation. Adaptív hálózat alapú fuzzy következtető rendszerek (ANFIS).

7. Kitekintés: új irányzatok és trendek (3 óra előadás): Robusztus irányítások alapproblémái és tervezési eszközei. Szabályozások gyors prototípus tervezésének korszerű eszközei, esettanulmány a korszerű eszközök bemutatására.

A tárgy célja, hogy összefoglalja az irányítástechnika korszerű elméleti irányzatait a mintavételes, optimális, prediktív és adaptiv irányítások, valamint a rendszeridentifikáció és a neuro-fuzzy irányítások területén, amelyek feltehetően még hosszú ideig hatni fognak a mechatronikai rendszerek, robotok, autonóm járművek és folyamatok irányításának elméletére és gyakorlatára. A módszerek alkalmazását tipikus irányítástechnikai tervezési feladatok keretében korszerű eszközök felhasználásával mutatja be. A módszerek többsége többváltozós rendszerek tervezésére szolgál. A tárgyat sikeresen abszolváló hallgatók közre tudnak működni többszintű számítógépes irányító rendszerek tervezésében, a működéshez szükséges algoritmusok kifejlesztésében és megvalósításában. Hosszú távon hasznosítható készségekkel rendelkeznek 1) a rendszermodellezés és identifikáció területén, 2) korszerű elméletek bevonásával analizálni és tervezni tudnak irányítási alrendszereket és komplex rendszereket, 3) ismerik a tervezést támogató korszerű eszközöket, 4) rendelkeznek a technológiai rendszerek és más határterületek szakembereivel való együttmüködési képességgel komplex problémák megoldására.

Learning outcomes

Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:

Knowledge

No learning outcomes recorded.

Skills

No learning outcomes recorded.

Attitudes

No learning outcomes recorded.

Autonomy and responsibility

No learning outcomes recorded.

Oktatási módszertan

13 tényleges oktatási hét: 39 előadási + 13 tantermi gyakorlati óra. A tantermi gyakorlatokon az elméleti anyag begyakorlására kerül sor alkalmazási példák keretében.

Tanulástámogató anyagok

Not provided.

Recommended preliminary knowledge for completing the subject

Knowledge type competencies

(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

Lineáris algebra és mátrixszámítás alapjai, komplex számok, differenciál- és integrálszámítás, elsőrendű differenciálegyenletek, egyszerű fizikai rendszerek működését leíró egyenletek.

Skill type competencies

(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

nincs

Recommended (non-compulsory) preliminary competencies

(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)

General rules

Követelmények: a. A szorgalmi időszakban: A tantermi gyakorlatokon (13 óra) rendszeresen ellenőrzött felkészült megjelenés, 5 kis zárthelyi megírása. Egy sikeres nagy zárthelyi megírása órarenden kívül és egy házi feladat. A kis zárthelyi nem pótolható, a meg nem írt kis zárthelyit 1 (elégtelen) eredményűnek tekintjük. A nagy zárthelyin számítógép nem használható, pótlására a szorgalmi időszakban egy lehetőséget biztosítunk. A házi feladat a vizsgaidőszakban nem pótolható, osztályzata beszámít a vizsgajegybe (20%). A kontakt-órákon való részvételre a TVSZ rendelkezései érvényesek. Az aláírás megszerzésének feltételei: A 3 legnagyobb pontszámú kiszárthelyi osztályzatának átlaga legalább 2,00, a nagyzárthelyi osztályzata és a házi feladat osztályzata legalább 2 (elégséges), továbbá a tantermi gyakorlatokon a hiányzás nem haladja meg a 40%-ot. b. A vizsgaidőszakban: A vizsgára bocsátás feltétele az aláírás megléte. A vizsga írásbeli, az elérhető pontszám 40, ehhez hozzájön a házi feladat max. 10 pontszáma. Az elégséges osztályzathoz legalább 25 pontot kell elérni. A félévközi munkát úgy honoráljuk, hogy a két pontszám összegéhez hozzáadjuk az 5 kiszárthelyi átlagának kétszeresét, így a maximális pontszám 60 lehet, de az osztályzatok ponthatárait a 50 pontos skálán határozzuk meg. c. Elővizsga: nincs Pótlási lehetőségek: Azok számára, akiknél a tantermi gyakorlatokon a hiányzások száma nem haladja meg a 40%-ot, továbbá a szorgalmi időszakban a kis zárthelyik átlaga és a házi feladat osztályzata (külön-külön) eléri legalább a 2,00 értéket, a vizsgaidőszak első hetében egy alkalommal lehetőséget biztosítunk a nagy zárthelyi pótlására, ha annak osztályzata nem érte el a 2 értéket a szorgalmi időszakban.

Assessment methods

In-term assessments

No detailed assessments provided.

Weight of in-term assessments

No weights provided.

Exam-period assessments

No detailed assessments provided.

Weight of exam elements

No weights provided.

Grade calculation

No grade thresholds provided.

Attendance requirements

No attendance requirements provided.

Rules for retake and resubmission

Not provided.

Short description

Not provided.

Detailed description

Not provided.

Recommended courses

Matematika A2 (kötelező)

Workload to complete the subject

No workload breakdown provided.

Validity of subject requirements

Requirements valid from:

—

Requirements valid until:

—

Curriculum placement

No curriculum placements recorded for this subject version.