Irányításelmélet

Control Theory

A tantárgyleírás hatályossága

Hatályosság kezdete:

2026. March 21.

Hatályosság vége:

—

Tantárgy neve (magyarul, angolul)

Irányításelmélet

Control Theory

Tantárgykód

BMEVIIIM022

Tantárgyjelleg

—

Képzési szint

—

Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves)

Kurzustípus	elmélet	gyakorlat	laboratóriumi gyakorlat
óraszám (heti)	3	1	0
jelleg (kapcsolt/önálló)	—	kapcsolt	—

Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa

vizsga

Tantárgy kreditértéke

Tantárgyfelelős

DR. Harmati István

beosztás: egyetemi docens

elérhetőség: harmati.istvan@vik.bme.hu

Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység

Irányítástechnika és Informatika Tanszék

Kar

Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Tantárgy weboldala

—

Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege

—

Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel

nincs

Célkitűzés

Tantárgyprogram

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.

Tanulmányi eredmények

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

Tudás

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Képességek

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Attitűd

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Autonómia és felelősség

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

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

Online források

Lantos Béla: Irányítási rendszerek elmélete és tervezése I. Egyváltozós szabályozások. Akadémiai Kiadó, 4. kiadás, 2016, ISBN 978 963 05 8728 0.; Lantos Béla: Irányítási rendszerek elmélete és tervezése II. Korszerű szabályozási rendszerek. Akadémiai Kiadó, 2. kiadás, 2016, ISBN 978 963 05 7991 9; Lantos Béla: Fuzzy Systems and Genetic Algorithms. Műegyetemi Kiadó, 2002. ISBN 963 420 706 5

A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek

Tudás típusú kompetenciák

(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.

Képesség típusú kompetenciák

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

nincs

Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák

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

Általános szabályok

Követelmények: a. A szorgalmi időszakban: A tantermi gyakorlatokon (13 óra) rendszeresen ellenőrzött felkészült megjelenés, 5 kis zárthelyi megírása. Egy sikeres házi feladat. A kis zárthelyi nem pótolható, a meg nem írt kis zárthelyit 1 (elégtelen) eredményűnek tekintjük. 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 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: A házi feladat beadása pótolható a pótlási héten egy alkalommal különeljárási díj ellenében.

Teljesítményértékelési módszerek

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya

Nincs megadva részarány.

Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Vizsgarészek részaránya

Nincs megadva részarány.

Érdemjegy megállapítása

Nincs megadva érdemjegy határ.

Jelenléti és részvételi követelmények

Nincs megadva jelenléti követelmény.

Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai

Nincs megadva.

Rövid leírás

Nincs megadva.

Részletes leírás

Nincs megadva.

Ajánlott tantárgyak

Nincs megadva.

A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka

Nincs megadva munkaidő bontás.

Tantárgykövetelmények hatályossága

Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:

—

Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:

—

Tantervi elhelyezés

Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.