638-3026/01 – Optimální řízení procesů (OŘP)

Garantující katedraKatedra automatizace a počítačové techniky v průmysluKredity6
Garant předmětudoc. Ing. Milan Heger, CSc.Garant verze předmětudoc. Ing. Milan Heger, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník1Semestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2019/2020Rok zrušení
Určeno pro fakultyFMTUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
HEG30 doc. Ing. Milan Heger, CSc.
ZIM018 Ing. Ondřej Zimný, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 3+3
kombinovaná Zápočet a zkouška 18+0

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Student bude umět klasifikovat a aplikovat jednotlivé metody teorie optimálního řízení v praxi. Student bude umět navrhovat postupy pro optimalizaci řízení jednotlivých technologických agregátů.

Vyučovací metody

Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři

Anotace

Jsou probrány základní pojmy a vztahy teorie optimálního řízení, analytické a numerické metody jednorozměrné a vícerozměrné statické optimalizace a klasické teorie extremální regulace dynamických systémů. Pozornost je věnována i optimálnímu řízení větších technologických celků s využitím lineárního programování. Závěr přednášek je zaměřen na výklad principů dynamické optimalizace a využití prvků umělé inteligence. Předmět podává ucelenou informaci o problematice výpočtu extrémů funkcí a funkcionálů při řešení optimalizačních úloh řízení technologických agregátů a procesů.

Povinná literatura:

GRIVA, I., S. G. NASH a A. SOFER. Linear and nonlinear optimization. 2nd ed. Philadephia: Society for Industrial and Applied Mathematics, 2009. ISBN 978-0-898716-61-0. KIRK, D. E. Optimal control theory: an introduction. Dover ed. Mineola: Dover Publications, 2004. ISBN 0-486-43484-2. DUPAČOVÁ, Jitka a Petr LACHOUT. Úvod do optimalizace. Praha: Matfyzpress, 2011. ISBN 978-80-7378-176-7.

Doporučená literatura:

REKTORYS, K. Přehled užité matematiky I. 6. přeprac. vyd. Praha: Prometheus, 1995. ISBN 80-85849-92-5. REKTORYS, K. Přehled užité matematiky II. 7. vyd. Praha: Prometheus, 2000. ISBN 80-7196-181-7.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Písemné a ústní zkoušení.

E-learning

Další požadavky na studenta

vypracování semestrálního projektu a absolvování testu

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

1. Problematika optimálního řízení procesů. Optimalizace statických a dynamických systémů. Úvod do teorie optimálního řízení, statická a dynamická optimalizace, jednorozměrné a vícerozměrné úlohy, matematický aparát a metody řešení. 2. Analytické metody statické jednorozměrné optimalizace, odvození nutných a postačujících podmínek pro hledání optima, přístupy a metody řešení. Praktické grafické znázornění metod v Excelu. 3. Numerické metody statické jednorozměrné optimalizace, jejich význam a jednotlivé přístupy. Praktické využití diferenčních, přímých, interpolačních, komparativních, adaptivních metod. 4. Analytické metody vícerozměrné statické optimalizace bez omezení a s omezením. 5. Metoda nejmenších čtverců její využití pro aproximaci funkcí. Využití neuronových sítí pro aproximaci funkcí. Porovnání obou přístupů. 6. Numerické metody vícerozměrné statické optimalizace, deterministické a stochastické. Využití prvků umělé inteligence při řešení úloh vícerozměrné statické optimalizace. Softwarová realizace uvedených metod se simulacemi. 7. Principy a metody extremální regulace a příklady jejich praktického využití v metalurgii a souvisejících oborech. Softwarová realizace extremálního regulátoru. 8. Lineární programování, základní pojmy, grafická interpretace a řešení, tvorba modelů a aplikace na hierarchicky vyšších úrovních řízení v metalurgickém průmyslu. 9. Lineární programování - řešení úloh výrobního programování, nutriční problém, distribuční problém a optimalizace řezných plánů. 10. Praktické využití řešitele v Excelu pro řešení lineárních a nelineárních úloh vícerozměrné statické optimalizace. 11. Metody optimalizace při řešení praktických úloh v logistice. 12. Dynamická optimalizace, základní pojmy, typy účelových funkcionálů, definice úlohy, metody a aplikace pro optimální řízení větších energetických agregátů a metalurgických celků a optimální nastavení regulačních obvodů. 13. Využití genetických algoritmů a řešitele v Excelu pro optimalizaci získávání matematických popisů dynamických systémů z experimentálně získaných procesů.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2019/2020 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 20  10
        Zkouška Zkouška 80  41
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2020/2021 (N0413A270002) Management kvality a řízení průmyslových systémů (S03) Inteligentní řídicí systémy v průmyslu K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2020/2021 (N0413A270002) Management kvality a řízení průmyslových systémů (S03) Inteligentní řídicí systémy v průmyslu P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (N0413A270002) Management kvality a řízení průmyslových systémů (S03) Inteligentní řídicí systémy v průmyslu P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2019/2020 (N0413A270002) Management kvality a řízení průmyslových systémů (S03) Inteligentní řídicí systémy v průmyslu K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku