Vladimír Kučera přednášel teorii systémů a teorii řízení v magisterském studijním programu Kybernetika a robotika a v doktorském studijním programu Elektrotechnika a informatika na Fakultě elektrotechnické ČVUT v Praze. Zavedl do výuky algebraické metody syntézy regulačních obvodů a zdůrazňoval souvislosti mezi stavovým a přenosovým popisem lineárních systémů.
V období let 1993-1995 přednášel následující předměty:
| 35TDS: Teorie dynamických systémů |
| Magisterský studijní program Elektrotechnika a informatika Studijní obor Technická kybernetika Semestr: zimní Rozsah: 3+2 hodiny týdně Obsah: Pojem dynamického systému, lineární systém, stavový a přenosový popis, kanonické stavové realizace, stabilita, dosažitelnost, pozorovatelnost, stavová zpětná vazba a injekce výstupu. |
| 35MTR: Moderní teorie řízení |
| Magisterský studijní program Elektrotechnika a informatika Studijní obor Technická kybernetika Semestr: letní Rozsah: 3+2 hodin týdně Obsah: Kvadratická optimalizace lineárních systémů, regulace stavu, odhad stavu, Riccatiovy rovnice, stochastické řízení, bezpečnost v zesílení a ve fázi, robustnost. |
V období let 1996-2008 přednášel předmět:
| 35AMS: Algebraické metody syntézy |
| Magisterský studijní program Elektrotechnika a informatika Studijní obor Technická kybernetika Semestr: zimní Rozsah: 2+2 hodin týdně Počet kreditů: 4 Cíl: Algebraické metody syntézy regulačních obvodů jako alternativa stavových metod. Algebraická metoda je založena na popisu systémů pomocí přenosu, vyjádřeného ve tvaru zlomku. Hlavní výsledek je parametrizace všech regulátorů, které stabilizují danou soustavu. Splnění dalších požadavků, kladených na regulační obvod (například programové řízení, potlačení poruchy, optimalizaci nebo robustnost) lze pak zajistit výběrem vhodného parametru. Laboratorní cvičení využívají Matlab, Control System Toolbox a Polynomial Toolbox pro srovnávací výpočty. Obsah: Polynomy a racionální funkce, diofantické rovnice, metody řešení, systémy a signály, normy, zpětnovazební regulační obvody, stabilizující regulátory, programové řízení, potlačení poruchy, optimální systémy, minimalizace norem H2 a H-infinity, robustní stabilizace, umístění pólů a konečný počet kroků regulace, robustní umístění pólů. Literatura: J. C. Doyle, B. A. Francis, and A. R. Tannenbaum: Feedback Control Theory. Macmillan, New York 1992. |
V období let 2006-2007 přednášel předmět:
| X35SSM: Space Systems, Modeling and Identification |
| SpaceMaster, multidisciplinární magisterský studijní program podporovaný vzdělávacím programem Erasmus Mundus Semestr: zimní Rozsah 3+1 hodin týdně Počet kreditů: 6 Cíl: Poskytnout studentům s různých oborů solidní základ teorie systémů a řízení, se zaměřením na vesmírné aplikace. Laboratorní cvičení využívají Matlab. Obsah: Sytémy a signály, pojem stavu, vnější popis systému, identifikace, řešení diferenciálních stavových rovnic, přenos systému, nuly a póly, realizace systému, stabilita, dosažitelnost a pozorovatelnost, transformace stavu, stavová zpětná vazba, odhad stavu, stabilizující regulátory. Literatura: H. Kwakernaak and R. Sivan: Modern Signals and Systems. Prentice Hall, Englewood Cliffs 1991. C.T. Chen: Linear System Theory and Design. Oxford University Press, New York 1999. |
V období let 1996-2017 přednášel předmět:
| X35LSD: Lineární systémy |
| Doktorský studijní program Elektrotechnika a informatika Studijní obor Řízení a robotika Semestr: letní Rozsah: 3+1 hodin týdně Počet kreditů: 4 Cíl: Studium struktury a vlastností lineárních mnoharozměrových systémů z hlediska návrhu regulačních obvodů. Výklad vychází z metody umístění pólů a ukazuje, že regulace a odhad stavu, stejně jako stochastické řízení LQG, jsou zvláštním případem této obecné metody. Z tohoto srovnání pak vycházejí nové postupy návrhu regulačního obvodu. Laboratorní cvičení využívají Matlab, Control System Toolbox a Polynomial Toolbox pro srovnávací výpočty. Obsah: Stavový popis systému, dynamika systému a stabilita, indexy dosažitelnosti a pozorovatelnosti, přenosový popis systému, nuly a póly, stavová realizace přenosu, lineární rovnice, stavová zpětná vazba a injekce výstupu, změna dynamiky, regulace a odhad stavu, stochastické řízení LQG, zpětnovazební realizace přímovazebních kompenzátorů, neinteraktivní řízení. Literatura: V. Kučera: Analysis and Design of Discrete Linear Control Systems. Academia, Praha / Prentice-Hall, London 1991. |
V období 2007-2009 přednášel navíc předmět:
| X35TDS: Teorie dynamických systémů |
| Magisterský studijní program Elektrotechnika a informatika Studijní obor Technická kybernetika Semestr: zimní Rozsah: 3+1 hodin týdně Počet kreditů: 5 Cíl: Zavedení matematických nástrojů pro popis, analýzu a částečně i syntézu dynamických systémů. Důraz je kladen na lineární časově invariantní systémy s více vstupy a více výstupy a jejich vlastnosti jako jsou stabilita, řiditelnost, pozorovatelnost a stavová realizace. Podrobně je vysvětlena stavová zpětná vazba, pozorovatel stavu a návrh stabilizujících regulátorů. Částečně pokryty tímto kurzem jsou i systémy v čase proměnné a systémy nelineární. Některé z nástrojů představených v tomto kurzu jsou bezprostředně použitelné při řešení inženýrských úloh (analýza řiditelnosti a pozorovatelnosti při návrhu pružných prostorových struktur, návrh stavové zpětné vazby v letectví, odhad stavových veličin), přesto však hlavní motivací pro tento předmět je budování aparátu pro navazující předměty Moderní teorie řízení, Odhadování a filtrace, Nelineární systémy a Robustní řízení. Obsah: Systémy a signály. Systémy lineární a časově invariantní. Systémy diferenční a diferenciální. Pojem stavu, stavové rovnice. Řešení stavových rovnic, módy systému. Ekvivalence systémů. Spojité, diskrétní a vzorkované systémy. Ljapunovská stabilita, vnitřní a vnější stabilita lineárního systému. Dosažitelnost a řiditelnost systému. Pozorovatelnost a konstruovatelnost systému. Duální systémy. Standardní tvary systémů, Kalmanova dekompozice. Vnitřní a vnější popis systému, impulsní odezva a přenos systému. Nuly a póly systému. Realizace systému. Minimální realizace, balancované realizace. Stavová zpětná vazba, regulace stavu, změna pólů systému. Injekce výstupu do stavu, odhad stavu. Vazby mezi systémy, zpětnovazební řízení, stabilizující regulátory. Stavová realizace stabilizujících regulátorů, separace regulace a odhadu stavu. Literatura: P.J. Antsaklis, A.N. Michel: A Linear Systems Primer. Birkhauser, New York 2007 |
V letech 2009-2016 přednášel inovovaný předmět:
| A3M35TDS: Teorie dynamických systémů |
| Magisterský studijní program Kybernetika a robotika Studijní obory: Systémy a řízení, Senzory a přístrojová technika, Robotika Semestr: zimní Rozsah: 4+2 hodin týdně Počet kreditů: 8 Webová stránka předmětu Cíl: Zavedení matematických nástrojů pro popis, analýzu a částečně i syntézu dynamických systémů. Důraz je kladen na lineární časově invariantní systémy s několika vstupy a výstupy a jejich vlastnosti jako jsou stabilita, řiditelnost, pozorovatelnost a stavová realizace. Podrobně je vysvětlena stavová zpětná vazba, pozorovatel stavu a návrh stabilizujících regulátorů. Částečně pokryty tímto kurzem jsou i systémy v čase proměnné a systémy nelineární. Některé z nástrojů představených v tomto kurzu jsou bezprostředně použitelné při řešení inženýrských úloh (analýza řiditelnosti a pozorovatelnosti při návrhu pružných prostorových struktur, návrh stavové zpětné vazby v letectví, odhad stavových veličin), přesto však hlavní motivací pro tento předmět je budování aparátu pro navazující předměty Optimální a robustní řízení; Odhadování, filtrace a detekce; Nelineární systémy a chaos. Obsah: Systémy a signály. Systémy lineární a časově invariantní. Systémy diferenční a diferenciální. Pojem stavu, stavové rovnice. Řešení stavových rovnic, módy systému. Ekvivalence systémů. Spojité, diskrétní a vzorkované systémy. Ljapunovská stabilita, exponenciální stabilita, vnitřní a vnější stabilita lineárního systému. Dosažitelnost a řiditelnost systému. Pozorovatelnost a konstruovatelnost systému. Duální systémy. Standardní tvary systémů, Kalmanova dekompozice. Vnitřní a vnější popis systému, impulsní odezva a přenos systému. Nuly a póly systému. Realizace systému, minimální realizace. Stavová zpětná vazba, regulace stavu, lineárně-kvadratická regulace, změna pólů systému. Injekce výstupu do stavu, odhad stavu, Kalmanův filtr. Vazby mezi systémy, zpětnovazební řízení, stabilizující regulátory. Stavová realizace stabilizujících regulátorů, separace regulace a odhadu stavu. Literatura: P.J. Antsaklis, A.N. Michel: A Linear Systems Primer. Birkhauser, New York 2007 |