Analogová implementace prvků neceločíselného řádu a jejich aplikace
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
S pokroky v teorii počtu neceločíselného řádu a také s rozšířením inženýrských aplikací systémů neceločíselného řádu byla značná pozornost věnována analogové implementaci integrátorů a derivátorů neceločíselného řádu. Je to dáno tím, že tento mocný matematický nástroj nám umožňuje přesněji popsat a modelovat fenomén reálného světa ve srovnání s klasickými „celočíselnými“ metodami. Navíc nám jejich dodatečný stupeň volnosti umožňuje navrhovat přesnější a robustnější systémy, které by s konvenčními kondenzátory bylo nepraktické nebo nemožné realizovat. V předložené disertační práci je věnována pozornost širokému spektru problémů spojených s návrhem analogových obvodů systémů neceločíselného řádu: optimalizace rezistivně-kapacitních a rezistivně-induktivních typů prvků neceločíselného řádu, realizace aktivních kapacitorů neceločíselného řádu, analogová implementace integrátoru neceločíselného řádů, robustní návrh proporcionálně-integračního regulátoru neceločíselného řádu, výzkum různých materiálů pro výrobu kapacitorů neceločíselného řádu s ultraširokým kmitočtovým pásmem a malou fázovou chybou, možná realizace nízkofrekvenčních a vysokofrekvenčních oscilátorů neceločíselného řádu v analogové oblasti, matematická a experimentální studie kapacitorů s pevným dielektrikem neceločíselného řádu v sériových, paralelních a složených obvodech. Navrhované přístupy v této práci jsou důležitými faktory v rámci budoucích studií dynamických systémů neceločíselného řádu.
With advancements in the theory of fractional calculus and also with widespread engineering application of fractional-order systems, analog implementation of fractional-order integrators and differentiators have received considerable attention. This is due to the fact that this powerful mathematical tool allows us to describe and model a real-world phenomenon more accurately than via classical “integer” methods. Moreover, their additional degree of freedom allows researchers to design accurate and more robust systems that would be impractical or impossible to implement with conventional capacitors. Throughout this thesis, a wide range of problems associated with analog circuit design of fractional-order systems are covered: passive component optimization of resistive-capacitive and resistive-inductive type fractional-order elements, realization of active fractional-order capacitors (FOCs), analog implementation of fractional-order integrators, robust fractional-order proportional-integral control design, investigation of different materials for FOC fabrication having ultra-wide frequency band, low phase error, possible low- and high-frequency realization of fractional-order oscillators in analog domain, mathematical and experimental study of solid-state FOCs in series-, parallel- and interconnected circuit networks. Consequently, the proposed approaches in this thesis are important considerations in beyond the future studies of fractional dynamic systems.
With advancements in the theory of fractional calculus and also with widespread engineering application of fractional-order systems, analog implementation of fractional-order integrators and differentiators have received considerable attention. This is due to the fact that this powerful mathematical tool allows us to describe and model a real-world phenomenon more accurately than via classical “integer” methods. Moreover, their additional degree of freedom allows researchers to design accurate and more robust systems that would be impractical or impossible to implement with conventional capacitors. Throughout this thesis, a wide range of problems associated with analog circuit design of fractional-order systems are covered: passive component optimization of resistive-capacitive and resistive-inductive type fractional-order elements, realization of active fractional-order capacitors (FOCs), analog implementation of fractional-order integrators, robust fractional-order proportional-integral control design, investigation of different materials for FOC fabrication having ultra-wide frequency band, low phase error, possible low- and high-frequency realization of fractional-order oscillators in analog domain, mathematical and experimental study of solid-state FOCs in series-, parallel- and interconnected circuit networks. Consequently, the proposed approaches in this thesis are important considerations in beyond the future studies of fractional dynamic systems.
Description
Keywords
Analogový integrovaný obvod, obvodové zapojení, výroba, počet neceločíselného řádu, kapacitor neceločíselného řádu, derivace neceločíselného řádu, zařízení neceločíselného řádu, prvek neceločíselného řádu, induktor neceločíselného řádu, integrátor neceločíselného řádu, systém neceločíselného řádu, oscilátor neceločíselného řádu, kapacitor s pevným dielektrikem neceločíselného řádu., Analog integrated circuit, circuit connections, fabrication, fractional calculus, fractional-order capacitor, fractional-order derivative, fractional-order device, fractional-order element, fractional-order inductor, fractional-order integrator, fractional-order system, fractional-order oscillator, solid-state fractional-order capacitor.
Citation
KARTCI, A. Analogová implementace prvků neceločíselného řádu a jejich aplikace [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2019.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Elektronika a sdělovací technika
Comittee
prof. Ing. Aleš Prokeš, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Tomáš Götthans, Ph.D. (člen)
doc. Dr. Ing. Pavel Horský (člen)
prof. Dr. Ing. Zdeněk Kolka (člen)
prof. José tenreiro Machado, Ph.D. - reviewer (člen)
doc. Ing. Oldřich Ondráček, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Milan Štork, CSc. - reviewer (člen)
Date of acceptance
2019-06-24
Defence
Práce Mgr. Aslihan Kartci se zabývá analogovou implementací prvků neceločíselného řádu. K hlavním cílům práce patří návrh celé řady analogových obvodů obsahujících rezistivní, kapacitní, induktivní prvky, popsaných diferenciálními rovnicemi neceločíselného řádu a jejich analýza. Dizertační práce splňuje v důležitých aspektech stanovené cíle, přináší nové poznatky a metody jako je metoda optimalizace s využitím genetických algoritmů. Jádro práce bylo náležitě publikováno. Doktorandka spojila ve své práci teoretické znalosti s technicko-inženýrskými schopnostmi a potvrdila tak svoji schopnost samostatné vědecké práce na velmi dobré úrovni. Komise se jednomyslně usnesla na závěru, že Mgr. Aslihan Kartci splnila cíle dizertační práce a dosaženými výsledky a publikační činností splnila podmínky k udělení akademického titulu doktor.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení