Předmět: Automatické řízení

« Zpět
Název předmětu Automatické řízení
Kód předmětu MTI/ARI
Organizační forma výuky Přednáška + Cvičení
Úroveň předmětu Magisterský
Rok studia 1
Četnost výuky Každý školní rok
Semestr Zimní
Počet ECTS kreditů 5
Vyučovací jazyk Čeština
Statut předmětu Povinný
Způsob výuky Kontaktní
Studijní praxe Nejedná se o pracovní stáž
Doporučené volitelné součásti programu Není
Vyučující
  • Hubka Lukáš, Ing. Ph.D.
  • Hlava Jaroslav, doc. Dr. Ing.
Obsah předmětu
1. Model identifikovaného systému, parametrická a neparametrická identifikace, měření na reálných procesech, vstupní a výstupní signály identifikovaného systému, pracovní bod a parazitní signál z měření. 2. Identifikace parametrů obrazového přenosu zvolené struktury metodou nejmenších čtverců, na základě měření na reálném objektu podle zvoleného kriteria a optimalizační metody. 3. Vnitřní popis, verifikace modelu, minimální realizace, redukce řádu modelu. 4. Systémy s dopravním zpožděním, L-obraz funkce posunuté vpravo, obrazový přenos soustavy s dopravním zpožděním, periodické funkce, odezva systémů na vstupní periodický signál. 5. Bloková algebra: metoda postupných úprav, signální rovnice, Masonův vzorec. 6. Kořenový hodograf, konstrukce a vlastnosti geometrického místa kořenů: počet větví, začátek a konec hodografu, symetrie, průsečík s reálnou osou, počet větví v nekonečnu, úhel v počátku trajektorie, úhel asymptot, rozvětvení. 7. Frekvenční analýza soustav s dopravním zpožděním, systémy fázově minimální a neminimální. 8. Póly a nuly otevřeného obvodu, Cauchyho princip argumentu, Nyqistova podmínka stability a její kontrola pomocí frekvenční charakteristiky otevřeného obvodu. Relativní stabilita, amplitudová a fázová bezpečnost 9. Struktura regulačního obvodu s měřenými i neměřenými poruchami, dopředný a zpětnovazební regulátor. Regulátory typu PID, realizace D členu. Kriteria jakosti regulace. Seřízení regulátoru podle Cohen-Coona. 10. Optimální seřízení PID regulátorů podle zobecněného kvadratického kriteria 11. Optimální seřízení PID regulátorů metodou optimálního modulu 12. Aplikace metody geometrického místa kořenů pro návrh PID regulátorů, kriterium v časové oblasti, požadavky dosažení prvního maxima, překmitu v %, doby regulace, doby náběhu a poměrného tlumení. 13. Frekvenční charakteristiky regulátoru PD, PI a PID. Návrh regulačních obvodů ve frekvenční oblasti. 14. Zlepšení PID regulace pomocí rozvětvených regulačních obvodů, kompenzace měřené poruchy pomocí dopředné vazby, regulátor s vnitřním modelem. 15. Rozvětvené regulační obvody s pomocnou regulovanou veličinou, princip a struktura. 16. Rozvětvené regulační obvody s pomocnou akční veličinou, princip a struktura. 17. Kaskádní regulace, struktura, seřizování. 18. Regulátory s vnitřním modelem, strategie, struktura, návrh regulátoru z inverzní dynamiky. 19. Vyjádření neurčitosti v modelu regulované soustavy, parametrická a neparametrická neurčitost. Vyjádření neurčitosti ve frekvenční oblasti, zanedbaná a nemodelovaná dynamika. 20. Vyjádření neurčitosti ve frekvenční oblasti, zanedbaná a nemodelovaná dynamika. 21. Analýza robustnosti regulačních obvodů, kritéria robustní stability a robustní kvality regulace pro systémy s jedním vstupem a výstupem.

Studijní aktivity a metody výuky
Monologický výklad (přednáška, prezentace, vysvětlování), Projektová výuka
  • Účast na výuce - 70 hodin za semestr
  • Příprava na zápočet - 16 hodin za semestr
  • Příprava na zkoušku - 50 hodin za semestr
  • Domácí příprava na výuku - 14 hodin za semestr
Výstupy z učení
Cílem předmětu je prohloubení znalostí a praktických návyků z analýzy, syntézy a identifikace spojitých lineárních dynamických systémů. Předmět je zaměřen na principy experimentální identifikce, na metody optimálního návrhu parametrů PID regulátoru a na frekvenční metody syntézy regulačního obvodu. Je zahrnuta i problematika rozvětvených regulačních obvodů. Teroretická i praktická výuka využívá softawarové podpory Matlabu.
Studenti se seznámí s experimentální parametrickou identifikací pro zvolenou strukturu obrazového přenosu. Seznámí se s analýzy a syntézou v časové i frekvenční oblasti. Rozšíří svoje znalosti o teoretický základ a návrh regulátoru z inverzní dynamiky, regulátoru s vnitřním modelem a s návrhem kaskádní, regulace, regulátory s pomocnou akční a regulovanou veličinou. Seznámí se základy modelování neurčitostí a analýzy robustnosti regulačních obvodů.
Předpoklady
Podmínkou jsou znalosti látky přednášené v předmětech MTI/ZSŘ či MTI/REG a MTI/PAŘ.

Hodnoticí metody a kritéria
Kombinovaná zkouška, Ústní zkouška, Písemná zkouška, Praktická demonstrace získaných dovedností

Podmínkou zápočtu je aktivní účast na cvičeních, odevzdání vyhovujících protokolů. Zkouška je písemná a ústní.
Doporučená literatura
  • Golnaraghi, F, Kuo, B., C. Automatic Control Systems. McGraw Hill, 2015. ISBN 9781259643835.
  • Isermann, R.:. Mechatronics Systems. Fundamentals.. Springer, London., 2003. ISBN ISBN 1852336935.
  • Modrlák, O., Hubka, L. Automatické řízení. Liberec, 2012. ISBN 9788073728502.
  • NOSKIEVIČ,P.:. Modelování a identifikace systémů.. MONTANEX a.s., Ostrava., 1999.
  • Shinskey, F. G. Process Control Systems. Application, Design, and Tuning. Mc Graw Hill. ISBN 0-07-057101-5.


Studijní plány, ve kterých se předmět nachází
Fakulta Studijní plán (Verze) Kategorie studijního oboru/specializace Doporučený ročník Doporučený semestr
Fakulta: Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Studijní plán (Verze): Automatické řízení a inženýrská informatika (2016) Kategorie: Speciální a interdisciplinární obory 1 Doporučený ročník:1, Doporučený semestr: Zimní