|
Vyučující
|
|
|
|
Obsah předmětu
|
Přednášky: 1. Přenosové funkce: póly, nuly. Stavový popis, linearizace. 2. Parametrická a neparametrická identifikace, návrh identifikačního měření. 3. Identifikace parametrů obrazového přenosu zvolené struktury metodou nejmenších čtverců. Redukce řádu modelu a verifikace modelu. 4. Z-transformace, diskrétní popis, ARX model. 5. Frekvenční vlastnosti reálného systému. 6. Geometrické místo kořenů uzavřeného obvodu, konstrukce geometrického místa kořenů. 7. Výběr struktury regulátoru a nastavení jeho parametrů s využitím geometrického místa kořenů. 8. Seřízení regulátoru ve frekvenční oblasti, zjednodušené Nyquistovo kriterium, relativní stabilita, amplitudová a fázová bezpečnost. 9. Zlepšení kvality jednoduchých regulačních obvodů s PID regulátorem. Regulátory s vnitřním modelem. 10. Stavová reprezentace systémů. 11. Struktura stavového řízení, výpočet stavové matice regulátoru metodou pole-placement. 12. Stavová regulace (pro vyrovnání trvalých poruch a skoků žádané hodnoty) s integrátory. Odhad stavu a návrh estimátoru metodou Pole-Placement. 13. Matematický popis MIMO systémů, přenosová matice systému a její struktura, matice zesílení a její vlastnosti. 14. Řízení MIMO systémů, dekompozice (autonomní řízení). Náplň cvičení: 1. Přenosová funkce, nuly, póly. 2. Měření statických charakteristik reálných procesů. 3. Návrh a realizace identifikačního měření v pracovním bodě. 4. Odhad parametrů přenosové funkce z měřených dat metodou nejmenších čtverců. 5. Z-transformace, diskrétní popis, ARX model. 6. Analýza uzavřených obvodů metodou geometrického místa kořenů pomocí funkcí MATLABu v Control Toolboxu. 7. Seřízení regulátoru podle geometrického místa kořenů. 8. Syntéza regulátoru PID ve frekvenční oblasti. Asymptoty PI regulátoru v logaritmických souřadnicích, návrh PI kompenzátoru, simulace a analýza výsledků. 9. Regulátory s vnitřním modelem, 2DOF regulátor, kaskádní regulace. 10. Kanonické formy stavového popisu. 11. Zpětnovazební stavový regulátor - návrh. 12. Zpětnovazební stavový regulátor - rozšíření o integrační vazbu. Estimace stavů. 13. Popis a vlastnosti MIMO systémů. 14. Dekompozice - řízení MIMO systémů.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Laboratorní praktika, Přednáška, Cvičení
- Semestrální práce
- 44 hodin za semestr
- Příprava na zápočet
- 10 hodin za semestr
- Příprava na zkoušku
- 40 hodin za semestr
- Účast na výuce
- 56 hodin za semestr
|
|
Výstupy z učení
|
Cílem předmětu je poskytnout široký přehled o řídicích systémech přičemž ale klade důraz na vyváženost mezi teoretickým přístupem a praktickou inženýrskou schopností provádět analýzu, syntézu a identifikaci lineárních dynamických systémů. Proto je těžištěm je experimentální identifikace, návrh jednoduchého regulačního obvodu, problém optimálního nastavení PID regulátoru a aplikace frekvenčních metod syntézy regulátorů. Významnou část ale tvoří rozvětvené regulační obvody, jako je dopředná, kaskádní atd.a stavová regulace. Teoretická i praktická cvičení zahrnují práci s vývojovým prostředí MATLABu. Implementace teoretických výsledků je pak možno přímo realizovat na fyzikálních modelech, které jsou osazeny průmyslovými komponentami v laboratoři řízení.Intenzivní počítačová podpora zahrnuje úlohy regulace otáček soustavy DC motor se zátěží a tachodynama, spojených pružnou spojkou, regulaci teploty v průtokovém ohřívači, regulaci hladin, regulaci teploty proudu vzduchu a dalších.
Studenti získají dobré znalosti a praktické zkušenosti z experimentální identifikace parametrů obrazového přenosu zvolené struktury, analýzy a syntézy dynamických systémů, Seřizování PID regulátorů, základy návrhu průmyslových regulačních systémů, a přehled o popisu vícerozměrových systémů a základní znalosti z návrhu stavového řízení. Seznámí se s implementací řídících algoritmů a využíváním moderních softwarových prostředků. Výuka je podporovaná internetem a pomáhá studentům při přípravě I vlastních řešení a experimentování. Praktická i teoretická výuka využívá softwarové podpory MATLABu.
|
|
Předpoklady
|
V předmětu se využívají základní znalosti z oblasti teorie řízení, PID regulace, zpracování signálů, Laplaceova transformace.
|
|
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, 2017. ISBN 978-1259643835.
-
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.
|