450-2042/01 – Základy kybernetiky (ZK)

Garantující katedraKatedra kybernetiky a biomedicínského inženýrstvíKredity5
Garant předmětuprof. Ing. Vilém Srovnal, CSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Vilém Srovnal, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinně volitelný
Ročník1Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2010/2011Rok zrušení2010/2011
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studiabakalářské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
OZA77 doc. Ing. Štěpán Ožana, Ph.D.
SRO30 prof. Ing. Vilém Srovnal, CSc.
SRO37 Ing. Vilém Srovnal, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+3
kombinovaná Zápočet a zkouška 2+12

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Cílem předmětu je poskytnout posluchačům bakalářského studia základní informace z oblasti teorie dynamických soustav a automatického řízení.Posluchači budou schopni prakticky provést analýzu a syntézu jednoduchých lineárních tak i nelineárních regulačních obvodů s využitím výpočetní techniky a zejména simulačního systému Matlab se Simulinkem. Budou rovněž schopni pochopit principy návrhu optimálních a adaptivních regulační obvody. Svou náplní je předmět vhodný i pro posluchače jiných oborů a fakult, pokud se hodlají seznámit s problematikou teorie automatického řízení podrobněji pro potřeby bakalářského studia.

Vyučovací metody

Přednášky
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Projekt

Anotace

Budou vysvětleny základní pojmy a vlastnosti řídicích systémů. Posluchači se seznámí postupně s problematikou spojitých a diskrétních lineárních dynamických systémů, zejména popisem jejich vlastností. Po analýze soustav bude následovat analýza lineárních regulačních obvodů, jejich stabilita, statická přesnost, kvalita regulace. Dále se posluchači seznámí se základními metodami návrhu regulačních obvodů na základě požadovaných vlastností. Stručně se seznámí také s problematikou nelineárních regulačních obvodů, optimalizačními metodami a adaptivními řídicími systémy.

Povinná literatura:

Srovnal,V: Základy kybernetiky. Sylaby na WWW stránkách FEI, 2007

Doporučená literatura:

Kotek, Z. - Razím, M.: Teorie nelineárních, optimálních a adaptivních řídicích systémů. Praha, ČVUT 1990. Šolc, F. : Teorie automatického řízení II. Brno, VUT 1991. Štecha, J.-Horáček,P.: Optimální řídicí systémy. Praha, ČVUT 1989 Štecha, J: Teorie automatického řízení I. Praha, ČVUT 1990. Vavřín,P.: Teorie dynamických systémů. Brno, VUT 1989. Vavřín, P.: Teorie automatického řízení I. Brno, VUT 1991.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Průběžná kontrola studia: Jeden test kontroly a tři samostatné úlohy na počítači nebo jedna rozsáhlejší úloha.Termíny odevzdání samostatných prací elektronickou formou, případně písemně - v týdnech 5, 10 a 14. Obsah a forma jednotlivých hodnocených prací: Samostatné laboratorní práce, protokoly obsahující dokumentaci provedeného modelování na počítači v laboratoři. Student musí být schopen podle předložené dokumentace reprodukovat úlohu na počítači. Test ověří připravenost studentů. Závěrečný test - písemná část zkoušky Teoretická část testu obsahuje 20 otázek, které prověří studenty o celkové znalosti předmětu. Praktickou část testu ( 6 příkladů) student vypracuje písemně nebo na počítači. Celková doba trvání obou částí testu 120 min. Podmínky udělení zápočtu: Hodnocení studia Zápočet - student je klasifikován na základě testu, za 0-14 bodů, a 3 samostatných úloh 0-7 bodů nebo samostatného projektu za 0-21 bodů. Zápočet od 14.týdne. Podmínkou udělení zápočtu je dosažení min. 10 bodů , max. lze získat 35 bodů . Zkouška - Písemná část - závěrečný test - teoretická část 0-20 bodů, praktická část 0- 35 bodů, celkem 0 - 55 bodů. Ústní část 0 - 10 bodů. Celkové hodnocení 51 - 100 bodů dle studijního řádu.

E-learning

Další požadavky na studenta

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: Struktury systémů automatického řízení. Základní pojmy a vlastnosti řídicích systémů. Příklady regulace. Dynamické systémy. Analýza spojitého lineárního systému. Popisy spojitých dynamických systémů. Bloková schémata a modelování spojitých dynamických systémů. Základní typy spojitých systémů a jejich vlastnosti. Analýza diskrétního lineárního systému. Popisy diskrétních dynamických systémů. Bloková schémata a modelování diskrétních dynamických systémů. Základní typy diskrétních systémů a jejich vlastnosti. Diskretizace spojitých systémů. Frekvenční rozbor vzorkování. Tvarovací členy. Stabilita. Stabilita lineárních spojitých systémů. Stabilita diskrétních systémů. Metody identifikace systémů. Analýza regulačního obvodu. Standardní typy přenosů ve spojitých zpětnovazebních obvodech. Základní vlastnosti. Stabilita lineárních spojitých zpětnovazebních obvodů. Nyquistovo kritérium stability. Analýza spojitých regulačních obvodů. Statická přesnost. Dynamické vlastnosti. Kvalita regulace. Analýza pomocí frekvenčních charakteristik. Syntéza spojitých regulačních obvodů. Metody syntézy regulačních obvodů. Rozvětvené regulační obvody s pomocnou regulovanou veličinou., s pomocnou akční veličinou, s měřením poruchy a s modelem regulované soustavy. Vícerozměrné regulační obvody. Syntéza regulačních obvodů se vzorkováním. Návrh číslicových korekčních členů, podle požadovaných vlastností přenosu řízení a poruchy. Nelineární řídicí systémy. Nelineární prvky. Stabilita nelineárních systémů. Optimální řídicí systémy. Kritérium optimality. Statická a dynamická optimalizace. Adaptivní řídicí systémy. Struktura adaptivního systému. Adaptivní identifikace a řízení s modelem. Laboratoře: Regulace teploty na fyzikálním modelu. Regulace otáček motoru. Regulace polohy kuličky na tyči. Projekty: Každý student dostane zadány v průběhu semestru 3 samostatné práce, které zpracuje s využitím výpočetní techniky. Počítačové laboratoře: Seznámení s práci v laboratoři a modelování na počítači. Modelování spojitých systémů na počítači. Řešení vnějšího popisu spojitých systémů, modelování na počítači. Zadání písemné práce 1 pro modelování spojitých systémů na počítači. Příklady řešení vnějšího popisu diskrétních systémů, modelování na počítači. Příklady řešení stavových rovnic spojitých a diskrétních systémů. Ověření příkladů na PC. Příklady numerického a grafického vyšetření stability soustav na počítači.Ověření příkladů identifikace. Příklady analýzy regulačních obvodů a jejich modelování na počítači. Příklady na syntézu spojitých regulačních obvodů a řešení na počítači. Výpočet číslicových korekčních členů a jejich realizace na počítači. Modelování nelineárního řídicího systému na počítači.

Podmínky absolvování předmětu

Podmínky absolvování jsou definovány pouze pro konkrétní verzi předmětu a formu studia

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 1 povinně volitelný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku