450-4001/01 – Regulační systémy (RS)

Garantující katedraKatedra kybernetiky a biomedicínského inženýrstvíKredity6
Garant předmětudoc. Ing. Štěpán Ožana, Ph.D.Garant verze předmětudoc. Ing. Štěpán Ožana, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostvolitelný odborný
Ročník1Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2010/2011Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
DOC0021 Ing. Tomáš Dočekal
GOL0031 Ing. Matěj Golembiovský
KRU0100 Bc. Filip Krupa
NEM0120 Ing. Jakub Němčík
OZA77 doc. Ing. Štěpán Ožana, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 2+12

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Cílem předmětu je seznámit posluchače se znalostmi z oblasti teorie automatického řízení, které jsou potřebné pro studium celého oboru Měřicí a řídicí technika magisterského studia. Posluchači budou schopni prakticky provést analýzu a syntézu jak lineárních tak i nelineárních regulačních obvodů s využitím výpočetní techniky a zejména simulačního systému Matlab se Simulinkem. Budou rovněž schopni navrhnout optimální nebo adaptivní regulační obvody.Svou náplní je předmět vhodný i pro posluchače jiných oborů a fakult, pokud se hodlají seznámit s problematikou teorie automatického řízení podrobněji.

Vyučovací metody

Přednášky
Individuální konzultace
Experimentální práce v laboratoři
Projekt

Anotace

Bude zde probrána problematika syntézy lineárních spojitých a diskrétních regulačních obvodů. Dále se posluchači seznámí s problematikou nelineárních systémů a nelineárních regulačních obvodů. Budou vysvětleny základní typy nelinearit, stabilita a syntéza nelineárních řídicích systémů. Budou probrány jednotlivé metody optimalizace a návrh optimalizovaných řídicích systémů. V poslední části se posluchači seznámí s problematikou adaptivních a učících se systémů a jejich uplatněním v řídicích systémech.

Povinná literatura:

[1] Srovnal,V: Regulační systémy. Učební text a návody do cvičení. VŠB-TUO, FEI, 2012. [2] Šolc, F., Václavek, P., Vavřín, P. Řízení a regulace II. Brno, VUT Brno, 2009. [3] Balátě, J. (2004). Automatické řízení. Praha, BEN - technická literatura. [4] Šulc, B. and M. Vítečková (2004). Teorie a praxe návrhu regulačních obvodů. Praha, Vydavatelství ČVUT. [5] Šulc, B. (1992). Teorie automatického řízení II : spojitá a diskrétní regulace. Praha, Ediční středisko ČVUT.

Doporučená literatura:

Blaha, P., Vavřín, P. Řízení a regulace I. Brno, VUT Brno 2005, Kotek, Z. - Razím, M.: Teorie nelineárních, optimálních a adaptivních řídicích systémů. Praha, ČVUT 1990. Razím, M. - Štecha, J., Nelineární systémy., Praha, ČVUT, 1997. 204 s. ISBN 80-01-01663-3. Šlégl Z.: Základy kybernetiky. Plzeň, ZČU 2002 Štecha, J. Optimální rozhodování a řízení. Praha, ČVUT, 2004, ISBN 80-01-03010-5. Štecha,J.: Teorie automatického řízení I. Praha, ČVUT 1990. Štecha J., Havlena V.: Teorie dynamických systémů. Praha, ČVUT 2005. Štecha, J.-Horáček,P.: Optimální řídicí systémy. Praha, ČVUT 1989

Způsob průběžné kontroly znalostí během semestru

Zápočet: student je klasifikován na základě 1 testu, za 9-25 bodů, a samostatného projektu za 1-10 bodů (absolvování testu i odevzdání projektu jsou podmínkami pro uzavření předmětu). Projekt se odevzdává elektronicky prostřednictvím systému LMS v zápočtovém týdnu, přičemž přesné datum je stanoveno předem. Podmínkou přijetí (bodového ohodnocení) projektu je vypracování všech bodů zadání.Zápočet od 14.týdne. Podmínkou udělení zápočtu je dosažení min. 10 bodů, max. lze získat 35 bodů. Dále je nutno splnit 80% docházky cvičení. Zkouška: Sestává z písemné a ústní části. Písemná část obsahuje teoretickou část 5-20 bodů a praktickou část 10-35 bodů, celkem 15–55 bodů. Ústní část je hodnocena 1-10 body. Všechny tři části zkoušky povinné, minimum ústní části 1b. Celkové hodnocení 51-100 bodů dle studijního řádu.

E-learning

Další požadavky na studenta

Student musí být schopen prokázat, že projekt zpracoval samostatně. Zápočtový test, teoretická i praktická část zkoušky musí být zpracována samostatně, porušení zásady může být důvodem pro neúspěšné vykonání příslušné části. Není-li řečeno jinak, k výuce se používá pouze výpočetní technika přítomná v učebně, a to výhradně programy týkající se výuky. Detailní pravidla pro konkrétní učebnu jsou dány zásadami práce v laboratoři, které jsou vyvěšeny u vstupu do učebny.

Prerekvizity

Kód předmětuZkratkaNázevPovinnost
450-2019 KYB Kybernetika Doporučená
450-2042 ZK Základy kybernetiky Doporučená

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: 1. Úvod. Vymezení problematiky a rozsahu předmětu, návaznosti. Činnost a cíle uzavřeného regulačního obvodu. 2. Syntéza spojitých regulátorů: metoda standardního tvaru frekvenční charakteristiky otevřené smyčky. 3. Syntéza spojitých regulátorů: metoda Ziegler-Nichols a její modifikace, metoda optimálního modulu, metody využívající optimalizačních algoritmů. 4. Syntéza spojitých regulátorů: další vybrané metody. 5. Praktické aspekty aplikace PID regulátorů. 6. Syntéza rozvětvených regulačních obvodů I. Regulační obvod s pomocnou regulovanou veličinou, regulační obvod s pomocnou akční veličinou. 7. Syntéza rozvětvených regulačních obvodů II. Regulační obvod s měřením poruchy, regulační obvod s modelem regulované soustavy. 8. Syntéza vícerozměrných obvodů. Kompenzace vlivu vnitřních křížových vazeb. 9. Syntéza ve stavovém prostoru. Metoda požadovaného umístění pólů. Systémy s pozorovatelem. 10. Syntéza regulačních obvodů se vzorkováním. Diskretizace PID. Algebraické metody návrhu. 11. Syntéza nelineárních systémů I. Základní metody pro regulaci nelineárních soustav. 12. Syntéza nelineárních systémů II. Pokročilé metody pro regulaci nelineárních soustav. 13. Statické optimalizace a jejich využití v oblasti teorie řízení. 14. Dynamické optimalizace a jejich využití v oblasti teorie řízení. Cvičení: 1. Úvod. Školení, bezpečnost v laboratoři. 2. Syntéza spojitých regulátorů: metoda standardního tvaru frekvenční charakteristiky otevřené smyčky, návrh a simulace na PC. 3. Syntéza spojitých regulátorů: metoda Ziegler-Nichols a její modifikace, návrh a simulace na PC – laboratorní úloha. 4. Syntéza spojitých regulátorů: metoda optimálního modulu, metody využívající optimalizačních algoritmů, návrh a simulace na PC – laboratorní úloha. 5. Syntéza spojitých regulátorů: vybrané ostatní metody, návrh a simulace na PC – laboratorní úloha. 6. Syntéza regulačních obvodů: samostatná práce na případové studii – laboratorní úloha. 7. Syntéza rozvětvených regulačních obvodů, návrh a simulace na PC – laboratorní úloha. 8. Syntéza vícerozměrných obvodů, návrh a simulace na PC – laboratorní úloha. 9. Syntéza ve stavovém prostoru, návrh a simulace na PC – laboratorní úloha. 10. Syntéza regulačních obvodů se vzorkováním, návrh a simulace na PC – laboratorní úloha. 11. Základní metody pro regulaci nelineárních soustav, návrh a simulace na PC. 12. Pokročilé metody pro regulaci nelineárních soustav, návrh a simulace na PC. 13. Statické optimalizace, návrh a simulace na PC. 14. Dynamické optimalizace, návrh a simulace na PC. Projekty: Každý student dostane zadán v průběhu semestru jeden rozsáhlejší projekt, který zpracuje s využitím výpočetní techniky. Časová náročnost cca 20 hodin. Název projektu: Syntéza spojitých a diskrétních rozvětvených a vícerozměrných regulačních obvodů, statická a dynamická optimalizace.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 2012/2013 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 35 (35) 10
                Test Jiný typ úlohy 25  9
                Projekt Projekt 10  1
        Zkouška Zkouška 65 (65) 16
                Teoretická část Jiný typ úlohy 20  5
                Praktická část Jiný typ úlohy 35  10
                Ústní zkouška Ústní zkouška 10  1
Rozsah povinné účasti: 80% účast na cvičeních

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramOborSpec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2018/2019 (N2649) Elektrotechnika (2612T003) Aplikovaná elektronika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2018/2019 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2018/2019 (N2649) Elektrotechnika (2612T003) Aplikovaná elektronika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2018/2019 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2017/2018 (N2649) Elektrotechnika (2612T003) Aplikovaná elektronika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2017/2018 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2017/2018 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2017/2018 (N2649) Elektrotechnika (2612T003) Aplikovaná elektronika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2016/2017 (N2649) Elektrotechnika (2612T003) Aplikovaná elektronika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2016/2017 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2016/2017 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2016/2017 (N2649) Elektrotechnika (2612T003) Aplikovaná elektronika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (2612T041) Řídicí a informační systémy P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (2612T003) Aplikovaná elektronika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2015/2016 (N2649) Elektrotechnika (2612T003) Aplikovaná elektronika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2014/2015 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2014/2015 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2014/2015 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2014/2015 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2013/2014 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2013/2014 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2013/2014 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2013/2014 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2012/2013 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2012/2013 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2012/2013 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2012/2013 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2011/2012 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2011/2012 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2011/2012 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2011/2012 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika P čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika K čeština Ostrava 1 volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T025) Informatika a výpočetní technika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2649) Elektrotechnika (2601R004) Měřicí a řídicí technika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2649) Elektrotechnika (2602R014) Aplikovaná a komerční elektronika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2649) Elektrotechnika (3901R039) Biomedicínský technik (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2649) Elektrotechnika (3907R001) Elektroenergetika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2647) Informační a komunikační technologie (1103R031) Výpočetní matematika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2647) Informační a komunikační technologie (2601R013) Telekomunikační technika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R025) Informatika a výpočetní technika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (B2647) Informační a komunikační technologie (2612R059) Mobilní technologie (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2647) Informační a komunikační technologie (1103T031) Výpočetní matematika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2647) Informační a komunikační technologie (2601T013) Telekomunikační technika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2647) Informační a komunikační technologie (2612T059) Mobilní technologie (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (2601T004) Měřicí a řídicí technika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (2612T015) Elektronika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (3901T009) Biomedicínské inženýrství (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán
2010/2011 (N2649) Elektrotechnika (3907T001) Elektroenergetika (01) Exchange Students P čeština Ostrava volitelný odborný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku
V - ECTS - mgr. 2014/2015 prezenční čeština volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - mgr. 2013/2014 prezenční čeština volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - mgr. 2012/2013 prezenční čeština volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok
V - ECTS - mgr. 2011/2012 prezenční čeština volitelný odborný 401 - Studijní oddělení FEI stu. blok