450-4001/01 – Regulační systémy (RS)
| Garantující katedra | Katedra kybernetiky a biomedicínského inženýrství | Kredity | 6 |
| Garant předmětu | doc. Ing. Štěpán Ožana, Ph.D. | Garant verze předmětu | doc. Ing. Štěpán Ožana, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 1 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2010/2011 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
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:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
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 13.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
Předmět nemá žádné prerekvizity.
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. Metody pro regulaci nelineárních soustav.
12. Statické optimalizace a jejich využití v oblasti teorie řízení.
13. 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. Metody pro regulaci nelineárních soustav, návrh a simulace na PC.
12. Statické optimalizace, návrh a simulace na PC.
13. 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
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky