450-4018/04 – Navrhování a realizace regulátorů (NRR)
| Garantující katedra | Katedra kybernetiky a biomedicínského inženýrství | Kredity | 5 |
| Garant předmětu | doc. Ing. Štěpán Ožana, Ph.D. | Garant verze předmětu | doc. Ing. Štěpán Ožana, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | | |
| | Jazyk výuky | angličtina |
| Rok zavedení | 2019/2020 | Rok zrušení | |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | navazující magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Cílem předmětu je seznámit posluchače podrobněji s problematikou návrhu různých typů regulátorů a jejich diskrétní realizací na programovatelných automatech a vestavěných řídicích systémech. Studenti na základě zadaného samostatného projektu prokáží své schopnosti návrhnout a realizovat různé typy regulátorů na praktické úloze. Svou náplní je předmět vhodný i pro posluchače jiných oborů a fakult, pokud se hodlají seznámit s problematikou návrhu a realizace regulátorů podrobněji.
Návrh regulátorů pomocí klasických metod i moderní teorie řízení. Realizace na různých HW platformách.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Projekt
Anotace
Posluchači si rozšíří znalosti jednak z oblasti teorie návrhu regulátorů a také se seznámí s jejich realizací pomocí moderních prostředků výpočetní techniky na vybraných platformách. Postupně se seznámí s jednotlivými typy regulátorů a jejich funkci si ověří simulačně na modelu na osobním počítači. Praktické ověření pak bude realizováno na laboratorní úloze. Studenti se seznámí s diskrétní realizací regulátorů typu PID. Dále se budou zabývat návrhem optimálního regulátoru a jeho diskrétní realizaci. Rovněž se v kurzu seznámí s návrhem robustního regulátoru, se samonastavujícími se regulátory a s problematikou adaptivního, robustního a prediktivního řízení.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Další studijní materiály
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 elektronické pošty, nejpozději do konce zápočtového týdne. Zápočet od 9.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
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
1. Úvod. Vymezení problematiky a rozsahu předmětu, návaznosti. Technické a programové prostředky pro řízení. Přehled, vlastnosti.
2. Speciální techniky RT modelování. Simulátory MIL, SIL, PIL, HIL. Moderní přístupy k návrhům řídicích systémů. Model-based design. Virtuální a vzdálené laboratoře.
3. Úvod do moderní teorie řízení. Přehled, kategorizace a historický vývoj algoritmů.
4. Metody a výpočetní nástroje pro výpočet přípustných řízení a stavových trajektorií nelineárních systémů. Přechod k řešení úlohy optimálního řízení v otevřené a uzavřené smyčce.
5. Regulace typu LQR a LQG.
6. Adaptivní metody regulace.
7. Prediktivní regulace.
8. Robustní algoritmy. Robustní regulátor typu PID. Metoda H-nekonečno.
9. Případová studie. Návrh a realizace vybrané metody moderní teorie řízení pro danou regulovanou soustavu. Identifikace regulované soustavy, návrh vhodného regulátoru. Realizace vybraného regulátoru na zvolené platformě, vizualizace, krátkodobé a dlouhodobé trendy.
Cvičení:
1. Úvod, bezpečnost, stručné seznámení s vybavením, nástroji a technikami používanými ve výuce. Ukázky a vlastnosti technických a programových prostředků pro řízení.
2. Ukázky a vlastnosti simulátorů MIL, PIL, SIL, HIL a virtuálních laboratoří - laboratorní úloha s použitím PC a výukového laboratorního stojanu s cílovou platformou typu softPLC.
3. Algoritmy moderní teorie řízení – přehled, ukázky, vlastnosti a možnosti implementace na cílových platformách.
4. Výpočet přípustných řízení a stavových trajektorií – případová studie s použitím PC.
5. Regulace LQR – případová studie, laboratorní úloha s použitím PC a výukového laboratorního stojanu s cílovou platformou typu softPLC.
6. Adaptivní regulace – případová studie, laboratorní úloha s použitím PC a výukového laboratorního stojanu s cílovou platformou typu softPLC.
7. Prediktivní regulace – případová studie, laboratorní úloha s použitím PC a výukového laboratorního stojanu s cílovou platformou typu softPLC.
8. Robustní regulace – případová studie, laboratorní úloha s použitím PC a výukového laboratorního stojanu s cílovou platformou typu softPLC.
9. Zápočet, kontrola projektů.
Projekty:
Každý student dostane zadán v průběhu semestru jeden samostatný projekt, který zpracuje s využitím výpočetní techniky dle zadání. Časová náročnost cca 20 hodin. Název projektu: Návrh a realizace regulátorů - případová studie.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky