450-4018/04 – Navrhování a realizace regulátorů (NRR)

Garantující katedraKatedra kybernetiky a biomedicínského inženýrstvíKredity5
Garant předmětudoc. Ing. Štěpán Ožana, Ph.D.Garant verze předmětudoc. Ing. Štěpán Ožana, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinně volitelný typu A
Ročník2Semestrletní
Jazyk výukyangličtina
Rok zavedení2019/2020Rok zrušení
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studianavazující magisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
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 0+16

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:

[1] Gopal, M. Modern Control System Theory. Wiley,2nd edition, 1993. ISBN 978-0470221570. [2] Ožana,Š.: Navrhování a realizace regulátorů. Učební text. VŠB-TUO, FEI, 2012. [3] Roubal,J., Pekař,J., Pachner,D., Havlena,V.: Moderní teorie řízení - Cvičení. Skripta ČVUT, FEL 2005. [4] Havlena, V., Štecha,J.: Moderní teorie řízení. Skripta ČVUT, FEL 2000. [5] Bobál, V. (1999). Praktické aspekty samočinně se nastavujících regulátorů : algoritmy a implementace. Brno, VUTIUM.

Doporučená literatura:

[1] Bubnicki, Z. Modern Control Theory. Springer, 2005 edition. 2005. ISBN 978-3540239512. [2] Shinners, S.M. Advanced Modern Control System Theory and Design. John Wiley and Sons Ltd.1998. ISBN 9780471318576 [3]Bobál,V. a kol.: Praktické aspekty samočinně se nastavujících regulátorů. Brno, VUT Brno 1999. [4]Šimandl,M.: Adaptivní systémy. Plzeň, ZČU Plzeň 1993 [5] Honec,J.: Teorie automatického řízení III. VUT Brno,1991.

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 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
450-4001 RS Regulační systémy Doporučená

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: 1. Úvod. Vymezení problematiky a rozsahu předmětu, návaznosti. 2. Technické a programové prostředky pro řízení. Přehled, vlastnosti. 3. Speciální techniky RT modelování. Simulátory MIL, SIL, PIL, HIL. Moderní přístupy k návrhům řídicích systémů. Model-based design. Virtuální a vzdálené laboratoře. 4. Úvod do moderní teorie řízení. Přehled, kategorizace a historický vývoj algoritmů. 5. Metody a výpočetní nástroje pro výpočet přípustných řízení a stavových trajektorií nelineárních systémů. Přechod k řešení úlohy optimálního řízení v otevřené a uzavřené smyčce. 6. Regulace typu LQR a LQG. 7. Adaptivní metody regulace. 8. Prediktivní regulace. 9. Robustní algoritmy. Robustní regulátor typu PID. Metoda H-nekonečno. 10. 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. 2. Ukázky a vlastnosti technických a programových prostředků pro řízení. 3. 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. 4. Algoritmy moderní teorie řízení – přehled, ukázky, vlastnosti a možnosti implementace na cílových platformách. 5. Výpočet přípustných řízení a stavových trajektorií – případová studie s použitím PC. 6. Regulace LQR – případová studie, laboratorní úloha s použitím PC a výukového laboratorního stojanu s cílovou platformou typu softPLC. 7. Adaptivní regulace – případová studie, laboratorní úloha s použitím PC a výukového laboratorního stojanu s cílovou platformou typu softPLC. 8. Prediktivní regulace – případová studie, laboratorní úloha s použitím PC a výukového laboratorního stojanu s cílovou platformou typu softPLC. 9. Robustní regulace – případová studie, laboratorní úloha s použitím PC a výukového laboratorního stojanu s cílovou platformou typu softPLC. 10. 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

Prezenční forma (platnost od: 2019/2020 zimní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodůMax. počet pokusů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 35 (35) 10
                Test Písemka 25  9
                Projekt Projekt 10  1
        Zkouška Zkouška 65 (65) 16 3
                Teoretická část Písemná zkouška 20  5
                Praktická část Písemná zkouška 35  10
                Ústní část Ústní zkouška 10  1
Rozsah povinné účasti: 80% účast na cvičeních

Zobrazit historii

Podmínky absolvování předmětu a účast na cvičeních v rámci ISP: Splnění všech povinných úkolů v individuálně dohodnutých termínech.

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2024/2025 (N0714A150002) Řídicí a informační systémy AR P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný typu A stu. plán
2024/2025 (N0714A150002) Řídicí a informační systémy PIS P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný typu B stu. plán
2024/2025 (N0714A150002) Řídicí a informační systémy VIM P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný typu B stu. plán
2023/2024 (N0714A150002) Řídicí a informační systémy AR P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný typu A stu. plán
2023/2024 (N0714A150002) Řídicí a informační systémy PIS P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný typu B stu. plán
2023/2024 (N0714A150002) Řídicí a informační systémy VIM P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný typu B stu. plán
2022/2023 (N0714A150002) Řídicí a informační systémy AR P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný typu A stu. plán
2022/2023 (N0714A150002) Řídicí a informační systémy PIS P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný typu B stu. plán
2022/2023 (N0714A150002) Řídicí a informační systémy VIM P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný typu B stu. plán
2021/2022 (N0714A150002) Řídicí a informační systémy AR P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný typu A stu. plán
2021/2022 (N0714A150002) Řídicí a informační systémy PIS P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný typu B stu. plán
2021/2022 (N0714A150002) Řídicí a informační systémy VIM P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný typu B stu. plán
2020/2021 (N0714A150002) Řídicí a informační systémy AR P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný typu A stu. plán
2020/2021 (N0714A150002) Řídicí a informační systémy PIS P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný typu B stu. plán
2020/2021 (N0714A150002) Řídicí a informační systémy VIM P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný typu B stu. plán
2019/2020 (N0714A150002) Řídicí a informační systémy AR P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný typu A stu. plán
2019/2020 (N0714A150002) Řídicí a informační systémy PIS P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný typu B stu. plán
2019/2020 (N0714A150002) Řídicí a informační systémy VIM P angličtina Ostrava 2 povinně volitelný typu B stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku

Hodnocení Výuky



2022/2023 letní