452-0462/01 – Modelování a simulace EZ (MS EZ)

Garantující katedraKatedra elektrotechnikyKredity6
Garant předmětudoc. Ing. Vítězslav Stýskala, Ph.D.Garant verze předmětudoc. Ing. Vítězslav Stýskala, Ph.D.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník3Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2005/2006Rok zrušení2009/2010
Určeno pro fakultyUrčeno pro typy studia
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
DUD57 Ing. Jan Dudek, Ph.D.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 8+6

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

1. Studenti budou umět identifikovat a modelovat chování mechatronických systémů. Cíl je schopnost samostatně sestavit model mechatronického systému v prostředí Matlab Simulink a interpetovat výsledky numerických simulací. 2. Studenti zvládnou sestavit modely elektrických sítí s různými zátěžemi a modelovat stavy těchto elektrických sítí v produktu ATP včetně vizualizace modelovaných stavů a jejich vyhodnocení.

Vyučovací metody

Anotace

Předmět je zaměřen na modelováni a simulaci provozních stavů elektrických sítí a zařízení na osobním počítači s využitím programových produktů ATP a MATLAB Simulink. Teoretická náplň předmětu se opírá o základní poznatky získané v odborných předmětech zaměřených na elektroenergetiku, elektrické stroje, přístroje, pohony a regulační techniku. Po absolvování předmětu bude student umět aplikovat simulace daného provozního stavu na elektrickém zařízení.

Povinná literatura:

1. Pivoňka P., Valouch V.:Inženýrské systémy v pohonech, Skriptum ČVUT Praha,2001 2. Manuály vybraných programových produktů (ATP,MATLAB,CANECO,SICHR apod)

Doporučená literatura:

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

• Protokoly z každé simulované úlohy zpracované na základě nasimulovaných hodnot z těchto modelování a jejich následného zpracování, zkompletování a vyhodnocení. • Průběžné ověřování znalostí studentů na početních cvičeních formou diskuse a dotazů s cílem aktivního zapojení studentů do výuky. Identifikovat, dedukovat a hledat řešení problémů a jejich interpretace studenty. • Kontrolní testy na řešení početních příkladů, popřípadě vybraných teoretických okruhů • Semestrální práce a projekty na zadané téma na základě výběru, přezkoumání, seřazení a konečné kompilace faktů a jejich zapracování do konečné formy zadané práce.

E-learning

Další požadavky na studenta

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: Přednášky a cvičení – plán 1. Úvod do předmětu, matematické modely EZ (Simulační programy, pojmy jako preprocesor, postprocesor, numerické simulace a problémy při numerických simulacích – problémy konvergencí, časový krok, druhy simulací AC obvodů, získání vstupních simulačních údajů, matematické modely prvků, spotřebičů a strojů). – 90 min. Cvičení – instalace programu EMTP-ATP, konfigurace prostředí, licence GNU - 90 min, nastavení pracovního prostředí pro spouštění simulací. 2. Grafický preprocesor ATPDraw, program PCPlot, (Seznámení s ovládáním, popis vlastností a parametrů prvků v ATPDraw, práce se soubory nápovědy, tvorba jednoduchých schémat) Cvičení – obvod s usměrňovačem – sestavení modelu dvoupulzního můstkového usměrňovače podle sylabu. Odladění chyb schématu, nastavení a spuštění simulace. 3. Modelování polovodičových prvků a obvodů (Princip funkce řízených a neřízených usměrňovačů, vznik a velikost harmonických na vstupu/ výstupu usměrňovačů, harmonická analýza vstupních a výstupních veličin, možnosti eliminace zkreslení výstupního napětí) Cvičení – obvod s usměrňovačem – sestavení modelu šestipulzního můstkového usměrňovače a volba vhodné vstupní tlumivky pro zadané zkreslení napětí v místě připojení. 4. Analýza elektrických obvodů programem EMTP-ATP (Teorie nutná pro modelování zkratů v sítích nn. Metodiky výpočtu, získávání vstupních údajů z norem) Cvičení – vyhledání vstupních údajů nutných pro simulace elektrických sítí nn/vn. Jednoduché výpočty. Program Sichr 7.0. 5. Sestavování programových schémat el. sítí a spotřebičů (modely BCTran – transformátor, LCC – Line Cable Constant – modelování vedení) Cvičení – simulace zkratů v sítích nn. 6. Ověřování kvalitativních ukazatelů elektrické energie v důsledku připojení nelineárních spotřebičů –tak zkreslení usměrňovače, řízený usměrňovač, řízený pulzní měnič Cvičení – modely řízeného usměrňovače, pulzního měniče, komutace. 7. Ověřování přechodných dějů na elektromechanických systémech. Shrnutí a prohloubení znalostí dynamických systémů. Používané typy regulátorů a jejich vlastnosti (používané typy členů a regulátorů v elektromechanických systémech – regulátory P, PI, PID, členy dopravní zpoždění, aperiodický člen 1. a 2. řádu, náhrada kmitavého členu dvojitým aperiodickým členem, bloková algebra přenosů, teorie regulace). Cvičení – v programovém produktu Matlab – zadání přenosové funkce, amplitudová a fázová charakteristika, výpočet přenosu otevřené a uzavřené regulační smyčky. 8. Základní zjednodušené matematické modely elektrických strojů – model DC motoru s cizím buzením a sériového DC motoru Cvičení – v programovém produktu Matlab – zadání přenosové funkce, amplitudová a fázová charakteristika, výpočet přenosu otevřené a uzavřené regulační smyčky motoru. 9. Simulace regulační struktury DC motoru s řízením v obvodu buzení Cvičení – sestavení modelu sériového DC motoru, sestavení modelu motoru s regulací shuntování obvodu buzení a kotvy 10. Sestavení modelu DC motoru napájeného z řízeného usměrňovače – model DC motoru a řízeného usměrňovače, model DC motoru a pulzního měniče – teorie fungování DC motoru a řízeného usměrňovače a DC motoru a pulzního měniče Cvičení – sestavení a ověření výše uvedených modelů, simulace chování a řízení pomocí ramp rychlosti (řízený, neregulovaný pohon) 11. Základní zjednodušené modely členů regulačních struktur a akčních členů – podřazená regulační smyčka proudu. – Teorie fungování smyčky proudu, určení přenosu a zesílení PI regulátoru Cvičení – sestavení podřazené regulační smyčky proudu, určení konstant regulátoru pomocí programu Matlab, přímé řízení momentu DC stroje. Výpočetní/experimentální nastavení regulátoru. 12. Simulace regulační struktury DC motoru s řízením v obvodu kotvy – nadřazená rychlostní smyčka. Teorie fungování smyčky rychlosti, určení přenosu a zesílení PI regulátoru Cvičení – sestavení regulační smyčky rychlosti, určení konstant regulátoru pomocí programu Matlab, přímé řízení otářek DC stroje pomocí regulace kotevního napětí. 13. Simulace regulační struktury AC motoru Cvičení – ukázka regulační struktury AC motoru s regulací buzení 14. Shrnutí látky, konzultace, rezervní týden Cvičení – zápočtový test, obhajoba projektu Projekty Individuální zadání simulace ověřování zpětných vlivů polovodičových měničů na napájecí síť Individuální zadání pro simulace elektromechanického systému Pro denní formu – zpracování referátu na zadané téma.

Podmínky absolvování předmětu

Prezenční forma (platnost od: 1960/1961 letní semestr)
Název úlohyTyp úlohyMax. počet bodů
(akt. za podúlohy)
Min. počet bodů
Zápočet a zkouška Zápočet a zkouška 100 (100) 51
        Zápočet Zápočet 40 (40) 0
                Laboratorní práce Laboratorní práce 10  0
                Projekt Projekt 10  0
                Písemka Písemka 20  0
        Zkouška Zkouška 60 (60) 0
                Ústní zkouška Ústní zkouška 60  0
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2009/2010 (B2648) Projektování elektrických zařízení P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2009/2010 (B2648) Projektování elektrických zařízení K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2008/2009 (B2648) Projektování elektrických zařízení P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2008/2009 (B2648) Projektování elektrických zařízení K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2007/2008 (B2648) Projektování elektrických zařízení (2648R999) Společné studium P čeština Ostrava 2 povinný stu. plán
2007/2008 (B2648) Projektování elektrických zařízení (2648R999) Společné studium K čeština Ostrava 2 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku