455-0097/01 – Navrhování a realizace regulátorů (NRR)

Garantující katedraKatedra měřicí a řídicí technikyKredity4
Garant předmětuprof. Ing. Vilém Srovnal, CSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Vilém Srovnal, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinně volitelný
RočníkSemestrletní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2002/2003Rok zrušení2002/2003
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studiamagisterské
Výuku zajišťuje
Os. čís.JménoCvičícíPřednášející
SOU75 Ing. Hana Soušková, Ph.D.
SRO30 prof. Ing. Vilém Srovnal, CSc.
Rozsah výuky pro formy studia
Forma studiaZp.zak.Rozsah
prezenční Zápočet a zkouška 2+3

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Cílem předmětu je seznámit posluchače podrobněji s problematikou návrhu různých typů regulátorů a jejich diskrétní realizaci na programovatelných automatech a vestavěných řídicích systémech - mikrokontrolérech. 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.

Vyučovací metody

Anotace

Cílem předmětu je seznámit posluchače podrobněji s problematikou návrhu různých typů regulátorů a jejich diskrétní realizaci na programovatelných automatech a vestavěných řídicích systémech - mikrokontrolérech. 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. Posluchači si rozšíří znalosti jednak z oblasti teorie návrhu regulátorů jednak se seznámí s jejich realizací pomocí moderních prostředků výpočetní techniky. 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 seznámí s návrhem robustního regulátoru a se samonastavujícími se regulátory.

Povinná literatura:

Astrom,K.J.: Automatic Tuning of PID Controllers. Insrument Society of America 1988 Bobál,V. a kol.: Praktické aspekty samočinně se nastavujících regulátorů. Brno, VUT Brno 1999. Kotek, Z. - Razím, M.: Teorie nelineárních, optimálních a adaptivních řídicích systémů. Praha, ČVUT 1990. Šimandl,M.: Adaptivní systémy. Plzeň, ZČU Plzeň 1993 Vavřín, P.: Teorie automatického řízení I. Brno, VUT Brno 1991.

Doporučená literatura:

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Průběžná kontrola studia: Jeden zápočtový test a jeden samostatný projekt. Termíny odevzdání samostatné práce elektronickou formou (WEB), případně písemně - ve 14. týdnu. Obsah a forma jednotlivých hodnocených prací: Samostatný projekt obsahuje dokumentaci k sestaveným řídicím algoritmům a programům na počítači v laboratoři. Studenti musí předvést běžící řešení úlohy na počítači. Zápočtový test ověří teoretickou připravenost studentů. Závěrečný test - písemná část zkoušky Teoretická část testu obsahuje 20 otázek, které prověří studenty o celkové znalosti předmětu. Praktickou část testu student vypracuje přímo na počítači. Celková doba trvání obou částí testu 120 min. Podmínky udělení zápočtu: Hodnocení studia Zápočet - student je klasifikován na základě 1 testu, za 0-10 bodů, a samostatného projektu za 0-30 bodů. Zápočet od 14.týdne. Podmínkou udělení zápočtu je dosažení min. 20 bodů , max. lze získat 40 bodů .Zkouška - Písemná část - závěrečný test - teoretická část 0-20 bodů, praktická část 0- 30 bodů, celkem 0 - 50 bodů. Ústní část 0 - 10 bodů. Celkové hodnocení 51 - 100 bodů dle studijního řádu.

E-learning

Další požadavky na studenta

Prerekvizity

Předmět nemá žádné prerekvizity.

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: Úvod do problematiky navrhování a realizace regulátorů. Základní metody návrhu. Navrhování PID regulátorů. Základní metody nastavení regulátoru. Ziegler-Nicholsova metoda. Číslicové regulátory PID. Stanovení parametrů regulátoru. Modifikace číslicových PID regulátorů. Nelineární PID regulátory. Volba periody vzorkování. PID regulátory pro provozní použití. Beznárazové připojení regulátoru. Wind-up regulátor. Průmyslové PID regulátory. Samočinně se nastavující PID regulátory. Vybrané algoritmy samočinně se nastavujících PID regulátorů. Algebraické metody návrhu adaptivních algoritmů. Princip návrhu regulátorů podle minimalizace kvadratického kritéria. Optimalizační postup. Stochastický přístup k návrhu LQ regulátoru. Použití stochastických metod. Vlastnosti regulačního obvodu s LQ regulátorem. Podmínky pro realizaci návrhu. Adaptivní LQ řízení. Popis systému a návrh algoritmů řízení. Metodika návrhu adaptivních LQ regulátorů a jejich realizace. Robustní řízení. Základní pojmy. Použití robustních regulátorů. Metodika návrhu robustních regulátorů. Metody H2 a H-nekonečno . Cvičení: Zásady práce v laboratoři. Vyhlášení témat samostatných prací Laboratoře: Návrh adaptivní identifikace řízené soustavy podle zadané samostatné práce. Realizace experimentu na počítači. Adaptivní identifikace na počítači ve spojení s reálnou soustavou. Modelování experimentální regulační úlohy na počítači v MATLABu. Návrh regulátoru Ziegler-Nicholsovou metodou na počítači a její simulační ověření reálné úlohy včetně nezbytných nelinearit. Návrh číslicového regulátoru PID a jeho ověření na reálné úloze. Modifikace navrženého číslicového PID regulátoru. Ověření beznárazového připojení regulátoru na reálné úloze. Návrh adaptivního regulátoru s modelem pro reálnou úlohu a jeho simulační ověření. Ověření adaptivního regulátoru ne reálné úloze. Návrh optimálního regulátoru pro zadanou úlohu a jeho simulační ověření na počítači Ověření navrženého LQ regulátoru na zadané úloze. Vyhodnocení jednotlivých navržených metod řízení. Zápočtová práce. Předvedení zadané regulační úlohy. Projekty: Každý studen dostane zadány v průběhu semestru jeden samostatný projekt, který zpracuje s využitím výpočetní techniky.

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 (145) 51
        Zkouška Zkouška 100  0
        Zápočet Zápočet 45  0
Rozsah povinné účasti:

Zobrazit historii

Výskyt ve studijních plánech

Akademický rokProgramObor/spec.Spec.FormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2002/2003 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2002/2003 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2612T018) Elektronika a sdělovací technika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2002/2003 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2642T004) Elektrické stroje, přístroje a pohony (10) Elektrické stroje a přístroje P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2002/2003 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2642T004) Elektrické stroje, přístroje a pohony (20) Elektrické pohony a výkonová elektronika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2002/2003 (M2612) Elektrotechnika a informatika (3902T023) Inženýrská informatika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2002/2003 (M2612) Elektrotechnika a informatika (3907T001) Elektroenergetika P čeština Ostrava povinně volitelný stu. plán
2002/2003 (M2612) Elektrotechnika a informatika (2601T004) Měřicí a řídicí technika P čeština Ostrava 4 volitelný odborný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku