455-0510/01 – Základy kybernetiky (ZK)

Garantující katedraKatedra měřicí a řídicí technikyKredity6
Garant předmětuprof. Ing. Vilém Srovnal, CSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Vilém Srovnal, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník1Semestrzimní
Jazyk výukyčeština
Rok zavedení2003/2004Rok zrušení2003/2004
Určeno pro fakultyFEIUrčeno pro typy studiabakalářské
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 3+3
kombinovaná Zápočet a zkouška 3+3

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Cílem předmětu je poskytnout posluchačům bakalářského studia základní informace z oblasti teorie dynamických soustav a automatického řízení.Posluchači budou schopni prakticky provést analýzu a syntézu jednoduchých lineárních tak i nelineárních regulačních obvodů s využitím výpočetní techniky a zejména simulačního systému Matlab se Simulinkem. Budou rovněž schopni pochopit principy návrhu optimálních a adaptivních regulační obvody. Svou náplní je předmět vhodný i pro posluchače jiných oborů a fakult, pokud se hodlají seznámit s problematikou teorie automatického řízení podrobněji pro potřeby bakalářského studia.

Vyučovací metody

Přednášky
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Projekt

Anotace

Budou vysvětleny základní pojmy a vlastnosti řídicích systémů. Posluchači se seznámí postupně s problematikou spojitých a diskrétních lineárních dynamických systémů, zejména popisem jejich vlastností. Po analýze soustav bude následovat analýza lineárních regulačních obvodů, jejich stabilita, statická přesnost, kvalita regulace. Dále se posluchači seznámí se základními metodami návrhu regulačních obvodů na základě požadovaných vlastností. Stručně se seznámí také s problematikou nelineárních regulačních obvodů, optimalizačními metodami a adaptivními řídicími systémy.

Povinná literatura:

Srovnal,V: Základy kybernetiky. Sylaby na WWW stránkách FEI, 2007

Doporučená literatura:

Kotek, Z. - Razím, M.: Teorie nelineárních, optimálních a adaptivních řídicích systémů. Praha, ČVUT 1990. Šolc, F. : Teorie automatického řízení II. Brno, VUT 1991. Štecha, J.-Horáček,P.: Optimální řídicí systémy. Praha, ČVUT 1989 Štecha, J: Teorie automatického řízení I. Praha, ČVUT 1990. Vavřín,P.: Teorie dynamických systémů. Brno, VUT 1989. Vavřín, P.: Teorie automatického řízení I. Brno, VUT 1991.

Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta

Průběžná kontrola studia: Dva průběžné testy kontroly a tři samostatné úlohy na počítači.Termíny odevzdání samostatných prací elektronickou formou (WEB), případně písemně - v týdnech 5, 10 a 14. Obsah a forma jednotlivých hodnocených prací: Samostatné laboratorní práce, protokoly obsahující dokumentaci provedeného modelování na počítači v laboratoři. Student musí být schopen podle předložené dokumentace reprodukovat úlohu na počítači. Průběžné testy ověří připravenost studentů na řešení zadaných úloh. Závěrečný test - písemná část zkoušky Teoretická část testu obsahuje 20 otázek, které prověří studenty o celkové znalosti předmětu. Praktickou část testu ( 6 příkladů) student vypracuje písemně nebo na počítači. Celková doba trvání obou částí testu 180 min. Podmínky udělení zápočtu: Hodnocení studia Zápočet - student je klasifikován na základě 2 testu, za 0-10 bodů, a 3 samostatných úloh 0-5 bodů nebo samostatného projektu za 0-15 bodů. Zápočet od 14.týdne. Podmínkou udělení zápočtu je dosažení min. 20 bodů , max. lze získat 35 bodů . Zkouška - Písemná část - závěrečný test - teoretická část 0-20 bodů, praktická část 0- 35 bodů, celkem 0 - 55 bodů. Ústní část 0 - 10 bodů. Celkové hodnocení 51 - 100 bodů dle studijního řádu.

E-learning

Další požadavky na studenta

Prerekvizity

Kód předmětuZkratkaNázevPovinnost
455-0533 SaS Signály a soustavy Doporučená

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: Struktury systémů automatického řízení. Základní pojmy a vlastnosti řídicích systémů. Příklady regulace. Dynamické systémy. Analýza spojitého lineárního systému. Vnější popisy spojitých dynamických systémů. Bloková schémata a signální diagramy. Základní dynamické systémy - proporcionální, integrační, derivační, se setrvačností, systém 2. řádu, dopravní zpoždění. Vnější popisy diskrétních dynamických systémů. Přenos diskrétního systému. Základní charakteristiky. Typy diskrétních systémů- proporcionální, sumační, diferenční, setrvačný, kmitavý a dopravní zpoždění. Řešení stavových rovnic spojitých systémů. Generátory vstupních funkcí. Vnitřní a vnější popis systému. Určení vnitřního popisu systému z popisu vnějšího. Jordanův a Frobeniův kanonický tvar. Řešení stavových rovnic diskrétních systémů. Generátor vstupních funkcí. Diagram stavových veličin. Vnitřní a vnější popis systému. Určení vnitřního popisu systému z popisu vnějšího. Jordanův a Frobeniův kanonický tvar. Diskretizace spojitých systémů. Frekvenční rozbor vzorkování. Tvarovací členy. Stabilita. Kritéria stability lineárních spojitých systémů. Stabilita diskrétních systémů. Metody identifikace systémů. Analýza regulačního obvodu. Standardní typy přenosů ve spojitých zpětnovazebních obvodech. Základní vlastnosti. Stabilita lineárních spojitých zpětnovazebních obvodů. Nyquistovo kritérium stability. Analýza spojitých regulačních obvodů. Statická přesnost. Dynamické vlastnosti. Kvalita regulace. Analýza pomocí frekvenčních charakteristik. Syntéza spojitých regulačních obvodů. Metody syntézy regulačních obvodů. Rozvětvené regulační obvody s pomocnou regulovanou veličinou., s pomocnou akční veličinou, s měřením poruchy a s modelem regulované soustavy. Vícerozměrné regulační obvody. Syntéza regulačních obvodů se vzorkováním. Návrh číslicových korekčních členů, podle požadovaných vlastností přenosu řízení a poruchy. Nelineární řídicí systémy. Nelineární prvky. Metody pro řešení přechodových jevů. Stabilita nelineárních systémů. Optimální řídicí systémy. Kritérium optimality. Statická a dynamická optimalizace. Extremální regulace. Adaptivní řídicí systémy. Struktura adaptivního systému. Adaptivní identifikace a řízení s modelem. Projekty: Každý student dostane zadány v průběhu semestru 3 samostatné práce, které zpracuje s využitím výpočetní techniky. Počítačové laboratoře: Příklady regulačních úloh v laboratoři. Řešení vnějšího popisu spojitých systémů, modelování na počítači. Zadání písemné práce 1 pro modelování spojitých systémů na počítači. Příklady řešení vnějšího popisu diskrétních systémů, modelování na počítači. Modelování zadaných úloh vnitřních popisů systémů na počítači. Příklady řešení stavových rovnic diskrétních systémů. Ověření příkladů na PC. Příklady numerického a grafického vyšetření stability soustav na počítači.Ověření příkladů identifikace. Příklady analýzy regulačních obvodů a jejich modelování na počítači. Příklady na stanovení kvality regulace a jejich ověření na počítači. Příklady na syntézu spojitých regulačních obvodů a řešení na počítači. Výpočet rozvětvených regulačních obvodů a vícerozměrných regulačních obvodů. Ověření příkladů na počítači. Výpočet číslicových korekčních členů a jejich realizace na počítači. Modelování nelineárního řídicího systému na počítači. Příklady na výpočet kritéria optimality a řešení optimálních úloh na počítači. Příklady s adaptivními modely regulovaných obvodů na počítači

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.ZaměřeníFormaJazyk výuky Konz. stř.RočníkZLTyp povinnosti
2003/2004 (B2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612R041) Řídicí a informační systémy P čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2003/2004 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy P čeština Ostrava 1 povinný stu. plán
2003/2004 (B2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612R041) Řídicí a informační systémy K čeština Ostrava 3 povinný stu. plán
2003/2004 (N2645) Elektrotechnika, sdělovací a výpočetní technika (2612T041) Řídící a informační systémy K čeština Ostrava 1 povinný stu. plán

Výskyt ve speciálních blocích

Název blokuAkademický rokForma studiaJazyk výuky RočníkZLTyp blokuVlastník bloku