455-0516/01 – Analýza regulačních systémů (ARS)

Garantující katedraKatedra měřicí a řídicí technikyKredity6
Garant předmětuprof. Ing. Vilém Srovnal, CSc.Garant verze předmětuprof. Ing. Vilém Srovnal, CSc.
Úroveň studiapregraduální nebo graduálníPovinnostpovinný
Ročník1Semestrletní
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 4+2
kombinovaná Zápočet a zkouška 4+2

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Cílem předmětu je poskytnout posluchačům širší základ z oblasti analýzy dynamických soustav a regulačních obvodů.Tato část teorie automatického řízení je potřebná pro následující magisterské studium.Posluchači budou schopni prakticky provést identifikaci dynamických systémů a analýzu regulačních obvodů s využitím výpočetní techniky a zejména simulačního systému Matlab se Simulinkem. Svou náplní je předmět vhodný i pro posluchače jiných oborů a fakult, pokud se hodlají seznámit s problematikou teorie automatického řízení podrobněji.

Vyučovací metody

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

Anotace

Budou zde vysvětleny základní pojmy a vlastnosti řídicích systémů. Posluchači se postupně seznámí s problematikou analýzy spojitých a diskrétních lineárních dynamických systémů, zejména s jejich vnějším a vnitřním popisem. Z vlastností dynamických systémů bude probrána stabilita, řiditelnost, dosažitelnost a pozorovatelnost. Seznámí se rovněž s metodami identifikace dynamických systémů. Dále bude následovat analýza lineárních regulačních obvodů jak ve frekvenční tak i časové oblasti. Bude rovněž probrána stabilita regulačních obvodů, jejich statická přesnost a kvalita regulace.

Povinná literatura:

Srovnal,V: Analýza regulačních systémů. Sylaby na WWW stránkách katedry,2007

Doporučená literatura:

Štecha,J: Teorie automatického řízení I. Praha, ČVUT 1990. Vavřín,V.: 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
455-0510 ZK Základy kybernetiky Doporučená
455-0536 KYB Kybernetika Doporučená

Korekvizity

Předmět nemá žádné korekvizity.

Osnova předmětu

Přednášky: Základní pojmy z řídicí techniky. Typy regulačních systémů. Vlastnosti řídicích systémů. Příklady regulace. Základní pojmy a definice z teorie systémů. Systémový přístup. Dynamické systémy. Analýza spojitého lineárního systému. Vnější popisy spojitých dynamických systémů. Popis systému diferenciální rovnicí. Přenos lineárního spojitého systému. Impulsní a přechodová funkce systému. Časové a frekvenční charakteristiky systému. Bloková schémata a signální diagramy. Základní dynamické systémy - proporcionální, integrační, derivační, se setrvačností, systém 2. řádu, dopravní zpoždění. Vnější popisy mnoharozměrových systémů. Přenosová matice. Nuly a póly. Vnější popisy diskrétních dynamických systémů. Diferenční rovnice. Přenos diskrétního systému. Impulzní a přechodové posloupnosti. Základní typy diskrétních systémů. Proporcionální člen. Sumační člen. Diferenční člen. Setrvačný člen. Kmitavý člen prvého a druhého řádu. Průměrový člen. Diskrétní přenosy s dopravním zpožděním. Vazby mezi systémy. Řešení stavových rovnic spojitých systémů. Matice přechodu. Generátory vstupních funkcí. Diagram stavových veličin. Vnitřní a vnější popis systému. Stavová rovnice a přenosová matice. Určení vnitřního popisu systému z popisu vnějšího. Frobeniův a Jordanův kanonický tvar. Řešení stavových rovnic diskrétních systémů. Matice přechodu. Generátor vstupních funkcí. Diagram stavových veličin. Stavová reprezentace diskrétních systémů. Vnitřní a vnější popis systému. Stavová rovnice a přenosová matice. Určení vnitřního popisu systému z popisu vnějšího. Frobeniův a Jordanův kanonický tvar. Souvislosti spojitého a diskrétního popisu systému. Diskretizace spojitých systémů. Frekvenční rozbor vzorkování. Tvarovací členy. Modifikovaný diskrétní přenos. Stabilita. Kritéria stability lineárních spojitých systémů. Stabilita diskrétních systémů. Řiditelnost a dosažitelnost. Definice pojmů. Kritéria řiditelnosti a dosažitelnosti. Pozorovatelnost a rekonstruovatelnost. Metody identifikace systémů. Struktury systémů automatického řízení. Vlastnosti lineárních regulačních obvodů. Analýza regulačního obvodu. Dynamické vlastnosti lineárních spojitých regulátorů a jejich realizace. Dynamické vlastnosti lineárních diskrétních regulátorů a jejich realizace. 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. Integrální kritéria kvality regulace Analýza pomocí frekvenčních charakteristik. Metoda kořenového hodografu. Analýza spojitých regulačních obvodů ve stavovém prostoru. Cvičení: Příklady regulace. Příklady z Laplaceovy transformace. TEST č.1: Vnější popisy systémů. Příklady na řešení vnějšího popisu diskrétních systémů. TEST č.2: Vnitřní popisy systémů a stabilita. Projekty: Každý studen dostane zadány v průběhu semestru 3 samostatné práce, které zpracuje s využitím výpočetní techniky. Počítačové laboratoře: Příklady řešení vnějšího popisu spojitých systémů. Ověření vypočtených příkladů na počítači.Zadání písemné práce 1 pro modelování spoj. systémů. Modelování zadaných vnějších popisů systémů na osobním počítači (písemná práce 1). Příklady řešení vnějšího popisu diskrétních systémů. Ověření na počítači. Příklady řešení stavových rovnic spojitých systémů. Ověření na počítači. Zadání písemné úlohy 2 pro modelování spojitého systému ve stavovém prostoru na osobním počítači. Modelování zadaných úloh vnitřních popisů systémů na PC (písemná úloha 2). Příklady řešení stavových rovnic diskrétních systémů. Ověření příkladů na PC. Příklady numerického a grafického vyšetření stability soustav. Ověření příkladů na PC. Zadání písemné práce 3. Příklady numerického řešení řiditelnosti a dosažitelnosti. Ověření příkladů na PC. Příklady analýzy regulačního obvodu. Modelování regulačního obvodu na PC (písemná práce 3). Příklady na výpočet přenosů. Příklady na stanovení stability regulačního obvodu. Ověření stability na PC. Příklady na stanovení kvality regulace. Ověření příkladů na PC.

Podmínky absolvování předmětu

Kombinovaná 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 volitelný odborný 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 volitelný odborný 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