455-0516/03 – Analýza regulačních systémů (ARS)
| Garantující katedra | Katedra měřicí a řídicí techniky | Kredity | 4 |
| Garant předmětu | prof. Ing. Vilém Srovnal, CSc. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Vilém Srovnal, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | | |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 2004/2005 | Rok zrušení | 2009/2010 |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | bakalářské |
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:
Tři samostatné teoretické úlohy na počítači.Forma odevzdání samostatných prací elektronickou formou, případně písemně - ve stanovených týdnech.
Obsah a forma jednotlivých hodnocených prací: Samostatné teoretické práce, protokoly obsahující dokumentaci provedeného modelování na počítači v laboratoři. Student musí být schopen podle předložené dokumentace reprodukovat úlohu na počítači.
Tři samostatné praktické úlohy. Forma odevzdání samostatných prací elektronickou formou, případně písemně -ve stanovených týdnech. Obsah a forma jednotlivých hodnocených prací: protokoly obsahující dokumentaci provedeného návrhu regulátoru pro danou laboratorní úlohu. Student musí být schopen podle předložené dokumentace vysvětlit a předvést úlohu v laboratoři.
Závěrečný zápočtový test - klasifikovaný zápočet
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 90 min.
Podmínky udělení zápočtu:
Hodnocení studia: Klasifikovaný zápočet - student je klasifikován na základě 3 samostatných teoretických úloh 0-15 bodů a tří praktických laboratorních úloh: 0-15 bodů.
Závěrečný zápočtový test: teoretická část 0-30 bodů, praktická část 0-40 bodů. Celkem je možno získat 0 - 100 bodů. Celkové hodnocení pro udělení klasifikovaného zápočtu 51 - 100 bodů dle studijního řádu.
E-learning
Další požadavky na studenta
Prerekvizity
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
Základní dynamické systémy - proporcionální, integrační, derivační, se setrvačností, systém 2. řádu, dopravní zpoždění.
Základní typy diskrétních systémů. Proporcionální člen. Sumační člen. Diferenční člen. Setrvačný člen. Kmitavý člen prvého a druhého řádu.
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 vícerozměrných systémů
Kritéria řiditelnosti, dosažitelnosti, pozorovatelnosti a rekonstruovatelnosti.
Metody identifikace systémů.Experimentální identifikace. Identifikace pomocí deterministických signálů. Identifikace pomocí stochastických signálů. Identifikace pomocí modelu.
Vlastnosti a popis spojitých zpětnovazebních obvodů. Stabilita, statická přesnost a kvalita regulace. Integrální kritéria kvality regulace
Analýza pomocí frekvenčních charakteristik. Metoda kořenového hodografu.Analýza spojitých a diskrétních regulačních obvodů ve stavovém prostoru.
Cvičení:
Seznámení s programem cvičení. Školení bezpečnosti práce. Příklady regulace. Příklady z Laplaceovy transformace.
Laboratoře:
Laboratorní úloha : Regulace teploty
Laboratorní úloha : Regulace otáček
Laboratorní úloha : Regulace pohonů
Laboratorní úloha : Kulička na tyči
Laboratorní úloha : Kulička na ploše
Laboratorní úloha : Magnetická levitace
Projekty:
Každý student dostane zadány v průběhu semestru 3 teoretické samostatné práce, které vypracuje s využitím výpočetní techniky.
Každý student vypracuje protokol ke 3 zadaným laboratorním úlohám.
Počítačové laboratoře:
Příklady řešení vnitřního popisu spojitých systémů. Ověření vypočtených příkladů na počítači.Zadání písemné práce 1 pro modelování spoj. systémů ve stavovém prostoru.
Příklady řešení stavových rovnic spojitých systémů. Ověření na počítači.
Příklady řešení stavových rovnic diskrétních systémů. Ověření na počítači.
Příklady numerického řešení řiditelnosti a dosažitelnosti. Stavový regulátor. Ověření příkladů na PC.
Příklady analýzy regulačního obvodu. Modelování regulačního obvodu na PC. Kvalita regulace, příklady na integrální kriterium a test aperiodicity. Ověření na PC.
Podmínky absolvování předmětu
Podmínky absolvování jsou definovány pouze pro konkrétní verzi předmětu a formu studia
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.