455-0536/01 – Kybernetika (KYB)
Garantující katedra | Katedra měřicí a řídicí techniky | Kredity | 6 |
Garant předmětu | prof. Ing. Vilém Srovnal, CSc. | Garant verze předmětu | prof. Ing. Vilém Srovnal, CSc. |
Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
Ročník | 2 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
Rok zavedení | 2005/2006 | 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 bakalářského studia základní informace z oblasti kybernetiky.
- Zejména z oblasti teorie dynamických soustav a automatického řízení.
- Posluchači budou schopni prakticky provést analýzu a syntézu jednoduchých lineárních a nelineárních regulačních obvodů.
- Budou využívat výpočetní techniku a simulační systém Matlab a Simulink.
- Budou schopni pochopit základní principy optimálních a adaptivních regulačních obvodů.
Vyučovací metody
Přednášky
Individuální konzultace
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Projekt
Anotace
- Budou vysvětleny základní pojmy z kybernetiky a to zejména vlastnosti řídicích systémů.
- Posluchači se seznámí s problematikou popisu spojitých a diskrétních lineárních dynamických systémů.
- Dále se seznámí s vlastnostmi jako je stabilita, statická přesnost a kvalita regulace.
- Dále se posluchači seznámí se základními metodami návrhu regulátorů na základě požadovaných vlastností regulačních obvodů.
- Stručně se seznámí také s problematikou nelineárních regulačních obvodů a s optimálními a adaptivními řídicími systémy.
Povinná literatura:
Srovnal,V: Kybernetika. Sylaby na WWW stránkách FEI, 2008
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Průběžná kontrola studia:
Jeden test kontroly a dvě samostatné úlohy v laboratoři nebo jedna rozsáhlejší úloha. K samostatným laboratorním úlohám studenti zpracují protokoly obsahující dokumentaci provedené úlohy buď jako modelování na počítači nebo řízení na fyzikálním modelu v laboratoři. Student musí být schopen podle předložené dokumentace reprodukovat úlohu v laboratoři.
Podmínky udělení zápočtu:
Zápočet - student je klasifikován na základě testu, za 0-15 bodů, a 2 samostatných úloh 0-10 bodů nebo samostatného projektu za 0-20 bodů. Podmínkou udělení zápočtu je dosažení min. 10 bodů , max. lze získat 35 bodů.
E-learning
Další požadavky na studenta
Prerekvizity
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
Základní pojmy z oblasti kybernetiky a řídicích systémů. Příklady regulace. Struktury systémů automatického řízení. Dynamické systémy.
Analýza spojitého lineárního systému. Popisy spojitých dynamických systémů. Bloková schémata a modelování spojitých dynamických systémů. Základní typy spojitých systémů a jejich vlastnosti.
Analýza diskrétního lineárního systému. Popisy diskrétních dynamických systémů. Bloková schémata a modelování diskrétních dynamických systémů. Základní typy diskrétních systémů a jejich vlastnosti.
Diskretizace spojitých systémů. Frekvenční rozbor vzorkování. Tvarovací členy.
Stabilita. Stabilita 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 jednoduchých spojitých regulačních obvodů. Metody syntézy regulačních obvodů.
Syntéza jednoduchých regulačních obvodů se vzorkováním. Návrh číslicových korekčních členů, podle požadovaných vlastností přenosu řízení a poruchy.
Základní vlastnosti nelineární řídicí systémy. Nelineární prvkyZákladní problematika stability nelineárních systémů.
Základní pojmy z optimálních řídicích systémů. Kritérium optimality. Statická a dynamická optimalizace.
Základní pojmy z adaptivních řídicích systémů. Struktura adaptivního systému. Princip adaptivní identifikace a řízení s modelem.
Laboratoře:
Příklady laboratorních regulačních úloh s demonstrací principu zpětnovazebního řízení.
Laboratorní úloha na popis fyzikálního modelu pomocí stavových rovnic spojitých systémů. Ověření popisu na PC.
Laboratorní úloha na popis fyzikálního modelu pomocí diskrétních stavových rovnic. Ověření modelu na PC.
Laboratorní úloha s návrhem PID regulátoru, řešení na PC ve spojení s fyzikálním modelem.
Laboratorní úloha s návrhem diskrétního PSD regulátoru, řešení na PC ve spojení s fyzikálním modelem.
Laboratorní úloha s návrhem nelineárního regulátoru, řešení na PC ve spojení s fyzikálním modelem.
Laboratorní úloha s optimálním regulátorem a fyzikálním modelem.
Laboratorní úloha s adaptivním regulátorem a fyzikálním modelem.
Projekty:
Každý student dostane zadány v průběhu semestru 2 samostatné práce, které zpracuje s využitím výpočetní techniky v laboratoři.
Počítačové laboratoře:
Modelování spojitých systémů na počítači a rozbor frekvenčních a časových charakteristik. Zadání písemné práce 1 pro modelování spojitých a diskrétních systémů na počítači.
Modelování diskrétních systémů na počítači a rozbor časových charakteristik..
Modelování zadaných úloh vnitřních popisů systémů na počítači.
Modelování regulačních obvodů se spojitým regulátorem na počítači a rozbor frekvenčních a časových charakteristik a stability.
Modelování regulačních obvodů se diskrétním regulátorem na počítači a rozbor časových charakteristik a stability. Zadání písemné práce 2 pro modelování regulačního obvodu s PID regulátorem na počítači.
Zápočtový test.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky