Detail předmětu

Základy automatického řízení

FSI-VZRAk. rok: 2010/2011

Cílem kurzu je seznámit studenty s hlavními pojmy z automatizace a z řídicích systémů.
První část kurzu seznamuje s logickými řídicími systémy. Uvádí logické funkce, logické prvky a kombinační a sekvenční logické obvody. Samozřejmě včetně minimalizace logických funkcí zejména použitím Karnaughových map.
Druhá část kurzu obsahuje základní poznatky z lineárních spojitých řídicích systémů. Řeší problémy analýzy prostřednictvím impulsních a přechodových funkcí a frekvenčními metodami. Matematickým základem je Laplaceova transformace. Důležitou částí je základní teorie zpětnovazebních systémů včetně vyšetřování jejich stability, přesnosti a kvality regulace.
Třetí část kurzu zahrnuje základy diskrétního řízení. Matematickým základem je Z - transformace a diferenční rovnice. Základní popis systémů jsou impulsní a přechodová funkce. Otázky stability jsou řešeny např. bilineární transformací a PSD algoritmus číslicového regulátoru vychází ze Z - transformace.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. RNDr. Ing. Miloš Šeda, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a informatiky (ÚAI)

Výsledky učení předmětu

...Schopnost analyzovat a navrhovat lineární spojité i diskrétní zpětnovazební regulační systémy. Studenti získají základní znalosti z automatizace, popisu a klasifikace řídících systémů a určení jejich charakteristik. Studenti budou schopni řešit problémy stabilty regulačních systémů.

Prerekvizity

...Základní znalosti matematiky včetně řešení systému obyčejných diferenciálních rovnic. Základní znalosti fyziky (zejména dynamiky) a elektrotechniky.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

...Podmínky udělení zápočtu: Základní podmínkou pro udělení zápočtu je aktivní absolvování všech laboratorních cvičení a zpracování elaborátů podle pokynů učitele. Zkouška je písemná a ústní. V písemné části student shrnuje dvě základní témata která byla přednášena a řeší tři příklady. Ústní část zkoušky obsahuje diskuzi o těchto úlohách a možné doplňující otázky.

Učební cíle

...Cíl předmětu: Cílem předmětu je formulovat a získat základní poznatky z automatického
řízení, počítačového modelování, teorie a algoritmizace řídících systémů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

...Účast na cvičení je povinná. Vedoucí cvičení provádějí průběžnou kontrolu přítomnosti studentů, jejich aktivity a základních znalostí. Neomluvená neúčast je důvodem k neudělení zápočtu. Jednorázovou neúčast je možno nahradit cvičením s jinou studijní skupinou v tomtéž týdnu nebo zadáním náhradních úloh, delší neúčast se nahrazuje písemným vypracováním náhradních úloh podle pokynů cvičícího.

Základní literatura

Franklin, G.F., Powell, J.D. and Emami-Naeini, A.: Feedback Control of Dynamic Systems. Prentice-Hall, New Jersey, 2002. ISBN 0-13-098041-2.
Morris, K.: Introduction to Feedback Control. Academic Press, London, 2002. ISBN 0125076606.
Švarc, I., Matoušek, R., Šeda, M., Vítečková, M.: Automatické řízení. Akademické nakladatelství CERM, Brno, 2011. ISBN 978-80-214-4398-3.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B3S-P bakalářský

    obor B-AIŘ , 2 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Olga Davidová, Ph.D.

Osnova

1. Logické řízení (algebraická minimalizace logické funkce, bloková schémata, seznámení se Siemens LOGO!Soft).
2. Logické řízení (slovní zadání, pravdivostní tabulka, minimalizace Karnaughovou mapou, kombinační logické obvody - simulace).
3. Logické řízení (sekvenční logické obvody – simulace).
4. Spojité lineární řízení (diferenciální rovnice, přenos, impulsní a přechodová funkce, impulsní a přechodová charakteristika, simulace v LabVIEW+MathScript).
5. Spojité lineární řízení (frekvenční přenos, frekvenční charakteristika v komplexní rovině, frekvenční charakteristiky v logaritmických souřadnicích, simulace).
6. Spojité lineární řízení (bloková algebra, regulátory, simulace).
7. Spojité lineární řízení (regulační obvod, stabilita regulačního obvodu, simulace).
8. Spojité lineární řízení (přesnost regulace, kvalita regulace, simulace).
9. Spojité lineární řízení (Ziegler-Nicholsova metoda, početní a simulační verze).
10. Diskrétní řízení (převod mezi spojitým a diskrétním systémem, charakteristiky diskrétních systémů).
11. Diskrétní řízení (diskrétní regulátor, stabilita diskrétního regulačního obvodu).
12. Zápočtová písemka.
13. Zápočet, oprava zápočtové písemky.

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Olga Davidová, Ph.D.

Osnova

1. Úvod do automatizace. Logické řízení, logické funkce, pravidla Booleovy algebry, vyjádření Booleovských funkcí, minimalizace pravidly Booleovy algebry a Karnaughovou mapou.
2. NAND, NOR, kombinační logické obvody, sekvenční logické obvody, programovatelné automaty.
3. Spojitý regulační obvod, princip regulace, druhy regulace, Laplaceova transformace, vnější a vnitřní popis.
4. Diferenciální rovnice, přenos, impulsní funkce a charakteristika, přechodová funkce a charakteristika, dělení regulačních členů.
5. Frekvenční přenos, frekvenční charakteristiky v komplexní rovině a v logaritmických souřadnicích, póly a nuly, dopravní zpoždění.
6. Bloková algebra, regulátory.
7. Regulační obvod, charakteristická rovnice, stabilita regulačního obvodu, algebraická kritéria stability.
8. Frekvenční kritéria stability, přesnost regulace.
9. Kvalita regulace, Ziegler-Nicholsova metoda, seřízení regulátorů podle přechodové charakteristiky regulované soustavy, syntéza regulačního obvodu.
10. Diskrétní regulační obvod, vzorkovač, tvarovač, Z-transformace, diferenční rovnice.
11. Z-přenos, diskrétní impulsní funkce a charakteristika, diskrétní přechodová funkce a charakteristika, frekvenční přenos, frekvenční charakteristika v komplexní rovině.
12. Bloková algebra diskrétních systémů, číslicové regulátory (polohový a přírůstkový algoritmus), stabilita diskrétního regulačního obvodu (obecná podmínka).
13. Kritéria stability diskrétních regulačních obvodů.