Detail předmětu

Řízené dynamické soustavy

FSI-RDOAk. rok: 2012/2013

Tento předmět se zabývá počítačovým modelováním dynamiky soustav tuhých těles. Přímo tak rozšiřuje znalosti a dovednosti z předchozího studia Mechaniky. Vlastní řešení soustavy ODE probíhá jednak v Matlabu a také v Simulinku. Zde je možné dynamickou mechanickou soustavu jednoduše doplnit o zpětnovazební řízení a modelovat její chování. Mimo to jsou probrány vybrané problémy simulačního modelování dynamiky, především otázka tření a kontaktních vazeb.
Teoretické poznatky jsou v laboratorním cvičení demonstrovány na konkrétních reálných modelech řízených z prostředí Simulink.
Při práci s laboratorními úlohami jsou využívány moderní prostředky pro rychlý návrh řídicích algoritmů včetně programovatelných hradlových polí (FPGA).

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

Garant předmětu

doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky (ÚMTMB)

Výsledky učení předmětu

Studenti získají znalosti a dovednosti z následujících oblastí:
- teorie dynamických systémů
- matematické modely prvků systémů
- lineární dynamické systémy a jejich analýza
- modelování v prostředí Matlab/Simulink
- modelování řízených soustav
- praktická zkušenost s řízením reálné soustavy pomocí I/O karty z prostředí Matlab/Simulink a mikrokontroléru PIC
- základy zpracování signálů a programování FPGA

Prerekvizity

Vektorová algebra. Maticová algebra. Matematika a fyzika v rozsahu předchozího studia.

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

Předmět je hodnocen na základě aktivní účasti ve cvičení a semestrálního projektu.

Učební cíle

Studenti se seznámí s modelováním dynamiky mechanických, elektromechanických a řízených systémů na počítači.

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

Kontrola výuky se provádí na cvičení. Studenti vypracují semestrální projekt.

Doporučená literatura

Valášek M. a kol.: Mechatronika, Vydavatelství ČVUT Praha, 1995

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B3A-P bakalářský

    obor B-MET , 3 ročník, letní semestr, povinný

  • Program M2I-P magisterský navazující

    obor M-KSI , 2 ročník, letní semestr, volitelný (nepovinný)

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D.

Osnova

1. Úvod, motivace, příklady
2. Dynamický systém se spojitým časem
3. Řešení obyčejné diferenciální rovnice v Matlabu
4. Řešení obyčejné diferenciální rovnice v Simulinku
5. Použití Maple pro sestavení pohybových rovnic mechanických systémů
6. Modelávání rázu, tření a kontaktu v mechanice soustav tuhých těles
7. Stavové modely lineárních soustav, linearizace
8. Řízení linearizovaných soustav, Metodika ověřování modelu řízené soustavy s nelineárním modelem
9. Úvod do Rapid Control Prototyping, použití RT Toolboxu, karty MF 624, PIC Target
10. Generování C kódu, výpočty s pevnou desetinnou čárkou
11. FPGA – úvod do programování a aplikace
12. Automatické generování kódu pro FPGA ze Simulinku
13. Prezentace výsledků semestrálních projektů

Cvičení s počítačovou podporou

6 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D.

Osnova

1. Úvod do Matlabu a Simulinku
2.-3. Modelování dynamiky lineárního oscilátoru