Detail předmětu

Řízení a regulace 1

FEKT-BRR1Ak. rok: 2013/2014

Základní pojmy v teorii řízení. Řízení v otevřené smyčce a se zpětnou vazbou. Jednoduché regulátory reléového a proporcionálního typu(spojité i diskrétní). Metody popisu, analýzy a syntézy regulačních obvodů. Vyhodnocování kvality regulačního děje. Stabilita systémů se zpětnou vazbou. Ustálené a dynamické odchylky. Metoda kořenového hodografu. PID regulátory. Hlavní typy rozvětvených obvodů. Číslicové regulátory PSD. Vícerozměrové regulační obvody

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. Ing. Petr Blaha, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a měřicí techniky (UAMT)

Výsledky učení předmětu

Schopnost aplikovat měřící a řídící systémy. Navrhovat, používat, seřizovat a udržovat systémy aplikované informatiky zejména v průmyslových technologiích.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia a matematiky v rozsahu povinných kurzů.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT. Podklady k přednáškám a ke cvičení jsou pro studenty dostupné z webových stránek předmětu. Student odevzdává jeden samostatný projekt.

Způsob a kritéria hodnocení

Na základě aktivit ve cvičeních a laboratořích - max.30 bodů
Písemná závěrečná zkouška - max 70 bodů

Osnovy výuky

1. Úvod. Definice ovládání, řízení a regulace (řízení bez a se zpětnou vazbou). Základní veličiny a přenosy. Praktické příklady: dynamo s cizím buzením, servomechanismus, regulace teploty.
2. Regulované soustavy. Identifikace a aproximace.
3. Standardní přenosy ve zpětn.řízení. Ustálené hodnoty proměnných. Standardní struktury regulačních obvodů, charakteristický polynom. Vliv diskretizace (bloková schémata).
4. Stabilita obvodů se zp. vazbou. Stabilita diskrétních a diskretizovaných systémů. Nyquistovo kriterium stability. Opakování (respektive aplikace algebraických kriterií na zpětnovazební regulační obvody), Nyquistovo frekvenční kriterium.
5. Proporcionální regulace. Integrační regulátor. PID regulace. Vše v časové oblasti, tj. podle překmitu a doby trvání přech. děje.
6. Metoda geometrického místa kořenů (g.m.k.). Integrální kriteria kvality regulace.
7. Návrh regulátoru pomocí standardního tvaru frekvenční charakteristiky otevřeného obvodu. Metoda optimálního modulu.
8. Metoda požadovaného rozložení pólů uzavřeného obvodu, metoda standardních tvarů charakteristického polynomu, metoda optimálního časového průběhu, metoda Zieglera-Nicholse.
9. Speciality diskrétních obvodů. Náhrada vzorkovače s tvarovačem.
10. Návrh regulátoru na konečný regulační děj.
11. Rozvětvené obvody: s pomocnou řídící veličinou, akční veličinou, s měřením poruchy, s modelem (zejména pro soustavy s dopravním zpožděním).
12. Vícerozměrové řídící systémy. Autonomnost, invariantnost.

Učební cíle

Používat,sestavovat a seřizovat jednodušší systémy přímého i zpětnovazebního řízení.

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

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

Blaha, P., Vavřín, P.: Řízení a regulace I. Základy regulace lineárních systémů - spojité a diskrétní. Elektronické skriptum VUT. (CS)
Distefano, J. J., Stubberud, A. R. and Williams, I. J.: Feedback and Control Systems. McGraw-Hill Companies, 1994. (EN)
Kubík,Kotek,Štecha:Teorie řízení, SNTL 1984. (CS)
Vavřín:Teorie řízení 1,VUT 1991 (CS)
Vavřín,Zelina:Automatické řízení počítačem,SNTL 1982 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-B bakalářský

    obor B-EST , 2 ročník, letní semestr, volitelný mimooborový
    obor B-AMT , 2 ročník, letní semestr, povinný
    obor B-MET , 2 ročník, letní semestr, volitelný mimooborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Blaha, Ph.D.

Osnova

Úvod.Základní pojmy.Příklady přímého a zpětnovazebního řízení.
Reléové regulátory dynamických soustav.
Regulace na konstantní hodnotu, servomechanismy,programová regulace.
Popis dynamických systémů. Vstup výstupní relace.
Stavový popis.
Stabilita lineárních zpětnovazebních systémů.
Analýza statických a dynamických vlastností regulačních obvodů.
Metoda kořenového hodografu.
Regulátory typu P a I.
Složené regulátory, PD,PI a PID.
Diskrétní regulace.Vzorkování a tvarování.
Diskrétní PSD regulátory.
Rozvětvené systémy.

Cvičení odborného základu

10 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Blaha, Ph.D.

Osnova

Bloková algebra. Standardní přenosy ve zpětnovazebních regulačních obvodech.
Výpočet ustálených odchylek. Integrální kriteria jakosti regulace.
Výpočet stability algebraickými a frekvenčními metodami.
Návrh PID regulátoru pro standardní dynamickou soustavu.
Zápočet.

Cvičení na počítači

8 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Miloslav Richter, Ph.D.

Osnova

Použití Matlab-Simulinku pro modelování a simulaci dynamických systémů.
Simulace reléové, proporcionální a PID regulace.
Analyza a syntéza ve frekvenční oblasti
Metoda kořenového hodografu.

Laboratorní cvičení

8 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Blaha, Ph.D.

Osnova

Demonstrační ukázky průmyslových regulací.
Sestavení spojitého regulačního obvodu s PID regulátorem.
Realizace PSD regulátoru s mkroprocesorem.
Použití diskrétního regulátoru (PSD a dead-bead řízení).