Detail předmětu
Základy automatické regulace
FSI-RREAk. rok: 2017/2018
Teorie řízení lineárních soustav, řízení v otevřené a uzavřené smyčce, matematické modely dynamických soustav, přenosové funkce, zpětnovazební soustavy, stabilita zpětnovazebních soustav, základní typy regulátorů P, I, PI, PD, PID,algoritmy navrhování regulátorů, přesnost regulace, frekvenční charakteristiky, prvky regulačních obvodů, akční členy, senzory, aplikace v mechatronice.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
5
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Řešit chování dynamických soustav v časové i frekvenční oblasti, naučit se navrhovat
zpětnovazební regulátory se zadaným chováním uzavřené smyčky,
aplikovat tyto poznatky na řízení polohových servomechanismů NC strojů a robotů
zpětnovazební regulátory se zadaným chováním uzavřené smyčky,
aplikovat tyto poznatky na řízení polohových servomechanismů NC strojů a robotů
Prerekvizity
Počítání s komplexními čísly, lineární diferenciální rovnice, Laplaceova transformace, maticový počet.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.
Způsob a kritéria hodnocení
Pro zápočet je vyžadováno vypracování příkladů ze cvičení.
Předpokládá se samostatné řešení s využitím programu MATLAB/SIMULINK
Zkouška je písemná
Předpokládá se samostatné řešení s využitím programu MATLAB/SIMULINK
Zkouška je písemná
Osnovy výuky
dynamických soustav - diferenciální rovnice, přenosová funkce, stavové rovnice - příklady
2. Přenosová funkce -Laplaceova transformace, frekvenční a přechodové charakteristiky, přenosové funkce základních členů
3. Bloková schémata regulačních soustav, algebra blokových schémat. Stavové modely dynamických soustav.Zpětnovazební soustavy, základní přenosy regulační smyčky, přesnost regulace.
test
4. Stabilita zpětnovazebních soustav - rozložení nul a pólů, Routh-Schureovo a Nyquistovo kritérium stability.Syntéza klasických regulátorů - metoda frekvenčních charakteristik, metody standardních přenosů.
5. Rozvětvené regulační obvody - kaskádní regulace, předkorekce, měření poruchy.Číslicová realizace klasických regulátorů - diskretizace PID regulačního algoritmu.
6. Základní členy regulačních soustav - blokové schéma elektrického pohonu ,snímače,motory-DC motor model,
7. Měniče-topologie,princip činnosti - modely, snímače elektrických i neelektrických veličin,OZ-základní zapojení. test
8. Mikroprocesor-typy,základní pojmy, port
9. Řízení v reálnem čase-přerušení
10. Periferie- AD,DA převodníky
11. Modulátor PWM,čítač test
12. Úvod do instrukční sady DSP,zlomková aritmetika
13. Algoritmus PID regulátoru test
2. Přenosová funkce -Laplaceova transformace, frekvenční a přechodové charakteristiky, přenosové funkce základních členů
3. Bloková schémata regulačních soustav, algebra blokových schémat. Stavové modely dynamických soustav.Zpětnovazební soustavy, základní přenosy regulační smyčky, přesnost regulace.
test
4. Stabilita zpětnovazebních soustav - rozložení nul a pólů, Routh-Schureovo a Nyquistovo kritérium stability.Syntéza klasických regulátorů - metoda frekvenčních charakteristik, metody standardních přenosů.
5. Rozvětvené regulační obvody - kaskádní regulace, předkorekce, měření poruchy.Číslicová realizace klasických regulátorů - diskretizace PID regulačního algoritmu.
6. Základní členy regulačních soustav - blokové schéma elektrického pohonu ,snímače,motory-DC motor model,
7. Měniče-topologie,princip činnosti - modely, snímače elektrických i neelektrických veličin,OZ-základní zapojení. test
8. Mikroprocesor-typy,základní pojmy, port
9. Řízení v reálnem čase-přerušení
10. Periferie- AD,DA převodníky
11. Modulátor PWM,čítač test
12. Úvod do instrukční sady DSP,zlomková aritmetika
13. Algoritmus PID regulátoru test
Učební cíle
Naučit studenty chápat souvislost mezi reálnou dynamickou soustavou, jejím matematickým popisem(modelem) a cílem řízení této soustavy zpětnovazebním regulátorem.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Účast na cvičení je povinná.
Základní literatura
Ogata, K.: System Dynamics
Prentice Hall 1992
Ogata, K.:Modern Control Engineering Prentice Hall, 1997
Ogata, K.:Modern Control Engineering Prentice Hall, 1997
Doporučená literatura
Skalický, Jiří: Teorie řízení 1 skripta VUT v Brně, FEKT, 2002
Vavřín, P.: Teorie automatického řízení skripta VUT v Brně, 1991
Vavřín, P.: Teorie automatického řízení skripta VUT v Brně, 1991
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
26 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
1. Úvod, dynamické soustavy, matematické modely
2. Stavový popis dynamických soustav,
3. Přenosové funkce, frekvenční přenos, přechodová funkce
4. Bloková schemata regulačníh soustav
5. Zpětnovazební soustavy, stabilita
6. Navrhování regulátorů, typy regulátorů
7. Stavové zpětnovazební řízení
8. Stavové zpětnovazební řízení s pozorovatelem
9. Číslicové řídicí systémy
10.Diskrétní teorie řízení, Z-transformace
11.Metodika navrhování číslicových regulátorů
12.Diskrétní stavové řízení
13.Diskrétní stavové řízení na konečný počet kroků
2. Stavový popis dynamických soustav,
3. Přenosové funkce, frekvenční přenos, přechodová funkce
4. Bloková schemata regulačníh soustav
5. Zpětnovazební soustavy, stabilita
6. Navrhování regulátorů, typy regulátorů
7. Stavové zpětnovazební řízení
8. Stavové zpětnovazební řízení s pozorovatelem
9. Číslicové řídicí systémy
10.Diskrétní teorie řízení, Z-transformace
11.Metodika navrhování číslicových regulátorů
12.Diskrétní stavové řízení
13.Diskrétní stavové řízení na konečný počet kroků
Cvičení
26 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Ve cvičení se předpokládá využití programu MATLAB
1. Úvod do Matlabu a Simulinku
2. Analýza dynamických soustav mechanických a elektromechanických
3. Stavový popis, řešení stavových rovnic, modelováni v SIMULINKU
4. Odvození přenosových funkcí, frekvenční charakteristiky
5. Typy přenosových funkcí, časová odezva na skok řízení
6. Miniprojekt: pohon posuvu: blokové schema, analýza soustavy
7. Miniprojekt: návrh regulačních smyček rychlosti a polohy
8. Miniprojekt: simulace dynamických vlastností, interpolace v rovině
9. Řízení soustav s pružnou mechanickou vazbou, stavový regulátor
10. Návrh diskrétního PID regulátoru
11.Návrh diskrétního stavového regulátoru s pozorovatelem
12.Návrh diskrétního stavového regulátoru typu 'dead-beat'
13.Struktury řízení mechatronických soustav, hardware, software
1. Úvod do Matlabu a Simulinku
2. Analýza dynamických soustav mechanických a elektromechanických
3. Stavový popis, řešení stavových rovnic, modelováni v SIMULINKU
4. Odvození přenosových funkcí, frekvenční charakteristiky
5. Typy přenosových funkcí, časová odezva na skok řízení
6. Miniprojekt: pohon posuvu: blokové schema, analýza soustavy
7. Miniprojekt: návrh regulačních smyček rychlosti a polohy
8. Miniprojekt: simulace dynamických vlastností, interpolace v rovině
9. Řízení soustav s pružnou mechanickou vazbou, stavový regulátor
10. Návrh diskrétního PID regulátoru
11.Návrh diskrétního stavového regulátoru s pozorovatelem
12.Návrh diskrétního stavového regulátoru typu 'dead-beat'
13.Struktury řízení mechatronických soustav, hardware, software
Elektronické učební texty