Detail předmětu

Mikropočítačové řízení elektrických pohonů

FEKT-MKC-MRPAk. rok: 2020/2021

V předmětu jsou probírány moderní mikroprocesorové obvody pro řízení elektrických pohonů a způsob jejich použití v elektrických pohonech se zpětnovazební regulací. Pro demonstraci problematiky je v laboratorních cvičeních požíván digitální signálový procesor Motorola DSP56800. V laboratorních cvičeních studenti samostatně pracují s mikroprocesorovým vývojovým systémem. Jsou realizovány jednoduché úlohy pro seznámení s architekturou a periferiemi mikroprocesorových obvodů pro elektrické pohony (architektura DSP, A/D převodník, generátor pulsní-šířkové modulace, časovače, atd.) a dále jsou realizovány algoritmy regulační smyčky na reálném laboratorním pohonu (PS regulátor, dolní propust).

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

Ing. Ivo Pazdera, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav výkonové elektrotechniky a elektroniky (UVEE)

Výsledky učení předmětu

Písemnou a ústní zkouškou se ověřuje, že absolvent předmětu je schopen:
- popsat a vysvětlit blokové schéma HW elektrického pohonu s tranzistorovým měničem
- popsat dopředné a zpětné vazby v elektrickém pohonu pro jeho řízení, vysvětlit požadavky na fyzickou realizaci a popsat běžné typy snímačů elektrických a mechanických veličin a jejich připojení do číslicového řídicího systému a zpracování jejich signálů.
- Vysvětlit základní rozdíly mezi řízením mikroprocesory s pevnou a plovoucí řádovou čárkou. Vysvětlit strategie reprezentace veličin a parametrů v pevné řádové čárce.
- Popsat požadavky na mikroprocesory pro řízení elektrických pohonů z hlediska periferií. Popsat principy a funkce klíčových periferií mikroprocesorů (PWM, ADC, Čítače)
- Vysvětlit matematické popisy funkčních bloků regulačních schémat (filtry, regulátory, aproximace funkčních závislostí, transformace komplexního prostorového vektoru, algoritmy DC a AC 3-fázové PWM)

Na laboratorních cvičeních se studenti naučí a formou hodnocených individuálních projektů se ověřuje schopnost:
- realizovat programové funkce jednotlivých funkčních bloků regulačních schémat řízení elektrických pohonů
- provést nastavení periferií, realizovat měření analogových signálů
- realizovat a nastavit regulační smyčky stejnosměrného pohonu

Prerekvizity

Z oblasti aplikované matematiky by měl být student schopen:
- aplikovat operátorový počet ve spojitém i diskrétním čase
- aplikovat diferenční rovnice
- aplikovat vektorový počet
Student, který si zapíše předmět, by měl být schopen:
- vysvětlit principy tranzistorových měničů
- vysvětlit metody řízení stejnosměrných a střídavých strojů
- aplikovat programovací jazyk C
- používat vývojové nástroje mikroprocesorových aplikací
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „pracovníka znalého pro samostatnou činnost“ dle Vyhl. 50/1978 Sb., kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky, cvičení na počítači a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle).

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Osnovy výuky

- HW elektrického pohonu
- Vazby, sensory, zpracování signálů senzorů
- Mikroprocesory, zlomková aritmetika, assemblerovské funkce
- Periferie
- Implementace rgulátorů
- Implementace funkčních závislostí
- Implemetace DC a trojfázových PWM
- Implementace regulace DC pohonu
- Implentace řízení BLDC motoru

Učební cíle

Úvod do moderního číslicového řízení pohonů.

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

Povinná jsou laboratorní cvičení

Základní literatura

Klíma B., Stupka R.;Mikroprocesorová technika v elektrických pohonech; Elektronický text FEKT VUT v Brně (CS)

Doporučená literatura

Freescale Inc. ; DSP56800E 16-Bit Digital Signal Processor Core (EN)
Freescale Inc.; DSP56800E_Quick_Start User’s Manual Targeting Freescale 56F8xxx Platform (EN)
Freescale Inc.; 56F8000 Peripherial reference manual (EN)
Freescale Inc.; 56F83xx Motor Control Library Reference Manual Rev. 2.0, 04/2005 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MKC-SVE magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Ivo Pazdera, Ph.D.

Osnova

Číslicové řídící jednotky,základní moduly,činnost.
Mikroprocesory, jednočipové mikropočítače.
Mikrokontroléry Intel MCS-96.
Architektura obvodů I80C196KA,KB,KC,KR,MC
V/V systém, přerušovací systém.
A/Č převodník, HSIO, čítače/časovače
Instrukční soubor MCS-96
Assembler,direktivy,Linker96.
Šířkově-pulsní modulace,řízení tranzistorového měniče.
Inkrementální čidlo,měření otáček a polohy,resolver.
Oddělení obvodů,řízení krokových motorů.
Synchronizace procesoru se sítí,řízení usměrňovače.
Jiné metody řízeni:Transputery,signálové procesory,Xilinx.

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Ivo Pazdera, Ph.D.

Osnova

Úvod,bezpečnostní předpisy,seznámení s pracovištěm.
Mikroprocesorový vývojový systém.
Laboratorní mikropočítač TEMS196LAB,modul PERIF96.
Program MON96LAB.exe,procvičení příkazů.
Editor,Assembler96,řízení běhu programu.
Elementární příklady I.
Elementární příklady II.
Řízení usměrňovace,řízení řádkového zobrazovače.
Řízení krokového motoru,řízení dvojice motorů.
Měření otáček a polohy čidlem IRC
Řízení tranzistorového měniče.
HSIO,šířkově pulsní modulace,řízení ss motorku.
Komunikace řídících jednotek,dálkové řízení pohonu.