Detail předmětu

Řízení a regulace 1

FEKT-BPC-RR1Ak. rok: 2021/2022

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. Metody návrhu PID regulátorů. Hlavní typy rozvětvených obvodů. Číslicové regulátory PSD. Vícerozměrové regulační obvody.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

7

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, typy regulovaných soustav.
2. Regulátory, základní složky a vlastnosti.
3. Analýza zpětnovazebního obvodu. Typy přenosů ve zpětnovazebním řízení a jejich vlastnosti. Ustálené regulační odchylky.
4. Dynamické vlastnosti regulačních obvodů. Integrální kritéria kvality regulace.
5. Stabilita zpětnovazebních systémů, použití algebraických kritérií, Nyquistovo kritérium stability.
6. Metoda kořenového hodografu.
7. Analýza pomocí frekvenčních charakteristik. Zásoba stability ve fázi, v amplitudě, v modulu.
8. Syntéza regulátorů ve frekvenční oblasti. Metoda standardního tvaru frekvenční charakteristiky otevřené smyčky.
9. Metoda optimálního modulu, metoda optimálního časového průběhu, metoda Zieglera-Nicholse.
10. Metoda požadovaného rozložení pólů uzavřeného obvodu, metoda standardních tvarů charakteristického polynomu.
11. Syntéza diskrétních regulátorů. Přechod od spojitého PID k diskrétnímu PSD.
12. Rozvětvené regulační obvody. Obvod s pomocnou regulovanou veličinou, s pomocnou akční veličinou, s měřením poruchy a s modelem regulované soustavy (kompenzace dopravního zpoždění).
13. Vícerozměrné regulační obvody, autonomnost, invariantnost. Opakování.

Učební cíle

Používat, sestavovat a seřizovat 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.: Řízení a regulace I: Sbírka příkladů. Elektronické skriptum VUT, pp.1-30, 2020. (CS)
Blaha, P., Vavřín, P.: Řízení a regulace I: Základy regulace lineárních systémů - spojité a diskrétní. Elektronické skriptum VUT, pp. 1-214, 2019. (CS)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-AMT bakalářský 3 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program IT-BC-3 bakalářský

    obor BIT , 3 ročník, zimní semestr, volitelný

  • Program BIT bakalářský 3 ročník, zimní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Blaha, Ph.D.

Osnova

1. Úvod, typy regulovaných soustav.
2. Regulátory, základní složky a vlastnosti.
3. Analýza zpětnovazebního obvodu. Typy přenosů ve zpětnovazebním řízení a jejich vlastnosti. Ustálené regulační odchylky.
4. Dynamické vlastnosti regulačních obvodů. Integrální kritéria kvality regulace.
5. Stabilita zpětnovazebních systémů, použití algebraických kritérií, Nyquistovo kritérium stability.
6. Metoda kořenového hodografu.
7. Analýza pomocí frekvenčních charakteristik. Zásoba stability ve fázi, v amplitudě, v modulu.
8. Syntéza regulátorů ve frekvenční oblasti. Metoda standardního tvaru frekvenční charakteristiky otevřené smyčky.
9. Metoda optimálního modulu, metoda optimálního časového průběhu, metoda Zieglera-Nicholse.
10. Metoda požadovaného rozložení pólů uzavřeného obvodu, metoda standardních tvarů charakteristického polynomu.
11. Syntéza diskrétních regulátorů. Přechod od spojitého PID k diskrétnímu PSD.
12. Rozvětvené regulační obvody. Obvod s pomocnou regulovanou veličinou, s pomocnou akční veličinou, s měřením poruchy a s modelem regulované soustavy (kompenzace dopravního zpoždění).
13. Vícerozměrné regulační obvody, autonomnost, invariantnost. Opakování.

Cvičení odborného základu

14 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jakub Dokoupil, Ph.D.
Ing. Dominik Friml
doc. Ing. Petr Blaha, Ph.D.

Osnova

1. Základní články, stabilita, bloková algebra. Formáty zápisu dynamických systémů – spojité a diskrétní.
2. Přenosy v regulačních obvodech. Limitní věty. Požadavky na typ regulátoru – ustálené odchylky (řízení a poruchy).
3. Stabilita uzavřené smyčky – Nyquistovo kritérium stability. Analýza a syntéza metodou kořenového hodografu.
4. Návrh regulátoru pomocí metody Ziegler-Nicholse.
5. Návrh regulátorů pomocí metody optimálního modulu. Návrh regulátorů ve frekvenčních charakteristikách.
6. PSD regulátor, diskretizace spojitých regulátorů. Vícerozměrné soustavy, návrh regulátorů.

Cvičení na počítači

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Miloslav Richter, Ph.D.

Osnova

1. Úvod, MATLAB, funkce z Control System Toolbox-u a Simulink.
2. Vliv zpětné vazby a parametrů regulátoru na kvalitu řízení.
3. Integrální kritéria jako metrika pro ohodnocení kvality řízení - IAE, ISE, ITAE, MSE. Optimální návrh regulátoru.
4. Návrh parametrů regulátoru metodou Ziegler-Nicholse. Sisotool v programu MATLAB.
5. Návrh regulátoru podle požadovaného průběhu frekvenční charakteristiky otevřené smyčky. PSD regulátor.
6. Diskrétní regulátor na konečný přechodný děj.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz