Detail předmětu

Řízení mechatronických soustav

FSI-RRMAk. rok: 2021/2022

Teorie řízení lineárních diskrétních soustav, Z-transformace, přenosové funkce, zpětnovazební soustavy, stabilita zpětnovazebních soustav, navrhování číslicových regulátorů, diskrétní stavové řízení,diskrétní stavové řízení s pozorovatelem, diskrétní stavové řízení s kompenzací poruch, lineární kvadrarický regulátor, implementace diskrétních algoritmů v mikropočítači, příklady řízení mechatronických soustav (NC stroje, roboty).

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

2

Garant předmětu

doc. Ing. Pavel Vorel, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky (ÚMTMB)

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

Prerekvizity

Lineární diferenciální rovnice, maticový počet, základy elektrotechniky, mechanika, elektrické servopohony

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.

Způsob a kritéria hodnocení

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

Osnovy výuky

1. Nelineární dynamické systémy
2. Linearizace modelu. Řešení na počítači.
3. Metody návrhu regulátorů
4. Stavová regulace s pozorovatelem. LQR regulátory.
5. Diskretní řízení a počítačová realizace
6. Stavový model synchronního a asynchronního motoru. Vektorové řízení.
7. Adaptivní řízení
8. Adaptivní regulátor s referenčním modelem
9. Metoda fázové roviny.
10. Reléové regulátory
11. Regulátory v klouzavém režimu.
12. Metoda harmonické linearizace.
13. Fuzzy regulace
 

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.: Modern Control Engineering, Prentice Hall,1997
Philips, Ch. a j.: Digital Control System Analysis and Design, Prentice Hall, 1995
Zboray, L. a j.: Stavové riadenie el. pohonov, FEI KOšice, 1995

Doporučená literatura

Kotek, Z., a j.: Teorie automatického řízení spojitých lineárních systémů,ČVUT Praha, 1977
Skalický, J.: Teorie řízení 1, skripta VUT FEKT, 2002
Vavřín, P.:: Teorie automatického řízení 1, skripta VUT FEI, 1991

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-MET-P magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Pavel Vorel, Ph.D.

Osnova

1. Úvod, dynamické soustavy, matematické modely
2. Stavový popis dynamických soustav, význam vlastních čísel matice A
3. Přenosové funkce, frekvenční přenos, přechodová funkce
4. Bloková schemata regulačníh soustav
5. Zpětnovazební soustavy, stabilita
6. Typy regulátorů
7. Navrhování regulátorů
8. Stavové zpětnovazební řízení
9. Stavové řázení s pozorovatelem
10. Číslicové řídicí systémy
11. Diskrétní teorie řízení, Z-transformace
12.Metodika navrhování číslicových regulátorů
13.Diskrétní stavové řízení

Laboratorní cvičení

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Pavel Vorel, Ph.D.

Osnova

Ve cvičení se předpokládá využití programu MATLAB
1. Analýza dynamických soustav mechanických a elektromechanických
2. Stavový popis, řešení stavových rovnic, modelováni v SIMULINKU
3. Odvození přenosových funkcí, frekvenční charakteristiky
4. Miniprojekt: pohon posuvu: blokové schema, analýza soustavy
5. Miniprojekt: návrh regulačních smyček rychlosti a polohy
6. Miniprojekt: simulace dynamických vlastností, interpolace v rovině
7. Řízení soustav s pružnou mechanickou vazbou, stavový regulátor
8. Řízení soustav s pružnou mechanickou vazbou, stavový regulátor s pozorovatelem
9. Návrh diskrétního PID regulátoru
10.Návrh diskrétního stavového regulátoru s pozorovatelem
11.Návrh diskrétního regulátoru typu "dead beat"
12.Struktury řízení mechatronických soustav, hardware, software
13.Zápočet