Detail předmětu

Teorie automatického řízení II

FSI-VA2Ak. rok: 2021/2022

V předmětu je prezentován úvod do moderní teorie řízení. Soustřeďujeme se na lineární časově invariantní systémy (LTI) bez zpoždění s obecným stupněm volnosti ve stavovém prostoru a na syntézu stavových řídicích členů. Výklad je demonstrován na příkladech z různých aplikačních oblastí. Syntéza řídicích systémů může být snadno provedena s použitím Matlab Control System Toolbox. Předmět završuje teorie nelineárních systémů a návrh jejich řízení.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. RNDr. Ing. Miloš Šeda, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a informatiky (ÚAI)

Výsledky učení předmětu

Orientovat se v základech moderní teorie řízení. Být schopen(a) volit a použít přiměřené způsoby návrhu stavového regulátoru pro řešení dané úlohy.

Prerekvizity

Orientovat se v základech klasické teorie řízení. Být schopen(a) volit a použít přiměřené způsoby návrhu PID regulátoru pro řešení dané úlohy.

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

Podmínky udělení zápočtu: Základní podmínkou pro udělení zápočtu je aktivní absolvování všech laboratorních cvičení a zpracování elaborátů podle pokynů učitele. Zkouška je písemná a ústní. V písemné části student shrnuje dvě základní témata která byla přednášena a řeší tři příklady. Ústní část zkoušky obsahuje diskuzi o těchto úlohách a možné doplňující otázky.

Učební cíle

Cílem předmětu je formulovat a získat základní poznatky z moderní teorie řízení. Poznatky upevnit pochopením souvislostí s různými způsoby syntézy stavového regulátoru. Způsoby návrhu si osvojit.

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

Účast na cvičení je povinná. Vedoucí cvičení provádějí průběžnou kontrolu přítomnosti studentů, jejich aktivity a základních znalostí. Neomluvená neúčast je důvodem k neudělení zápočtu. Jednorázovou neúčast je možno nahradit cvičením s jinou studijní skupinou v tomtéž týdnu nebo zadáním náhradních úloh, delší neúčast se nahrazuje písemným vypracováním náhradních úloh podle pokynů cvičícího.

Základní literatura

Dorf, R.C. and Bishop, R.H.: Modern Control Systems. Addison-Wesley, New York, 2010. (EN)
Ogata, K.: Modern Control Engineering. Prentice-Hall, New Jersey, 2009. (EN)
Schwarzenbach,J.-Gill,F.K.:System Modelling and Control, Butterworth-Heinemann, Oxford 2002, ISBN 0 340 54379 5 (EN)

Doporučená literatura

Bernard Friedland: Control System Design: An Introduction to State-Space Methods. Dover Publications, 2005. ISBN-10: 0486442780. (EN)
Donald E. Kirk: Optimal Control Theory: An Introduction. Dover Publications, 2004. ISBN-10: 0486434842. (EN)
Švarc, I., Matoušek, R., Šeda, M., Vítečková, M.: Automatizace-Automatické řízení, skriptum VUT FSI v Brně, CERM 2011. (CS)
Švarc,I.:Teorie automatického řízení, podpory FSI, www stránky 2003 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program N-AIŘ-P magisterský navazující 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Ing. Miloš Šeda, Ph.D.

Osnova

1. Reprezentace ve stavovém prostoru
2. Převody stavového modelu
3. Řiditelnost, pozorovatelnost a umístění pólů
4. Syntéza stavového řídicího systému
5. Stavový pozorovatel
6. Syntéza regulačního/řídicího systému s pozorovatelem
7. Kvadraticky optimální řídicí systémy
8. Systémy robustního řízení
9. Syntéza robustního řídicího členu
10. Popis nelineárního systému, typické nelinearity
11. Metoda stavové roviny
12. Metody linearizace, verifikace linearizovaného modelu
13. Syntéza řídicího systému

Laboratorní cvičení

8 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Tomáš Holoubek

Osnova

1. Měření vybraných nelinearit mechanických a elektrických zařízení.
2. Stavové řízení stejnosměrného motoru bez integrace.
3. Stavové řízení stejnosměrného motoru s integrací.
4. Zápočet

Cvičení s počítačovou podporou

18 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Tomáš Holoubek

Osnova

1. Příklady LTI technických soustav, reprezentace jednoduchých mechanických a elektrických soustav ve stavovém prostoru. Převody mezi vnitřním a vnějším popisem soustavy
2. Reprezentace složitějších mechanických a elektrických soustav ve stavovém prostoru s použitím MATLAB/Simulink
3. Řiditelnost a pozorovatelnost technických soustav ve stavovém prostoru, metoda umístění pólů s použitím MATLAB, příklady technických soustav
4. Syntéza ve stavovém prostoru, návrh stavového regulátoru
5. Návrh stavového regulátoru se stavovým pozorovatelem. Návrh stavového regulátoru s pozorovatelem a kompenzací poruchy
6. Návrh kvadraticky optimálního regulátoru
7. Návrh robustního řídícího členu
8. Modelování nelinearit soustavy, použití metody stavové roviny
9. Linearizace modelů, posouzení chování linearizovaného modelu. Návrh řídicího systému s linearizovaným modelem soustavy