Detail předmětu

Základy automatického řízení

FSI-VZRAk. rok: 2022/2023

Cílem kurzu je seznámit studenty s hlavními pojmy z automatizace a z řídicích systémů.
První část kurzu seznamuje s logickými řídicími systémy. Uvádí logické funkce, logické prvky a kombinační a sekvenční logické obvody. Samozřejmě včetně minimalizace logických funkcí zejména použitím Karnaughových map.
Druhá část kurzu obsahuje základní poznatky z lineárních spojitých řídicích systémů. Řeší problémy analýzy prostřednictvím impulsních a přechodových funkcí a frekvenčními metodami. Matematickým základem je Laplaceova transformace. Důležitou částí je základní teorie zpětnovazebních systémů včetně vyšetřování jejich stability, přesnosti a kvality regulace.
Třetí část kurzu zahrnuje základy diskrétního řízení. Matematickým základem je Z - transformace a diferenční rovnice. Základní popis systémů jsou impulsní a přechodová funkce. Otázky stability jsou řešeny např. bilineární transformací a PSD algoritmus číslicového regulátoru vychází ze Z - transformace.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. RNDr. Ing. Miloš Šeda, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a informatiky (ÚAI)

Výsledky učení předmětu

Schopnost analyzovat a navrhovat lineární spojité i diskrétní zpětnovazební regulační systémy. Studenti získají základní znalosti z automatizace, popisu a klasifikace řídících systémů a určení jejich charakteristik. Studenti budou schopni řešit problémy stabilty regulačních systémů.

Prerekvizity

Základní znalosti matematiky včetně řešení systému obyčejných diferenciálních rovnic. Základní znalosti fyziky (zejména dynamiky) a elektrotechniky.

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 automatického
řízení, počítačového modelování, teorie a algoritmizace řídících systémů.

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

Franklin, G.F., Powell, J.D. and Emami-Naeini, A.: Feedback Control of Dynamic Systems. Prentice-Hall, New Jersey, 2002. ISBN 0-13-098041-2.
Morris, K.: Introduction to Feedback Control. Academic Press, London, 2002. ISBN 0125076606.
Švarc, I., Matoušek, R., Šeda, M., Vítečková, M.: Automatické řízení. Akademické nakladatelství CERM, Brno, 2011. ISBN 978-80-214-4398-3.

Doporučená literatura

Raymond T. Stefani, Bahram Shahian, Clement J. Savant, Gene H. Hostetter: Design of Feedback Control Systems. Oxford University Press, 2001. ISBN-10: 0195142497
Švarc, I., Matoušek, R., Šeda, M., Vítečková, M.: Automatické řízení. Akademické nakladatelství CERM, Brno, 2011. ISBN 978-80-214-4398-3.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B-STR-P bakalářský

    specializace AIŘ , 2 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program B-VTE-P bakalářský 2 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program CŽV celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu

    obor CZV , 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Ivan Švarc, CSc.

Osnova

1. Úvod do automatizace, základy logického řízení.
2. Kombinační a sekvenční logické obvody, programovatelné automaty.
3. Vnější a vnitřní popis systému, Laplaceova transformace.
4. Charakteristiky v časové oblasti, bloková algebra, spojitý regulační obvod.
5. Frekvenční přenos a frekvenční charakteristiky, dělení regulačních členů
6. Stabilita regulačního obvodu, kritéria stability, přesnost regulace
7. Syntéza spojitého regulačního obvodu
8. Kritéria kvality regulace
9. Popis diskrétních systémů, Z-transformace, diskrétní charakteristiky v časové oblasti
10. Diskrétní regulační obvod, diskrétní frekvenční přenos a charakteristiky
11. Stabilita diskrétního regulačního obvodu, kritéria stability diskrétních regulačních obvodů
12. Syntéza diskrétního regulačního obvodu I
13. Syntéza diskrétního regulačního obvodu II

Laboratorní cvičení

8 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Mgr. Monika Dosoudilová, Ph.D.

Osnova

1. Logické řízení (Siemens LOGO!Soft, řízení kombinačního obvodu pomocí programovatelného automatu).
2. Logické řízení (řízení sekvenčního obvodu pomocí programovatelného automatu).
3. Spojité řízení (řízení regulačního obvodu stejnosměrným motorkem).
4. Spojité řízení (regulace tepelné soustavy).

Cvičení s počítačovou podporou

18 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Mgr. Monika Dosoudilová, Ph.D.

Osnova

1. Logické řízení (algebraická minimalizace logické funkce , slovní zadání, pravdivostní tabulka, minimalizace Karnaughovou mapou, bloková schémata).
2. Spojité lineární řízení (diferenciální rovnice, přenos, impulsní a přechodová funkce, impulsní a přechodová charakteristika, simulace v Matlabu-Simulink).
3. Spojité lineární řízení (frekvenční přenos, frekvenční charakteristika v komplexní rovině, frekvenční charakteristiky v logaritmických souřadnicích - simulace).
4. Spojité lineární řízení (bloková algebra, regulátory, regulační obvod - simulace).
5. Spojité lineární řízení (stabilita regulačního obvodu - simulace).
6. Spojité lineární řízení (syntéza regulačního obvodu - výpočet, simulace).
7. Diskrétní řízení (převod mezi spojitým a diskrétním systémem, charakteristiky diskrétních systémů - simulace).
8. Diskrétní řízení (diskrétní regulátor, stabilita diskrétního regulačního obvodu - simulace).
9. Zápočtová písemka, zápočet

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz