Detail předmětu

Teorie automatického řízení I

FSI-VA1Ak. rok: 2023/2024

V předmětu je prezentován úvod do klasické teorie řízení. Soustřeďujeme se na lineární časově invariantní systémy (LTI) bez zpoždění s jedním stupněm volnosti v přenosovém tvaru a na syntézu PID regulátorů. Výklad je demonstrován na příkladech z různých aplikačních oblastí. Syntéza řídicích systémů může být snadno provedena s použitím Matlab Control System Toolbox

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. RNDr. Ing. Miloš Šeda, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a informatiky (ÚAI)

Vstupní znalosti

Znalost základních principů a pojmů z oblasti automatizace, znalosti matematického základu (diferenciální a integrální počet, diferenciální rovnice), schopnost práce se systémem Matlab.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

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.
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.

Učební cíle

Cílem předmětu je formulovat a získat základní poznatky z klasické teorie řízení. Poznatky upevnit pochopením souvislostí s různými způsoby syntézy PID regulátoru. Způsoby návrhu si osvojit.
Orientovat se v základech klasické teorie řízení. Být schopen(a) volit a použít přiměřené způsoby návrhu PID regulátoru pro řešení dané úlohy.

Základní literatura

Franklin, G.F., Powell, J.D. and Emami-Naeini, A.: Feedback Control of Dynamic Systems. Prentice-Hall, New Jersey, 2009. (EN)
Ogata,K.: Modern Control Engineering, Prentice Hall , fourth edition, New Jersey 2002, ISBN 0-13-043245-8 (EN)
Schwarzenbach,J.-Gill,F.K.: System Modelling and Control, Butterwoth Heinemann, third edition, Oxford 2002, ISBN 0-340-54379-5 (EN)
Stefani, R.T., Shanian, B., Savant, C.L. and Hostetter, G.H.: Design of Feedback Control Systems. Oxford University Press, 2002. (EN)

Doporučená literatura

Bernard Friedland: Control System Design: An Introduction to State-Space Methods. Dover Publications, 2005. (EN)
Morris, K.: Introduction to Feedback Control. Academic Press, London, 2002. (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 fakulty 2003. (CS)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

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

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Ivan Švarc, CSc.

Osnova

1. Spojité vs. diskrétní systémy/modely. Stabilita.
2. Příklady modelů z různých aplikačních oblastí.
3. Analytické sestavení přenosového modelu.
4. Úvod do identifikace přenosového modelu.
5. Kvalita regulace. Syntéza řídicího systému metodou Root-Locus.
6. Kompenzace fázového zpoždění a předstihu.
7. Pravidla ladění PID regulátorů metodou Ziegler–Nichols.
8. Syntéza PID regulátorů z frekvenční odezvy.
9. Syntéza PID regulátorů výpočtovou optimalizací.
10. Modifikace struktur PID.
11. Řízení se dvěma stupni volnosti.
12. Zlepšení odezvy umístěním nul.
13. Detailnější diskuse diskrétních modelů.

Laboratorní cvičení

8 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Tomáš Holoubek

Osnova

1. Dvoupolohová regulace teploty.
2. Regulace výšky vodního sloupce v nádrži.
3. Řízení stejnosměrného motoru.
4. Zápočet

Cvičení s počítačovou podporou

18 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Tomáš Holoubek

Osnova

1. Spojité a diskrétní veličiny, modely
2. Příklady spojitých a diskrétních modelů
3. Přenosové modely technických soustav a a jejich parametry
4. Metody identifikací technických soustav
5. Návrh PID regulátoru metodou Root-Locus, příklady použití metod kompenzací fázového zpoždění a předstihu.
6. Návrh parametrů regulátoru metodou Ziegler-Nichols, návrh parametrů regulátoru s využitím frekvenční odezvy
7. Ladění parametrů regulátoru pomocí optimalizačních metod
8. Používané struktury PID regulátorů
9. Příklady návrh a použití regulátoru s dvěma stupni volnosti

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz