Detail předmětu

Řízení a regulace 2

FEKT-BPC-RR2Ak. rok: 2024/2025

Předmět se zaměřuje na analýzu chování a syntézu řízení pro složitější systémy, zejména nelineární. Během jeho studia je diskutována problematika stability nelineárních systémů, získání globálního představy o chování systému a návrh řídících algoritmů. Rovněž jsou objasněny základní možnosti návrhu regulátoru umožňujícího robustní řízení a identifikace parametrů řízeného systému.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. Ing. Pavel Václavek, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a měřicí techniky (UAMT)

Vstupní znalosti

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia. Je předpokládána znalost řízení lineárních systémů v rozsahu kurzu BPC-RR1 a modelování v rozsahu kurzu BPC-MOD.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

70 bodů závěrečná písemná zkouška
30 bodů projekty a minitesty na cvičeních
Podmínkou udělení zápočtu je získání alespoň 10 bodů ze cvičení a účast na cvičeních
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Učební cíle

Prohloubení znalostí z předmětu RR1. Seznámit studenty s metodami analýzy chování nelineárních dymanických systémů. Návrh a praktická realizace regulátorů pro řízení nelineárních systémů. Seznámení s možností návrhu lineárních regulátorů na základě linearizace a exaktní linearizace, reléové systémy a základní princip návrhu robustního regulátoru. Získaní základních znalostí identifikace parametrů řízených systémů.
Absolvent předmětu je schopen:
- analyzovat komplikovanější řídící systémy určené především pro řízení nelineárních soustav
- navrhovat řídicí struktury pro nelineární systémy
- ověřovat stabilitu nelineárních dynamických systémů
- navrhovat řízení nelineárních systémů s využitím linearizace
- navrhovat základní řídicí struktury založené na releové regulaci a klouzavém režimu

Základní literatura

ŠOLC, F.; VÁCLAVEK, P.; VAVŘÍN, P. Řízení a regulace II. Brno: VUT, 2004. s. 1 ( s.) (CS)

Doporučená literatura

Khalil, H.K.: Nonlinear Systems. Prentice Hall, 2001. (EN)
Kotek, Kubík,:Teorie automatického řízení II. (CS)
Razím, M., Štecha, J.: Nelineární systémy, ČVUT 1997 (CS)
Slotine, J., Weiping, L.: Applied Nonlinear Control. Pearson Education, 1990. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-AMT bakalářský 3 ročník, letní semestr, povinný
  • Program BIT bakalářský 3 ročník, letní semestr, volitelný
  • Program BIT bakalářský 3 ročník, letní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Pavel Václavek, Ph.D.

Osnova

1 Popis nelineárních systémů, základní nelinearity, linearizace
2 Stavová trajektorie nelineárních systémů, rovnovážné stavy
3 Typické stavové trajektorie systémů prvního a druhého řádu
4 Fázová trajektorie, určení času na fázové trajektorii, indexové teorémy existence mezního cyklu
5 Harmonická linearizace, metoda harmonické rovnováhy
6 Stabilita nelineárních systémů, možnosti pojetí stability nelineárních systémů
7 Ljapunovova metoda určení stability
8 Popovovo kritérium stability, věty o nestabilitě. Lineární řízení nelineárních systémů, wind-up jev.
9 Lineární řízení nelineárních systémů - gain scheduling, zpětnovazební linearizace
10 Reléové systémy - polohový servomechanismus, systémy s proměnnou strukturou. Řešitelnost soustavy nelineárních diferenciálních rovnic
11 Základy návrhu řízení v klouzavém režimu.
12 Identifikace dynamických systémů
13 Shrnutí a opakování

Cvičení odborného základu

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Pavel Václavek, Ph.D.

Osnova

1 Stavové trajektorie, metoda izoklin, linearizace
2 Výpočet ekvivalentního přenosu, harmonická rovnováha
3 Ljapunovova teorie stability
4 Popovovo kritérium stability. Řízení nelineárních systémů - linearizace, zpětnovazební linearizace
5 Releové regulátory
6 Řízení v klouzavém režimu
7 Shrnutí a opakování

Cvičení na počítači

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Pavel Václavek, Ph.D.

Osnova

1 Opakování RR1, stavový popis, diskrétní regulátory
2 Trajektorie nelineárního systému, mezní cyklus, rovnovážné stavy
3 Harmonická rovnováha, zjištění parametrů pro návrh regulátoru metodou Ziegler-Nichols pomocí reléové zpětné vazby
4 Windup-jev, praktické cvičení na BLDC motoru
5 Lineární řízení nelineárních systémů - linearizace (gain scheduling) a zpětnovazební linearizace
6 Řízení v klouzavém režimu, vliv aproximace reléové charakteristiky na průběh regulačního děje