Detail předmětu

Úvod do kybernetiky

FEKT-BPC-UKBAk. rok: 2024/2025

Úvod do technické kybernetiky.
Druhy fyzikálních signálů a možnosti jejich popisu.
Význam derivace/integrace z pohledu signálů a základy modelování.
Definice systému, druhy systémů a jejich vlastnosti (linearita, časová invariance, kauzalita, apod.).
Systémy – vstupy/výstupy, způsoby popisu systémů (vnitřní/vnější), akumulátory energie a řád systému, příklady a ukázka jednoduchých systémů.
Základní struktury systémů (sériové, paralelní a antiparalelní spojení), pojem kladná/záporná zpětná vazba.
Stabilita systémů, využití zpětné vazby, základní princip regulace, základní typy regulátorů.
Možnosti a typy řízení.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

3

Garant předmětu

Ing. Miroslav Jirgl, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a měřicí techniky (UAMT)

Vstupní znalosti

Znalosti matematiky, fyziky a elektrotechniky na úrovni 1. ročníku Bc. studia

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Semestrální projekt.
Závěrečný test.

Pro získání zápočtu je nutné odevzdat a obhájit semestrální projekt a u závěrečného testu získat minimálně 60 % bodů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.  

Učební cíle

Cílem předmětu je poskytnout studentům přehled a vysvětlení základních pojmů a principů používaných v automatizaci a kybernetice. Cílem je rovněž na praktických příkladech demonstrovat typy a vlastnosti základních systémů a signálů zejména v časové oblasti a připravit tak studenty na navazující předmět Signály a systémy. Předmět si dále klade za cíl vysvětlit souvislosti mezi pojmy signál a systém a znalostmi získanými v předchozích/dalších kurzech.
Absolvent předmětu je schopen:
- matematicky popsat jednoduché signály,
- definovat pojem systém a jeho základní vlastnosti (linearita, časová invariance, kauzalita, apod.),
- rozlišovat mezi různými typy systémů a jejich strukturami,
- vysvětlit pojmy stabilita, řád systému a zpětná vazba,
- popsat princip regulace a vyjmenovat základní typy regulátorů,
- modelovat a simulovat jednodušší systémy v prostředí MATLAB/Simulink.

Základní literatura

ROMPORTL Jan. Kapitoly z historie kybernetiky. Plzeň: Západočeská univerzita v Plzni 2013. 81 s. ISBN 978-80-261-0184-0 (CS)
ŠVARC, Ivan. Základy automatizace. Elektronické skriptum, Brno 2002. (CS)

Doporučená literatura

NOVIKOV D.A. Cybernetics: From Past to Future. – Heidelberg: Springer, 2016. – 107 p. ISBN 978-3319273969 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-AMT bakalářský 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

16 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Miroslav Jirgl, Ph.D.

Osnova

1. Úvod do technické kybernetiky.
2. Pojem „signál“ – definice, druhy fyzikálních signálů a jejich vlastnosti, A/D a D/A převod. Matematický popis základních druhů signálů. 
3. Význam derivace a integrace z pohledu signálů. Signálové toky a základy modelování. Pojem „systém“ – definice a druhy systémů a jejich vlastnosti (linearita, časová invariance, kauzalita, apod.).
4. Statické a dynamické systémy. Stav systému, energie systému, akumulátory energie a řád systému. Stabilita systému. Příklady a ukázka jednoduchých systémů, analogie s RLC systémy.
5. Pojem „řízení“ – definice, druhy řízení, řízení z pohledu technické kybernetiky, příklady řízení.
6. Základní typy řízených soustav (procesů) a jejich vlastnosti, příklady reálných soustav.
7. Využití zpětné vazby a princip regulace. Základní typy regulátorů (PID, on-off, a další) a jejich použití.
8. Shrnutí a opakování učiva, ukázky reálné implementace řízení.

Cvičení na počítači

10 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Miroslav Jirgl, Ph.D.

Osnova

9. Úvod do prostředí MATLAB/Simulink
10. Implementace jednoduchého modelu v prostředí Simulink.
11. Modelování a simulace základních systémů.
12. Ukázka implementace řízení.
13. Závěrečný test.