Základy automatické regulace (FSI-RRE)

Akademický rok 2019/2020
Garant: doc. Ing. Pavel Vorel, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚMTMB všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Naučit studenty chápat souvislost mezi reálnou dynamickou soustavou, jejím matematickým popisem(modelem) a cílem řízení této soustavy zpětnovazebním regulátorem.
Výstupy studia a kompetence:
Řešit chování dynamických soustav v časové i frekvenční oblasti, naučit se navrhovat
zpětnovazební regulátory se zadaným chováním uzavřené smyčky,
aplikovat tyto poznatky na řízení polohových servomechanismů NC strojů a robotů
Prerekvizity:
Počítání s komplexními čísly, lineární diferenciální rovnice, Laplaceova transformace, maticový počet.
Obsah předmětu (anotace):
Teorie řízení lineárních soustav, řízení v otevřené a uzavřené smyčce, matematické modely dynamických soustav, přenosové funkce, zpětnovazební soustavy, stabilita zpětnovazebních soustav, základní typy regulátorů P, I, PI, PD, PID,algoritmy navrhování regulátorů, přesnost regulace, frekvenční charakteristiky, prvky regulačních obvodů, akční členy, senzory, aplikace v mechatronice.
Metody vyučování:
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:
Pro zápočet je vyžadováno vypracování příkladů ze cvičení.
Předpokládá se samostatné řešení s využitím programu MATLAB/SIMULINK
Zkouška je písemná
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na cvičení je povinná.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Úvod, dynamické soustavy, matematické modely
2. Stavový popis dynamických soustav,
3. Přenosové funkce, frekvenční přenos, přechodová funkce
4. Bloková schemata regulačníh soustav
5. Zpětnovazební soustavy, stabilita
6. Navrhování regulátorů, typy regulátorů
7. Stavové zpětnovazební řízení
8. Stavové zpětnovazební řízení s pozorovatelem
9. Číslicové řídicí systémy
10. Diskrétní teorie řízení, Z-transformace
11. Metodika navrhování číslicových regulátorů
12. Diskrétní stavové řízení
13. Diskrétní stavové řízení na konečný počet kroků
    Cvičení Ve cvičení se předpokládá využití programu MATLAB
1. Úvod do Matlabu a Simulinku
2. Analýza dynamických soustav mechanických a elektromechanických
3. Stavový popis, řešení stavových rovnic, modelováni v SIMULINKU
4. Odvození přenosových funkcí, frekvenční charakteristiky
5. Typy přenosových funkcí, časová odezva na skok řízení
6. Miniprojekt: pohon posuvu: blokové schema, analýza soustavy
7. Miniprojekt: návrh regulačních smyček rychlosti a polohy
8. Miniprojekt: simulace dynamických vlastností, interpolace v rovině
9. Řízení soustav s pružnou mechanickou vazbou, stavový regulátor
10. Návrh diskrétního PID regulátoru
11. Návrh diskrétního stavového regulátoru s pozorovatelem
12. Návrh diskrétního stavového regulátoru typu 'dead-beat'
13. Struktury řízení mechatronických soustav, hardware, software
Literatura - základní:
3. Ogata, K.: System Dynamics Prentice Hall 1992
4. Ogata, K.:Modern Control Engineering Prentice Hall, 1997
Literatura - doporučená:
1. Skalický, Jiří: Teorie řízení 1 skripta VUT v Brně, FEKT, 2002
2. Vavřín, P.: Teorie automatického řízení skripta VUT v Brně, 1991
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
B3A-P prezenční studium B-MET Mechatronika -- zá,zk 5 Povinný 1 2 L