Řízení mechatronických soustav (FSI-RRM)

Akademický rok 2021/2022
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:
Lineární diferenciální rovnice, maticový počet, základy elektrotechniky, mechanika, elektrické servopohony
Obsah předmětu (anotace):
Teorie řízení lineárních diskrétních soustav, Z-transformace, přenosové funkce, zpětnovazební soustavy, stabilita zpětnovazebních soustav, navrhování číslicových regulátorů, diskrétní stavové řízení,diskrétní stavové řízení s pozorovatelem, diskrétní stavové řízení s kompenzací poruch, lineární kvadrarický regulátor, implementace diskrétních algoritmů v mikropočítači, příklady řízení mechatronických soustav (NC stroje, roboty).
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.
Způsob a kritéria hodnocení:

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu. 
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na cvičení je povinná.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 3 hod. nepovinná                  
    Laboratorní cvičení  13 × 3 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Úvod, dynamické soustavy, matematické modely
2. Stavový popis dynamických soustav, význam vlastních čísel matice A
3. Přenosové funkce, frekvenční přenos, přechodová funkce
4. Bloková schemata regulačníh soustav
5. Zpětnovazební soustavy, stabilita
6. Typy regulátorů
7. Navrhování regulátorů
8. Stavové zpětnovazební řízení
9. Stavové řázení s pozorovatelem
10. Číslicové řídicí systémy
11. Diskrétní teorie řízení, Z-transformace
12.Metodika navrhování číslicových regulátorů
13.Diskrétní stavové řízení
    Laboratorní cvičení Ve cvičení se předpokládá využití programu MATLAB
1. Analýza dynamických soustav mechanických a elektromechanických
2. Stavový popis, řešení stavových rovnic, modelováni v SIMULINKU
3. Odvození přenosových funkcí, frekvenční charakteristiky
4. Miniprojekt: pohon posuvu: blokové schema, analýza soustavy
5. Miniprojekt: návrh regulačních smyček rychlosti a polohy
6. Miniprojekt: simulace dynamických vlastností, interpolace v rovině
7. Řízení soustav s pružnou mechanickou vazbou, stavový regulátor
8. Řízení soustav s pružnou mechanickou vazbou, stavový regulátor s pozorovatelem
9. Návrh diskrétního PID regulátoru
10.Návrh diskrétního stavového regulátoru s pozorovatelem
11.Návrh diskrétního regulátoru typu "dead beat"
12.Struktury řízení mechatronických soustav, hardware, software
13.Zápočet
Literatura - základní:
1. Ogata, K.: Modern Control Engineering, Prentice Hall,1997
2. Philips, Ch. a j.: Digital Control System Analysis and Design, Prentice Hall, 1995
3. Zboray, L. a j.: Stavové riadenie el. pohonov, FEI KOšice, 1995
Literatura - doporučená:
1. Skalický, J.: Teorie řízení 1, skripta VUT FEKT, 2002
2. Vavřín, P.:: Teorie automatického řízení 1, skripta VUT FEI, 1991
3. Kotek, Z., a j.: Teorie automatického řízení spojitých lineárních systémů,ČVUT Praha, 1977
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-MET-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 2 Volitelný 2 1 L