Teorie automatického řízení II (FSI-VA2-K)

Akademický rok 2021/2022
Garant: prof. RNDr. Ing. Miloš Šeda, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚAI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je formulovat a získat základní poznatky z moderní teorie řízení. Poznatky upevnit pochopením souvislostí s různými způsoby syntézy stavového regulátoru. Způsoby návrhu si osvojit.
Výstupy studia a kompetence:
Orientovat se v základech moderní teorie řízení. Být schopen(a) volit a použít přiměřené způsoby návrhu stavového regulátoru pro řešení dané úlohy.
Prerekvizity:
Orientovat se v základech klasické teorie řízení. Být schopen(a) volit a použít přiměřené způsoby návrhu PID regulátoru pro řešení dané úlohy.
Obsah předmětu (anotace):
V předmětu je prezentován úvod do moderní teorie řízení. Soustřeďujeme se na lineární časově invariantní systémy (LTI) bez zpoždění s obecným stupněm volnosti ve stavovém prostoru a na syntézu stavových řídicích členů. Výklad je demonstrován na příkladech z různých aplikačních oblastí. Syntéza řídicích systémů může být snadno provedena s použitím Matlab Control System Toolbox. Předmět završuje teorie nelineárních systémů a návrh jejich řízení.
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:
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.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
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.
Typ (způsob) výuky:
    Konzultace v kombinovaném studiu  1 × 19 hod. povinná                  
    Konzultace  1 × 43 hod. nepovinná                  
    Laboratorní cvičení  1 × 3 hod. povinná                  
Osnova:
    Konzultace v kombinovaném studiu 1. Reprezentace ve stavovém prostoru
2. Převody stavového modelu
3. Řiditelnost, pozorovatelnost a umístění pólů
4. Syntéza stavového řídicího systému
5. Stavový pozorovatel
6. Syntéza regulačního/řídicího systému s pozorovatelem
7. Kvadraticky optimální řídicí systémy
8. Systémy robustního řízení
9. Syntéza robustního řídicího členu
10. Popis nelineárního systému, typické nelinearity
11. Metoda stavové roviny
12. Metody linearizace, verifikace linearizovaného modelu
13. Syntéza řídicího systému
    Konzultace 1. Příklady LTI technických soustav, reprezentace jednoduchých mechanických a elektrických soustav ve stavovém prostoru. Převody mezi vnitřním a vnějším popisem soustavy
2. Reprezentace složitějších mechanických a elektrických soustav ve stavovém prostoru s použitím MATLAB/Simulink
3. Řiditelnost a pozorovatelnost technických soustav ve stavovém prostoru, metoda umístění pólů s použitím MATLAB, příklady technických soustav
4. Syntéza ve stavovém prostoru, návrh stavového regulátoru
5. Návrh stavového regulátoru se stavovým pozorovatelem. Návrh stavového regulátoru s pozorovatelem a kompenzací poruchy
6. Návrh kvadraticky optimálního regulátoru
7. Návrh robustního řídícího členu
8. Modelování nelinearit soustavy, použití metody stavové roviny
9. Linearizace modelů, posouzení chování linearizovaného modelu. Návrh řídicího systému s linearizovaným modelem soustavy
    Laboratorní cvičení 1. Měření vybraných nelinearit mechanických a elektrických zařízení.
2. Stavové řízení stejnosměrného motoru bez integrace.
3. Stavové řízení stejnosměrného motoru s integrací.
4. Zápočet
Literatura - základní:
1. Vegte, V.D.J.: Feedback Control Systems, Prentice-Hall, New Jersey 1990, ISBN 0-13-313651-5
2. Levine, W.S. (1996) : The Control Handbook, CRC Press, Inc., Boca Raton, Florida 1996 , ISBN 0-8493-8570-9
3. Schwarzenbach,J.-Gill,F.K.:Syatem Modelling and Control, Butterworth-Heinemann, Oxford 2002, ISBN 0 340 54379 5
Literatura - doporučená:
1. Švarc,I.:: Automatizace-Automatické řízení, skriptim VUT FSI Brno, CERM 2002, ISBN 80-214-2087-1
2. Švarc,I.:Teorie automatického řízení, podpory FSI, www stránky 2003
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-AIŘ-K kombinované studium --- bez specializace -- zá,zk 6 Povinný 2 1 L