Elektrické servopohony (FSI-GES-K)

Akademický rok 2022/2023
Garant: Ing. Rostislav Huzlík, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚVSSR všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu Elektrické servopohony je seznámit studenty se současným stavem a možnostmi, které poskytuje technika elektrických pohonů pro aplikace ve výrobních strojích a zařízeních. Úkolem předmětu je dosažení základních znalostí na takové úrovni, aby studenti byli schopni aplikovat výše uvedená zařízení a jejich komponenty ve své profesi a orientovat se v široké tržní nabídce jednotlivých výrobců.
Výstupy studia a kompetence:
Předmět Elektrické servomechanizmy umožňuje studentům získat znalosti, které jsou nutné pro návrh a optimální nastavení pohonů výrobních strojů a zařízení podle technické dokumentace výrobce pohonů, řídících systémů a ostatních nezbytných komponent. Studenti rovněž získají praktické dovednosti, nutné pro obsluhu a diagnostiku jednoduchých poruch elektrických servomechanizmů.
Prerekvizity:
Základy dynamiky mechanizmů, základy teorie lineárních systémů řízení, základní charakteristiky snímačů polohy, rychlosti a proudu, matematické modely elektrických strojů.
Obsah předmětu (anotace):
Předmět seznamuje studenty se základní problematikou elektrických servopohonů a jejich úloze v pohonech výrobních strojů a zařízení. Jedná se o definování základních požadavků na statické a dynamické vlastnosti servomechanizmů, výklad principů činnosti nejdůležitějších komponent elektrických servomechanizmů, vysvětlení metodiky návrhu nejužívanějších zpětnovazebních obvodů (polohová smyčka, rychlostní zpětná vazba, proudová zpětná vazba, polohový servomechanizmus s podřízenou proudovou a rychlostní smyčkou, dynamická poddajnost polohové smyčky, komunikace mezi číslicovým řídicím systémem a pohony stroje) a popis interakce se setrvačnou zátěží u servomechanizmů.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny.
Dle možností budou pro studenty organizovány přednášky odborníků z praxe a exkurze do firem zabývajících se činnostmi souvisejícími s obsahem předmětu.
Způsob a kritéria hodnocení:
Hodnocení předmětu se skládá ze zkoušky a zápočtu.
Zápočet je udělen za vypracování předloženého zadání.
Zkouška je kombinovaná, má písemnou a ústní část.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Náplní předmětu jsou pouze přednášky. Zameškaná výuka se proto nenahrazuje.
Typ (způsob) výuky:
    Konzultace v kombinovaném studiu  1 × 17 hod. povinná                  
    Konzultace  1 × 35 hod. nepovinná                  
Osnova:
    Konzultace v kombinovaném studiu 1. Regulátory, aplikace základů lineárních regulačních obvodů v elektrických servomechanizmech.
2. Metodika navrhování servopohonů, základní statické a dynamické vlastnosti a požadavky na servopohony pracovních strojů.
3. Typy servomechanizmů, rychlostní zpětná vazba, proudová zpětná vazba.
4. Jednoduchá polohová smyčka, polohový servomechanizmus s podřízenou proudovou a rychlostní smyčkou.
5. Dynamická poddajnost polohové smyčky, kritéria kvality pohonů.
6. Pravidla ladění regulátorů servopohonů.
7. Řízení pohonů se stejnosměrnými motory, EC motory a krokovými motory.
8. Řízení pohonů se synchronními a asynchronními motory.
9. Řízení polohy – interpolace, rozběhové křivky
10. Nelinearity, kompenzace parazitních vlastností servopohonů (tření, cogging apod.)
11. Pohony se synchronizovanými motory.
12. Vlastnosti řídících systémů servopohonů.
13. Pokročilé metody řízení (stavová regulátory apod.).
    Konzultace 1. Možnosti popisu systému pomocí přenosových funkcí
2. Návrh a simulace PID regulátoru pro obecnou aplikaci
3. Návrh a simulace PID regulátoru pro obecnou aplikaci
4. Simulace komponentů elektrického servopohonu v Simulinku
5. Simulace komponentů elektrického servopohonu v Simulinku
6. Simulace komponentů elektrického servopohonu v Simulinku pomocí knihoven - elektromechanické soustavy.
7. Simulace regulace pohonu se stejnosměrným motorem.
8. Simulace regulace servopohonu se synchronním motorem.
9. Simulace pohonu s interpolací a rozběhovými křivkami.
10. Praktická ukázka regulace stejnosměrného pohonu.
11. Praktická ukázka regulace střídavého servopohonu
12. Simulace regulace servopohonu s asynchronním motorem
13. Zápočet
Literatura - základní:
1. Vas, P.: Electrical Macines and Drives. Oxford, Clarendon Press 1992
2. Leonhard, W.: Control of Electrical Drives. Berlin, Springer 1996
3. Pavelka, J, Čeřovský, Z., Javůrek, J.: Elekrické pohony. Praha, ČVUT 2001
Literatura - doporučená:
1. Skalický, J.: Elekrické servopohony. Brno, VUT 1999
2. Souček, P.: Pohony výrobních zařízení . Servomechanizmy. Praha, ČVUT 1997
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
N-VSR-K kombinované studium --- bez specializace -- zá,zk 5 Povinný 2 2 L