Akademický rok 2021/2022 |
Garant: | prof. RNDr. Ing. Miloš Šeda, Ph.D. | |||
Garantující pracoviště: | ÚAI | |||
Jazyk výuky: | čeština | |||
Cíle předmětu: | ||||
Cílem předmětu je formulovat a získat základní poznatky z automatického řízení, počítačového modelování, teorie a algoritmizace řídících systémů. |
||||
Výstupy studia a kompetence: | ||||
Schopnost analyzovat a navrhovat lineární spojité i diskrétní zpětnovazební regulační systémy. Studenti získají základní znalosti z automatizace, popisu a klasifikace řídících systémů a určení jejich charakteristik. Studenti budou schopni řešit problémy stabilty regulačních systémů. | ||||
Prerekvizity: | ||||
Základní znalosti matematiky včetně řešení systému obyčejných diferenciálních rovnic. Základní znalosti fyziky (zejména dynamiky) a elektrotechniky. | ||||
Obsah předmětu (anotace): | ||||
Cílem kurzu je seznámit studenty s hlavními pojmy z automatizace a z řídicích systémů. První část kurzu seznamuje s logickými řídicími systémy. Uvádí logické funkce, logické prvky a kombinační a sekvenční logické obvody. Samozřejmě včetně minimalizace logických funkcí zejména použitím Karnaughových map. Druhá část kurzu obsahuje základní poznatky z lineárních spojitých řídicích systémů. Řeší problémy analýzy prostřednictvím impulsních a přechodových funkcí a frekvenčními metodami. Matematickým základem je Laplaceova transformace. Důležitou částí je základní teorie zpětnovazebních systémů včetně vyšetřování jejich stability, přesnosti a kvality regulace. Třetí část kurzu zahrnuje základy diskrétního řízení. Matematickým základem je Z - transformace a diferenční rovnice. Základní popis systémů jsou impulsní a přechodová funkce. Otázky stability jsou řešeny např. bilineární transformací a PSD algoritmus číslicového regulátoru vychází ze Z - transformace. |
||||
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. Výuka je doplněna laboratorním cvičením. | ||||
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: | ||||
Přednáška | 13 × 2 hod. | nepovinná | ||
Laboratorní cvičení | 2 × 2 hod. | povinná | ||
Cvičení s počítačovou podporou | 11 × 2 hod. | povinná | ||
Osnova: | ||||
Přednáška | 1. Úvod do automatizace. Logické řízení, logické funkce, pravidla Booleovy algebry, vyjádření Booleovských funkcí, minimalizace pravidly Booleovy algebry a Karnaughovou mapou. 2. NAND, NOR, kombinační logické obvody, sekvenční logické obvody, programovatelné automaty. 3. Spojitý regulační obvod, princip regulace, vnější a vnitřní popis, Laplaceova transformace, diferenciální rovnice, přenos. 4. Impulsní funkce a charakteristika, přechodová funkce a charakteristika, dělení regulačních členů. 5. Frekvenční přenos, frekvenční charakteristiky v komplexní rovině a v logaritmických souřadnicích, póly a nuly, bloková algebra. 6. Regulátory, regulační obvod, charakteristická rovnice (stabilita), Ziegler-Nicholsova metoda (simulační verze). 7. Stabilita regulačního obvodu (nutná a obecná podmínka), algebraická kritéria stability. 8. Frekvenční kritéria stability, přesnost regulace. 9. Kvalita regulace, Ziegler-Nicholsova metoda (početní verze), seřízení regulátorů podle přechodové charakteristiky regulované soustavy, dopravní zpoždění, syntéza regulačního obvodu. 10. Diskrétní regulační obvod, vzorkovač, tvarovač, Z-transformace, diferenční rovnice. 11. Z-přenos, diskrétní impulsní funkce a charakteristika, diskrétní přechodová funkce a charakteristika, frekvenční přenos, frekvenční charakteristika v komplexní rovině. 12. Bloková algebra diskrétních systémů, číslicové regulátory (polohový a přírůstkový algoritmus), stabilita diskrétního regulačního obvodu (obecná podmínka). 13. Kritéria stability diskrétních regulačních obvodů. |
|||
Laboratorní cvičení | 8. Laboratorní cvičení (laboratoř programovatelných automatů, laboratoř elektrických prostředků). 9. Laboratorní cvičení (laboratoř programovatelných automatů, laboratoř elektrických prostředků). |
|||
Cvičení s počítačovou podporou | 1. Logické řízení (algebraická minimalizace logické funkce, bloková schémata, seznámení se Siemens LOGO!Soft). 2. Logické řízení (slovní zadání, pravdivostní tabulka, minimalizace Karnaughovou mapou, kombinační logické obvody - simulace). 3. Logické řízení (sekvenční logické obvody – simulace). 4. Spojité lineární řízení (diferenciální rovnice, přenos, impulsní a přechodová funkce, impulsní a přechodová charakteristika, simulace v LabVIEW+MathScript). 5. Spojité lineární řízení (frekvenční přenos, frevenční charakteristika v komplexní rovině, frekvenční charakteristiky v logaritmických souřadnicích, simulace). 6. Spojité lineární řízení (bloková algebra, regulátory, simulace). 7. Spojité lineární řízení (regulační obvod, stabilita regulačního obvodu, simulační verze Ziegler-Nicholsovy metody, simulace). 10. Spojité lineární řízení (početní verze Ziegler-Nicholsovy metody, kritéria stability regulačního obvodu, simulace). 11. Spojité lineární řízení (přesnost regulace, kvalita regulace, simulace). 12. Zápočtová písemka. 13. Zápočet, oprava zápočtové písemky. |
|||
Literatura - základní: | ||||
1. Dorf,R.C.-Bishop,R.H.: Modern Control Systems,Addison-Wesley Publishing Company, New York 1995, ISBN 0-201-845559-8 | ||||
2. Kuo,B.C.: Automatic Control Systems,Prentice-Hall International Editions, Sixth Edition, New Jersey 1991, ISBN 0-13-053505-2 | ||||
3. Ogata,K.: Modern Control Engineering, Prentice Hall, fourth edition, New Jersey 2002, ISBN 0-13-043245-8 | ||||
4. Franklin, G.F., Powell, J.D. and Emami-Naeini, A.: Feedback Control of Dynamic Systems. Prentice-Hall, New Jersey, 2002. ISBN 0-13-098041-2. | ||||
5. Švarc, I., Matoušek, R., Šeda, M., Vítečková, M.: Automatizace-Automatické řízení, skriptum VUT FSI v Brně, CERM 2011. | ||||
6. Morris, K.: Introduction to Feedback Control. Academic Press, London, 2002. ISBN 0125076606. | ||||
Literatura - doporučená: | ||||
1. Švarc, I., Matoušek, R., Šeda, M., Vítečková, M.: Automatizace-Automatické řízení, skriptum VUT FSI v Brně, CERM 2011. | ||||
2. Raymond T. Stefani, Bahram Shahian, Clement J. Savant, Gene H. Hostetter: Design of Feedback Control Systems. Oxford University Press, 2001. ISBN-10: 0195142497 | ||||
3. Švarc,I.: Teorie automatického řízení, podpory FSI, www stránky fakulty 2003 |
Zařazení předmětu ve studijních programech: | |||||||||
Program | Forma | Obor | Spec. | Typ ukončení | Kredity | Povinnost | St. | Roč. | Semestr |
B-MET-P | prezenční studium | --- bez specializace | -- | zá,zk | 5 | Povinný | 1 | 2 | Z |
Vysoké učení technické v Brně
Fakulta strojního inženýrství
Technická 2896/2,
616 69 Brno
IČ 00216305
DIČ CZ00216305
+420 541 141 111
+420 726 811 111 – GSM O2
+420 604 071 111 – GSM T-mobile