Detail předmětu

Pohonové soustavy

FSI-RPOAk. rok: 2013/2014

Kurs je zaměřen na problémy analýzy modelování a simulace pohonů.
Pohony jsou chápány jako interaktivní systémy, obsahující řadu systémů různé fyzikální podstaty - základní mechanický, elektrický nebo hydraulický, pneumatický a také elektronický - řídící.
Obsahem kurzu jsou také moderní metody řízení a identifikace systémů s použitím nástrojů Matlab/Simulink a jejich toolboxů.
V předmětu se studenti seznámí také s použitím FPGA pro zpracování signálu a řízení reálných pohonových soustav. V rámci laboratorních cvičení budou pracovat s vývojovými kity.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky (ÚMTMB)

Výsledky učení předmětu

Pochopení práce interaktivních TS.
Seznámení s problematikou jejich simulace a hodnocení dynamických vlastností.
Seznámení s použitelnými programovými soubory.

Prerekvizity

Znalosti z dynamiky a pevosti a pružnosti v rozsahu základních kurzů, znalost programování a základní znalosti z teorie dynamických systémů, kybernetiky a teorie řízení.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.

Způsob a kritéria hodnocení

Zkouška z předmětum je písemná, v případě, že je výsledek sporný, je doplněna ústním pohovorem. Studenti obdrží předem vybrané okruhy problémů.

Učební cíle

Seznámit studenty s problematikou struktury, návrhu a výpočtu moderních
pohonových systémů.
Seznámit studenty s moderními způsoby modelování pohonových soustav, standardními metodami stavového řízení s využitím odhadu stavů pomocí Kalmanova filtru, nelineárními kompenzátory tření v pohonových soustavách.
Důležitým cílem je pak přímá aplikace teoretických poznatků na reálné pohonové soustavy v rámci laboratorního cvičení a vypracování samostatného semestrálního projektu.
Seznámit studenty s problematikou aplikace FPGA při řízení pohonových soustav.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Účast na cvičeních je kontrolovaná. Podmínky udělení zápočtu:aktivní účast na cvičeních, dobré výsledky průběžné kontroly na cvičeních, vyřešení náhradních úloh v případě omluvené neúčasti

Základní literatura

Valášek, M.: Mechatronika, skriptum ČVUT, 1995
Grepl, R.: Modelování mechatronických systémů v Matlab/SimMechanics, BEN - technická literatura, ISBN 978-80-7300-226-8
BOLTON, W. Mechatronics: Electronic Control Systems in Mechanical Engineering. Pearson Education, 1999. 372 p. ISBN: 9780582357051.
NELLES, O. Nonlinear System Identification: From Classical Approaches to Neural Networks and Fuzzy Models. Springer, 2000-12-12. 814 p. ISBN: 9783540673699.

Doporučená literatura

Valášek, M.: Mechatronika, skriptum ČVUT, 1995
NELLES, O. Nonlinear System Identification: From Classical Approaches to Neural Networks and Fuzzy Models. Springer, 2000-12-12. 814 p. ISBN: 9783540673699.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2A-P magisterský navazující

    obor M-IMB , 1. ročník, letní semestr, povinně volitelný
    obor M-MET , 1. ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D.

Osnova

1) Dynamické chování a vlastnosti současných pohonových soustav.
2) Struktura současných pohonových soustav.
3) Rozbor základních soustav pohonů: motory, převodové mechaniky - pracovní stroje.
4) Počítačové modelování pohonových soustav v prostředí Matlab/Simulink/SimMechanics.
5) Modelování tření a kompenzace tření v řídicích algoritmech
6) Identifikace systémů a odhadování parametrů na základě experimentálních dat
7) Aplikace Kalmanova filtru pro odhad stavu – použití ve stavovém řízení
8) Feedforward Control, aplikace při řízení laboratorní úlohy
9) Pokročilé metory Rapid Control Prototyping, využití dSPACE
10) Optimalizace algoritmů s pevnou desetinnou čárků, nástroje v Simulinku
11) Úvod do jazyka Verilog pro FPGA Xilinx
12) Pokročilé použití DSP System Generator

Laboratoře a ateliéry

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Robert Grepl, Ph.D.

Osnova

1. – 2. Modelování pohonové soustavy v prostředí Matlab/Simulink - opakování
3. – 4. Rychlostní a polohové řízení DC motoru s kompenzací tření pomocí karty MF 624
5. – 6. Pokročilé řízení reálného modelu (individuální zadání) – karta MF624 mikrokontrolér PIC
9-10: , Praktický úvod do práce s vývojovým kitem FPGA Xilinx
7. – 8. Pokročilé řízení reálného modelu (individuální zadání) – aplikace FPGA
11. – 13. Prezentace semestrálních projektů, klasifikovaný zápočet