Detail předmětu

Úvod do kybernetiky

FEKT-BPC-UKBAk. rok: 2018/2019

Úvod do technické kybernetiky
Druhy fyzikálních signálů a možnosti jejich popisu
Signály – frekvence, amplituda, fáze, výkon a energie signálu
Definice systému, druhy systémů a jejich vlastnosti (linearita, časová invariance, kauzalita, apod.)
Statické a dynamické systémy - stav systému, akumulátory energie a řád systému
Systémy – vstupy/výstupy, způsoby popisu systémů (vnitřní/vnější),
Příklady a ukázka jednoduchých systémů, analogie fyzikálních systémů s RLC systémy
Základní struktury systémů (sériové, paralelní a antiparalelní spojení), pojem kladná/záporná zpětná vazba
Stabilita systémů, využití zpětné vazby, základní princip regulace, základní typy regulátorů
Základní princip a vlastnosti Laplaceovy transformace, řešení diferenciálních rovnic
Základní princip a vlastnosti Z-transformace, řešení diferenčních rovnic

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- popsat a vysvětlit základní principy technické kybernetiky,
- definovat pojem signál a rozlišovat mezi základními typy fyzikálních signálů,
- matematicky popsat jednoduché signály,
- popsat a aplikovat Laplaceovu a Z-transformaci,
- definovat pojem systém a jeho základní vlastnosti (linearita, časová invariance, kauzalita, apod.),
- rozlišovat mezi různými typy systémů a jejich strukturami,
- vysvětlit pojmy stabilita, řád systému a zpětná vazba,
- popsat princip regulace a vyjmenovat základní typy regulátorů.

Prerekvizity

Znalosti matematiky, fyziky a elektrotechniky na úrovni 1. ročníku Bc. studia

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky a závěrečný test.

Způsob a kritéria hodnocení

Závěrečný test – 100b. Pro udělení zápočtu je nutné získat min. 50b.

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Úvod do technické kybernetiky.
2. Pojem „signál“ – definice, druhy fyzikálních signálů a jejich vlastnosti, A/D a D/A převod.
3. Matematický popis základních druhů signálů. Harmonické signály – frekvence, amplituda a fáze. Počítání s komplexními čísly – převody mezi tvary, Eulerovy vztahy, pojmy „amplituda“ a „fáze“ komplexního čísla. Komplexní exponenciální signál a jeho vlastnosti.
4. Význam derivace a integrace z pohledu signálů. Derivace a integrace základních signálů. Signálové toky a základy modelování.
5. Pojem „systém“ – definice, druhy systémů a jejich vlastnosti (linearita, časová invariance, kauzalita, apod.).
6. Statické a dynamické systémy. Stav systému, energie systému, akumulátory energie a řád systému.
7. Příklady a ukázka jednoduchých systémů, analogie s RLC systémy. Způsoby popisu dynamických systémů (vnější/vnitřní).
8. Pojem „řízení“ – definice, druhy řízení, řízení z pohledu technické kybernetiky, příklady řízení.
9. Základní typy řízených soustav (procesů) a jejich vlastnosti, příklady reálných soustav.
10. Využití zpětné vazby a princip regulace. Základní typy regulátorů (PID, on-off, a další) a jejich použití.
11. Laplaceova a Z transformace – základní princip a vlastnosti, řešení diferenciálních (diferenčních) rovnic.
12. Shrnutí a opakování učiva, ukázky reálné implementace řízení.
13. Závěrečný test.

Cíl

Cílem předmětu je poskytnout studentům přehled a vysvětlení základních pojmů a principů používaných v automatizaci a kybernetice. Cílem je rovněž na praktických příkladech demonstrovat popis systémů a signálů v časové a frekvenční oblasti a stručně představit Laplaceovu i Z transformaci a připravit tak studenty na navazující předmět Signály a systémy. Předmět si rovněž klade za cíl vysvětlit souvislosti mezi pojmy signál a systém a znalostmi získanými v předchozích/dalších kurzech.

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

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-AMT bakalářský, 1. ročník, letní semestr, 3 kredity, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, letní semestr, 3 kredity, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor