Detail předmětu

Průmyslová automatizace

FSI-G0AAk. rok: 2018/2019

Cílem kurzu je seznámit studenty s hlavními pojmy z oblasti průmyslové automatizace a řídicích systémů v návaznosti na Industry 4.0.
První část kurzu je zaměřena na logické řízení a jeho aplikaci v současných řídicích systémech. Bude vysvětleno zavedení a použití logické funkce včetně její interpretace v prvcích sekvenčních a kombinačních obvodů. Dále bude v této části kurzu probrána minimalizace logických funkcí zejména použitím Karnaughových map.
Druhá část kurzu obsahuje základní poznatky z lineárních spojitých řídicích systémů. Řeší se zde problémy analýzy prostřednictvím impulsních a přechodových funkcí a frekvenčními metodami. Matematickým základem této části je Laplaceova transformace. Dále je zde probrána základní teorie zpětnovazebních systémů včetně jejich syntézy, vyšetřování jejich stability, přesnosti a kvality regulace.
Třetí část kurzu zahrnuje základy diskrétního řízení a jejich aplikací. Matematickým základem je Z - transformace a diferenční rovnice. Pro analýzu systémů je použita impulsní a přechodová funkce. Otázky stability jsou řešeny např. aplikací bilineární transformace. Dále je zde uveden algoritmus PSD číslicového regulátoru a jeho aplikace v současných řídicích systémech.

Výsledky učení předmětu

Studenti získají základní znalosti a dovednosti z oblasti průmyslové automatizace, popisu a klasifikace řídicích systému. Budou schopni analyzovat a navrhovat základní lineární spojité i diskrétní zpětnovazební regulační systémy. Dále získají základní přehled o instrumentaci řídicího řetězce.

Prerekvizity

Základní znalosti matematiky včetně řešení systému obyčejných diferenciálních rovnic. Základní znalosti fyziky (zejména dynamiky) a elektrotechniky.

Doporučená nebo povinná literatura

RICHARD C. DORF a ROBERT H. BISHOP. Modern control systems. 11th ed. New Jersey: Pearson Education, 2008. ISBN 0132067102. (EN)
BANERJEE, Soumitro. Dynamics for engineers. Hoboken, N.J.: Wiley, 2005. ISBN 0-470-86843-0. (EN)
ROBERT H. BISHOP. The mechatronics handbook: fundamentals and modeling. 2nd ed. Boca Raton, FL: CRC Press, c2008. ISBN 978-0-8493-9258-0. (EN)
OGATA, Katsuhiko. Modern control engineering. 4th ed. Upper Saddle River, N.J: Prentice-Hall, 2002. ISBN 0130432458. (EN)
ŠVARC, Ivan. Automatické řízení. Vyd. 2. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2011. ISBN 978-80-214-4398-3. (CS)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

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 případně přednáškami odborníků z praxe nebo odbornou exkurzí.

Způsob a kritéria hodnocení

Základní podmínkou pro udělení zápočtu je aktivní absolvování všech cvičení včetně laboratorních a zpracování elaborátů podle pokynů učitele. Zápočet je udělen na základě prokázání znalostí probrané látky formou testu s příklady.
Zkouška je kombinovaná, písemná a ústní. V písemné části student shrnuje základní zadaná témata, která byla přednášena nebo odkazována v literatuře a samostatně řeší zadané příklady. Ústní část zkoušky obsahuje diskuzi o těchto úlohách a možné doplňující otázky.

Jazyk výuky

čeština

Cíl

Cílem předmětu je formulovat a získat základní poznatky z oblasti automatického řízení, počítačového modelování, teorie a algoritmizace řídicích systémů.

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 (např. formou vstupních testů). Neomluvená neúčast je důvodem k neudělení zápočtu. Jednorázovou neúčast je možno nahradit cvičením s jinou studijní skupinou ve vyučování stejné látky cvičení. Delší neúčast ve cvičení lze v ojedinělých případech nahradit s povolením garanta vypracováním náhradní písemné práce dle pokynů.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2I-P magisterský navazující

    obor M-VSR , 1. ročník, letní semestr, 4 kredity, volitelný (nepovinný)
    obor M-VSR , 1. ročník, letní semestr, 4 kredity, volitelný (nepovinný)

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

1. Úvod do automatizace. Logické řízení, logické funkce, pravidla Booleovy algebry, vyjádření Booleovských funkcí, minimalizace pravidly Booleovy algebry a Karnaughovou mapou.
2. Kombinační a 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), základní metody nastavení regulátorů.
7. Stabilita regulačního obvodu (nutná a obecná podmínka), kritéria stability.
8. Kvalita a přesnost regulace, syntéza regulačního obvodu.
9. Diskrétní regulační obvod, vzorkovač, tvarovač, Z-transformace, diferenční rovnice.
10. Z-přenos, diskrétní impulsní funkce a charakteristika, diskrétní přechodová funkce a charakteristika, frekvenční přenos, frekvenční charakteristika v komplexní rovině.
11. Bloková algebra diskrétních systémů, číslicové regulátory (polohový a přírůstkový algoritmus), stabilita diskrétního regulačního obvodu (obecná podmínka).
12. Použití číslicového regulátoru v řídicích systémech.
13. Instrumentace řídicích systému.

Cvičení s poč. podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

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. Logické řízení (realizace modelové úlohy).
5. Spojité lineární řízení (diferenciální rovnice, přenos, impulsní a přechodová funkce, impulsní a přechodová charakteristika, simulace).
6. Spojité lineární řízení (frekvenční přenos, frekvenční charakteristika v komplexní rovině, frekvenční charakteristiky v logaritmických souřadnicích, simulace).
7. Spojité lineární řízení (bloková algebra, regulátory, simulace).
8. Spojité lineární řízení (regulační obvod, stabilita regulačního obvodu, simulační verze Ziegler-Nicholsovy metody, simulace).
9. Spojité lineární řízení (početní verze Ziegler-Nicholsovy metody, kritéria stability regulačního obvodu, simulace).
10. Spojité lineární řízení (přesnost regulace, kvalita regulace, simulace).
11. Modelová úloha z oblasti spojitého lineárního řízení.
12. Zápočtová písemka.
13. Zápočet, oprava zápočtové písemky.

eLearning