Detail předmětu

Úvod do kybernetiky

FEKT-BPC-UKBAk. rok: 2019/2020

Úvod do technické kybernetiky
Definice systému, druhy systémů a jejich vlastnosti (linearita, časová invariance, kauzalita, apod.)
Systémy – vstupy/výstupy, způsoby popisu systémů (vnitřní/vnější), akumulátory energie a řád systému, příklady a ukázka jednoduchých systémů
Systémy ve frekvenční oblasti, 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
Druhy fyzikálních signálů a možnosti jejich popisu
Signály – frekvence, amplituda, fáze, výkon a energie signálu
Kompozice/dekompozice signálů, základní princip a vlastnosti Fourierovy transformace

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- 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,
- popsat a aplikovat Laplaceovu a Z-transformaci,
- matematicky popsat jednoduché signály,
- popsat základní princip Fourierovy analýzy signálů.

Prerekvizity

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

Doporučená nebo povinná literatura

ŠVARC, Ivan. Základy automatizace. Elektronické skriptum, Brno 2002. (CS)
OPENHEIM, Alan, WILSKY, Alan. Signals and Systems. Second edition. New Jersey: Prentice Hall 1997, 957 s. ISBN 0-13-814757-4. (EN)

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

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor