Detail předmětu

Základy automatické regulace

FSI-RREAk. rok: 2017/2018

Teorie řízení lineárních soustav, řízení v otevřené a uzavřené smyčce, matematické modely dynamických soustav, přenosové funkce, zpětnovazební soustavy, stabilita zpětnovazebních soustav, základní typy regulátorů P, I, PI, PD, PID,algoritmy navrhování regulátorů, přesnost regulace, frekvenční charakteristiky, prvky regulačních obvodů, akční členy, senzory, aplikace v mechatronice.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Pavel Vorel, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky (ÚMTMB)

Výsledky učení předmětu

Řešit chování dynamických soustav v časové i frekvenční oblasti, naučit se navrhovat
zpětnovazební regulátory se zadaným chováním uzavřené smyčky,
aplikovat tyto poznatky na řízení polohových servomechanismů NC strojů a robotů

Prerekvizity

Počítání s komplexními čísly, lineární diferenciální rovnice, Laplaceova transformace, maticový počet.

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.

Způsob a kritéria hodnocení

Pro zápočet je vyžadováno vypracování příkladů ze cvičení.
Předpokládá se samostatné řešení s využitím programu MATLAB/SIMULINK
Zkouška je písemná

Osnovy výuky

dynamických soustav - diferenciální rovnice, přenosová funkce, stavové rovnice - příklady

2. Přenosová funkce -Laplaceova transformace, frekvenční a přechodové charakteristiky, přenosové funkce základních členů

3. Bloková schémata regulačních soustav, algebra blokových schémat. Stavové modely dynamických soustav.Zpětnovazební soustavy, základní přenosy regulační smyčky, přesnost regulace.

test

4. Stabilita zpětnovazebních soustav - rozložení nul a pólů, Routh-Schureovo a Nyquistovo kritérium stability.Syntéza klasických regulátorů - metoda frekvenčních charakteristik, metody standardních přenosů.

5. Rozvětvené regulační obvody - kaskádní regulace, předkorekce, měření poruchy.Číslicová realizace klasických regulátorů - diskretizace PID regulačního algoritmu.

6. Základní členy regulačních soustav - blokové schéma elektrického pohonu ,snímače,motory-DC motor model,

7. Měniče-topologie,princip činnosti - modely, snímače elektrických i neelektrických veličin,OZ-základní zapojení. test

8. Mikroprocesor-typy,základní pojmy, port

9. Řízení v reálnem čase-přerušení

10. Periferie- AD,DA převodníky

11. Modulátor PWM,čítač test

12. Úvod do instrukční sady DSP,zlomková aritmetika

13. Algoritmus PID regulátoru test


Učební cíle

Naučit studenty chápat souvislost mezi reálnou dynamickou soustavou, jejím matematickým popisem(modelem) a cílem řízení této soustavy zpětnovazebním regulátorem.

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

Účast na cvičení je povinná.

Základní literatura

Ogata, K.: System Dynamics Prentice Hall 1992
Ogata, K.:Modern Control Engineering Prentice Hall, 1997

Doporučená literatura

Skalický, Jiří: Teorie řízení 1 skripta VUT v Brně, FEKT, 2002
Vavřín, P.: Teorie automatického řízení skripta VUT v Brně, 1991

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B3A-P bakalářský

    obor B-MET , 2. ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Petr Huták, Ph.D.

Osnova

1. Úvod, dynamické soustavy, matematické modely
2. Stavový popis dynamických soustav,
3. Přenosové funkce, frekvenční přenos, přechodová funkce
4. Bloková schemata regulačníh soustav
5. Zpětnovazební soustavy, stabilita
6. Navrhování regulátorů, typy regulátorů
7. Stavové zpětnovazební řízení
8. Stavové zpětnovazební řízení s pozorovatelem
9. Číslicové řídicí systémy
10.Diskrétní teorie řízení, Z-transformace
11.Metodika navrhování číslicových regulátorů
12.Diskrétní stavové řízení
13.Diskrétní stavové řízení na konečný počet kroků

Cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Petr Huták, Ph.D.

Osnova

Ve cvičení se předpokládá využití programu MATLAB
1. Úvod do Matlabu a Simulinku
2. Analýza dynamických soustav mechanických a elektromechanických
3. Stavový popis, řešení stavových rovnic, modelováni v SIMULINKU
4. Odvození přenosových funkcí, frekvenční charakteristiky
5. Typy přenosových funkcí, časová odezva na skok řízení
6. Miniprojekt: pohon posuvu: blokové schema, analýza soustavy
7. Miniprojekt: návrh regulačních smyček rychlosti a polohy
8. Miniprojekt: simulace dynamických vlastností, interpolace v rovině
9. Řízení soustav s pružnou mechanickou vazbou, stavový regulátor
10. Návrh diskrétního PID regulátoru
11.Návrh diskrétního stavového regulátoru s pozorovatelem
12.Návrh diskrétního stavového regulátoru typu 'dead-beat'
13.Struktury řízení mechatronických soustav, hardware, software

Elektronické učební texty

Skalický, J.: Teorie řízení - skripta (cs)