Teorie automatického řízení

Studijní plán: Aplikovaná technika pro průmyslovou praxi - navazující, platný od ZS 2021/2022

Předmět Teorie automatického řízení (TAR)
Garantuje Katedra technických studií (KTS)
Garant doc. Ing. Libor Pekař, Ph.D.
Jazyk česky
Počet kreditů 5
Prezenční studium
Přednáška2 h
Cvičení2 h
Kombinované studium
Tutoriál / přednáška4 h
Cvičení8 h
Studijní plán Typ Sem. Kred. Ukon.
Aplikovaná technika pro průmyslovou praxi - navazující kombi, platný od ZS 2021/2022 P 2 5 kr. Z,ZK
Aplikovaná technika pro průmyslovou praxi - navazující kombi, platný od ZS 2022/2023 P 2 5 kr. Z,ZK
Aplikovaná technika pro průmyslovou praxi - navazující, platný od ZS 2021/2022 P 2 5 kr. Z,ZK
Aplikovaná technika pro průmyslovou praxi - navazující, platný od ZS 2022/2023 P 2 5 kr. Z,ZK

Sylabus

  • Základní fyzikální zákony využité při fyzikálně-matematickém modelování. Příklady matematických modelů dynamických systémů.
  • Číslicové řídicí systémy. Diskrétní regulační obvod. Diskrétní veličiny, posloupnosti.
  • Diskrétní Laplaceova transformace, Z-transformace, modifikovaná Z-transformace. Přenosy dynamických členů v Z-transformaci (Z-přenos). Vzory a obrazy funkcí.
  • Z-přenos spojité části obvodu. Tvarovač 0. a 1. řádu.
  • Zpětná Z-transformace.
  • Diferenční rovnice, příklady. Lineární diferenční rovnice a její řešení (klasicky, pomocí Z-transformace, rekurentním způsobem).
  • Číslicové PID (PSD) regulátory. Volba periody vzorkování. Tustinova aproximace. Náhrada spojitých derivačních a integračních členů. Stabilita, kvalita a přesnost číslicového řízení.
  • Vybrané metody nastavení PID (PSD) regulátorů.
  • Vnitřní (stavový) popis spojitých a číslicových systémů. Souvislost vnitřního a vnějšího popisu systému, vzájemný převod.
  • Pozorovatel stavu, proporcionální stavový regulátor.
  • Vybrané metody nastavení stavového regulátoru.
  • Úvod do adaptivního a prediktivního řízení.
  • Praktické aspekty návrhu číslicového regulátoru (beznárazové přepínání, anti-windup).

Doporučená literatura

  • PEKAŘ, Libor. Spojité řízení. Zlín, UTB ve Zlíně, 2019.
  • NAVRÁTIL, Pavel. Automatizace. Vybrané statě. Zlín, Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, Fakulta aplikované informatiky, 2011. ISBN 978-80-7318-935-8.
  • ŠULC, Bohumil a Miluše VÍTEČKOVÁ. Teorie a praxe návrhu regulačních obvodů. Praha: Vydavatelství ČVUT, 2004. ISBN 80-01-03007-5.
  • NAVRÁTIL, Pavel. Diskrétní řízení. Studijní materiály. Zlín: UTB ve Zlíně, Fakulta aplikované informatiky, 2020.
  • MELICHAR, Jiří. Lineární systémy. Plzeň: Katedra kybernetiky, Fakulta aplikovaných věd, ČZU Plzeň, 2007. Učební text.
  • ŠTECHA, Jan a Vladimír HAVLENA. Teorie dynamických systémů. Praha, Fakulta elektrotechnická, ČVUT v Praze. 2005.
  • BOBÁL, Vladimír. Adaptivní a prediktivní řízení. Zlín, Fakulta aplikované informatiky, UTB ve Zlíně, 2008.

Anotace

Cílem předmětu je připravit studenty na návrh, realizaci a implementaci číslicových řídicích systémů do průmyslové praxe. To představuje především teoretickou přípravu v číslicovém řízení lineárních dynamických systémů z hlediska stability, přesnosti a kvality přechodných dějů v uzavřených regulačních a řídicích obvodech. Pozornost je dále věnována optimálním algoritmům na konečný počet kroků regulace a transformačním metodám získání číslicových algoritmů z ekvivalentních algoritmů spojitých regulátorů.

Znalosti: Kladen je důraz na získání důkladných znalostí v návrhu číslicových řídicích algoritmů, kritérii stability a metodách syntézy. Důležitou část předmětu tvoří znalosti základů teorie stavového prostoru a z toho plynoucích metod syntézy řídicích systémů v časové oblasti. Jsou studovány lineární optimální algoritmy jako regulátor stavu, výstupu a odchylky i lineární rekonstruktor stavu. Studenti se dále seznámí i s nelineárními algoritmy  časově a energeticky optimálního řízení. Závěrem se studenti seznámí i s metodami prediktivního automatického řízení, adaptivními a učícími se systémy. Předmět studentovi rozšiřuje především znalosti průmyslové automatizace a robotiky.

Dovednosti: Studenti se naučí navrhnout, realizovat a implementovati číslicové řídicí systémy do průmyslové praxe. 

Osnova předmětu:

  • Fyzikálně-matematické způsoby popisu dynamických systémů.
  • Číslicové řídicí systémy, řízení počítači a programovatelnými automaty.
  • Návrh a řešení diferenčních rovnic.
  • Diskrétní Laplaceova transformace.
  • Z – transformace, přenosy dynamických členů v Z- transformaci.
  • Zpětná Z- transformace.
  • Úvod do syntézy číslicových řídicích systémů.
  • Stabilita a přesnost číslicového řízení
  • Úvod do moderní teorie automatického řízení.
  • Teorie stavového prostoru.
  • Rekonstrukce stavu.
  • Návrh lineárních optimálních systémů.
  • Adaptivní a preditktivní řízení.
  • Analýza ve firemní oblasti.

^ nahoru ^