|
Vyučující
|
-
Cvejn Jan, doc. Ing. Ph.D.
|
|
Obsah předmětu
|
Témata přednášek po týdnech semestru: 1. Úvod do problematiky: řízení procesů, automatická regulace, logické řízení. Důvody automatizace, role člověka v automat. výrobě. 2. Dynamické systémy. Typy matematických modelů. Výstupní a stavový popis. Ustálený stav. Statická charakteristika. Lineární časově invariantní (LTI) systémy. Odchylkový tvar modelu. 3. Analýza jednorozměrových LTI systémů v časové oblasti: princip superpozice vstupů, impulsní a přechodová charakteristika, vyjádření závislosti mezi vstupem a výstupem s využitím konvoluce. 4. Fourierova a Laplaceova transformace. Základní tvrzení o obrazech. Slovník L-transformace. 5. Využití L-transformace pro získání časové odezvy lineárních systémů. 6. Obrazový přenos systému. Standardní tvar přenosu - zesílení, časové konstanty. Frekvenční přenos. Frekvenční charakteristika v Gaussově rovině, amplitudová a fázová charakteristika. 7. Algebra přenosu a bloková schémata. Sériové, paralelní a antiparalelní propojení systémů. Získání přenosu složeného systému metodou postupného zjednodušování. 8. Přehled nejčastějších typů lineárních systémů a jejich vlastností (statický systém prvního a druhého řádu, systémy s astatismem, soustava vyššího řádu s dopravním zpožděním). Náhrada soustavy vyššího řádu soustavou prvního řádu s dopravním zpožděním. 9. Automatická regulace. Otevřený a uzavřený regulační obvod. Elektronický analogový a číslicový regulační obvod. Nespojité regulátory - dvoupolohový, třípolohový. 10. PID regulátor a jeho varianty. Význam složek PID regulátoru. Ustálená regulační odchylka. Realizace derivačního členu. Číslicová realizace PID regulátoru. 11. Stabilita dynamických systémů a uzavřeného regulačního obvodu. Hurwitzovo a zjednodušené Nyquistovo kritérium stability. Rezerva ve stabilitě. Amplitudová a fázová bezpečnost. 12. Kritéria pro nastavení PID regulátoru. Doba náběhu, doba ustálení a překmit přechodové charakteristiky. Integrální kritéria v časové oblasti. Kritéria ve frekvenční oblasti. 13. Praktické metody nastavení PID regulátorů. Metoda kritického zesílení Zieglera a Nicholse a její varianty (návrh z přechodové charakteristiky a zpětnovazební metoda s využitím relé). Návrh kompenzací dominantních pólů. Obsah cvičení odpovídá výše uvedeným tématům přednášek.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Monologická (výklad, přednáška, instruktáž), Metody práce s textem (učebnicí, knihou), Demonstrace
- Domácí příprava na výuku
- 60 hodin za semestr
- Příprava na zkoušku
- 50 hodin za semestr
- Kontaktní výuka
- 52 hodin za semestr
- Příprava na zápočet
- 18 hodin za semestr
|
|
Výstupy z učení
|
Cílem předmětu je vybudovat elementární matematický aparát využívaný v analýze a syntéze regulačních obvodů založený na Laplaceově transformaci a popsat základní prostředky pro realizaci zpětnovazebního řízení. Absolvent získá znalosti nutné pro analýzu a návrh jednoduchých regulačních obvodů. Získané znalosti jsou potřebné pro studium navazujících předmětů, zejm. Automatizace II a Prostředky automatického řízení.
Absolvent získá znalosti nutné pro analýzu a návrh jednoduchých regulačních obvodů. Po absolvování předmětu je student schopen: - získat model jednorozměrového lineárního dynamického systému v podobě obrazového přenosu z rovnic získaných matematicko-fyzikální analýzou nebo přibližnou identifikací z přechodové charakteristiky - určit časovou závislost hodnoty výstupu jednorozměrového lineárního systému pro zadaný vstupní signál s využitím Laplaceovy transformace - odhadnout tvar časových a frekvenčních charakteristik statických systémů 1. a 2. řádu a systémů s astatismem v závislosti na parametrech obrazového přenosu - rozhodnout o stabilitě zpětnovazebního regulačního obvodu s PID regulátorem na základě parametrů přenosu nebo frekvenční charakteristiky otevřené smyčky - pro daný proces zvolit vhodnou variantu PID regulátoru, určit hodnoty parametrů a popsat algoritmus číslicového PID regulátoru.
|
|
Předpoklady
|
Potřebné znalosti matematiky: diferenciální a integrální počet, lineární diferenciální rovnice. Základní znalosti z fyziky: mechanika, elektrické a tepelné soustavy.
|
|
Hodnoticí metody a kritéria
|
Ústní zkouška, Písemná zkouška
Aktivní účast na cvičeních, testy, ústní zkouška.
|
|
Doporučená literatura
|
-
Balátě, Jaroslav. Automatické řízení. Praha: BEN - technická literatura, 2004. ISBN 80-7300-148-9.
-
Cvejn, J. Automatizace 1. Elektronický studijní materiál.. Pardubice: Univerzita Pardubice, 2017.
-
Hlava, J. Prostředky automatického řízení, Skriptum ČVUT v Praze, 2000..
-
Kotek, Z., Vysoký, P., Zdráhal, Z. Kybernetika. SNTL, Praha 1990..
-
Pírko, Z., Veit, J. Laplaceova transformace, SNTL, Praha, 1970..
-
Vítečková M., Víteček A. Základy automatické regulace. Ostrava: VŠB - Technická univerzita, 2006. ISBN 80-248-1068-9.
|