Témata přednášek po týdnech semestru: 1. Úvod: systém (struktura, chování, popis), automatické řízení (ovládání, regulace a řízení, dopředná a zpětná vazba, stabilita a kvalita), pomocné nástroje (MATLAB/SIMULINK) 2. Matematické modely (statické a dynamické systémy, systémy s rozloženými parametry, časově invariantní systém, ustálený stav, statická charakteristika, dopravní zpoždění), matematické modelování, lineární model a linearizace 3. Laplaceova transformace, definice, vlastnosti, slovník 4. Lineární diferenciální rovnice, řešení s využitím LT, přenos, bloková algebra 5. Lineární modely jedno a vícerozměrné, autonomnost a invariantnost, vstupně/výstupní a stavový popis, charakteristiky systému v časové a frekvenční oblasti. 6. Stavový popis, převod mezi vstupně výstupním a stavovým popisem, pozorovatel stavu 7. Stabilita lineárních dynamických systémů (diferenciální rovnice, přenos, stavový popis) 8. Uzavřený regulační obvod, stabilita a kvalita, kritické zesílení a perioda, amplitudová a fázová bezpečnost. 9. Regulátory s pevnou strukturou (PID), typy, vlastnosti, modifikace (2DOF, filtrace der. složky, anti windup) 10. Metody nastavení PID (z přechodové charakteristiky, z kritických hodnot, z aproximačních přenosů) 11. Princip návrhu regulátoru algebraickým přístupem (diofantická rovnice, asymptotické sledování žádané) 12. Princip návrhu stavového regulátoru (základní úloha, Riccatiho rovnice, konečný a nekonečný interval) 13. LQ regulátor, sledování žádané, princip LQG regulátoru (estimace stavu za přítomnosti šumu - Kalmanův filtr) Časový rozvrh a náplň cvičení: 1.-3. cvičení - Matematické modelování - lineární systém (tepelný a elektrický) a nelineární systém (hydraulický a mechatronický), identifikace (parametrů diferenciální rovnice) a simulace - Využití prostředí MATLAB/SIMULINK pro řešení a simulace chování systémů, numerické řešení diferenciálních rovnic 4. cvičení - Lineární diferenciální rovnice a LP transformace, přenos lineárního dynamického systému, bloková algebra 5. cvičení - Charakteristiky v časové a frekvenční oblasti, podpora v MATLABu, měření přechodové a frekvenční charakteristiky soustavy RC4 6. cvičení - Pozorovatel stavu, podpora v MATLABu, realizace v SIMULINKu 7. cvičení - Autonomnost a invariantnost MIMO - statický kompenzátor, stabilita a bezpečnost 8. cvičení - PID - modifikace, simulace chování 9. cvičení - PID - metody nastavení, určení kritických hodnot 10. cvičení - Regulátor PA - návrh, modifikace a simulace URO, řešení diofantické rovnice 11. cvičení - Regulátor LQ - základní návrh, úloha sledování žádané a simulace URO 12. cvičení - Regulátor LQG - návrh estimátoru jako duální úloha, Kalmánův filtr
|
Cílem předmětu je seznámit studenty s matematickými modely lineárních dynamických systémů ve spojité oblasti (formy popisu, vlastnosti, identifikace), uzavřeným regulačním obvodem (vlastnosti, stabilita a bezpečnost, kvalita). Dále s regulátory s pevnou strukturou (PID vlastnosti, modifikace a nastavení) a s vybranými složitějšími regulátory (PA, LQ) vycházejícími z lineárního dynamického modelu (princip návrhu, vlastnosti, volba parametrů).
Student po absolvování předmětu prokazuje základní znalosti z matematického modelování a návrhu regulátorů. Umí vytvořit a pracovat s matematickým popisem lineárních dynamických systémů. Je schopen navrhnout a nastavit regulační obvody jak s regulátory typu PID, tak i se složitějšími regulátory.
|
-
Balátě, Jaroslav. Automatické řízení. Praha: BEN - technická literatura, 2004. ISBN 80-7300-148-9.
-
Dorf, Richard C. Modern control systems. Menlo Park: Addison-Wesley, 1998. ISBN 0-201-30864-9.
-
Mikléš, J., Fikar, M. Modelovanie, identifikácia a riadenie procesov I.. Bratislava, 1999. ISBN 80-227-1289-2.
-
VÍTEČKOVÁ, M., VÍTEČEK, A. Základy automatické regulace. Ostrava: VŠB TU, 2008. ISBN 978-80-248-1924-2.
|