Detail předmětu

Řízení a regulace 1

BPC-RR1 FEKT BPC-RR1 Ak. rok 2021/2022 zimní semestr 7 kreditů

Aktuální akademický rok

Základní pojmy v teorii řízení. Řízení v otevřené smyčce a se zpětnou vazbou. Jednoduché regulátory reléového a proporcionálního typu(spojité i diskrétní). Metody popisu, analýzy a syntézy regulačních obvodů. Vyhodnocování kvality regulačního děje. Stabilita systémů se zpětnou vazbou. Ustálené a dynamické odchylky. Metoda kořenového hodografu. PID regulátory. Metody návrhu PID regulátorů. Hlavní typy rozvětvených obvodů. Číslicové regulátory PSD. Vícerozměrové regulační obvody.

Garant předmětu

Jazyk výuky

česky

Zakončení

zápočet+zkouška

Rozsah

  • 39 hod. přednášky
  • 14 hod. cvičení
  • 12 hod. pc laboratoře

Zajišťuje ústav

Přednášející

Cvičící

Získané dovednosti, znalosti a kompetence z předmětu

Schopnost aplikovat měřící a řídící systémy. Navrhovat, používat, seřizovat a udržovat systémy aplikované informatiky zejména v průmyslových technologiích.

Cíle předmětu

Používat, sestavovat a seřizovat systémy přímého i zpětnovazebního řízení.

Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia a matematiky v rozsahu povinných kurzů.

Literatura referenční

  • Blaha, P., Vavřín, P.: Řízení a regulace I: Základy regulace lineárních systémů - spojité a diskrétní. Elektronické skriptum VUT, pp. 1-214, 2019.
  • Blaha, P.: Řízení a regulace I: Sbírka příkladů. Elektronické skriptum VUT, pp.1-30, 2020.

Osnova přednášek

1. Úvod, typy regulovaných soustav.
2. Regulátory, základní složky a vlastnosti.
3. Analýza zpětnovazebního obvodu. Typy přenosů ve zpětnovazebním řízení a jejich vlastnosti. Ustálené regulační odchylky.
4. Dynamické vlastnosti regulačních obvodů. Integrální kritéria kvality regulace.
5. Stabilita zpětnovazebních systémů, použití algebraických kritérií, Nyquistovo kritérium stability.
6. Metoda kořenového hodografu.
7. Analýza pomocí frekvenčních charakteristik. Zásoba stability ve fázi, v amplitudě, v modulu.
8. Syntéza regulátorů ve frekvenční oblasti. Metoda standardního tvaru frekvenční charakteristiky otevřené smyčky.
9. Metoda optimálního modulu, metoda optimálního časového průběhu, metoda Zieglera-Nicholse.
10. Metoda požadovaného rozložení pólů uzavřeného obvodu, metoda standardních tvarů charakteristického polynomu.
11. Syntéza diskrétních regulátorů. Přechod od spojitého PID k diskrétnímu PSD.
12. Rozvětvené regulační obvody. Obvod s pomocnou regulovanou veličinou, s pomocnou akční veličinou, s měřením poruchy a s modelem regulované soustavy (kompenzace dopravního zpoždění).
13. Vícerozměrné regulační obvody, autonomnost, invariantnost. Opakování.

Osnova numerických cvičení

1. Základní články, stabilita, bloková algebra. Formáty zápisu dynamických systémů – spojité a diskrétní.
2. Přenosy v regulačních obvodech. Limitní věty. Požadavky na typ regulátoru – ustálené odchylky (řízení a poruchy).
3. Stabilita uzavřené smyčky – Nyquistovo kritérium stability. Analýza a syntéza metodou kořenového hodografu.
4. Návrh regulátoru pomocí metody Ziegler-Nicholse.
5. Návrh regulátorů pomocí metody optimálního modulu. Návrh regulátorů ve frekvenčních charakteristikách.
6. PSD regulátor, diskretizace spojitých regulátorů. Vícerozměrné soustavy, návrh regulátorů.

Osnova počítačových cvičení

1. Úvod, MATLAB, funkce z Control System Toolbox-u a Simulink.
2. Vliv zpětné vazby a parametrů regulátoru na kvalitu řízení.
3. Integrální kritéria jako metrika pro ohodnocení kvality řízení - IAE, ISE, ITAE, MSE. Optimální návrh regulátoru.
4. Návrh parametrů regulátoru metodou Ziegler-Nicholse. Sisotool v programu MATLAB.
5. Návrh regulátoru podle požadovaného průběhu frekvenční charakteristiky otevřené smyčky. PSD regulátor.
6. Diskrétní regulátor na konečný přechodný děj.

Průběžná kontrola studia

Na základě aktivit ve cvičeních a laboratořích - max.30 bodů
Písemná závěrečná zkouška - max 70 bodů

Metody vyučování

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT. Podklady k přednáškám a ke cvičení jsou pro studenty dostupné z webových stránek předmětu. Student odevzdává jeden samostatný projekt.

Kontrolovaná výuka

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BIT, 3. ročník, volitelný
  • Program IT-BC-3, obor BIT, 3. ročník, volitelný
Nahoru