Název:	Základy kybernetiky
Zkratka:	ZKY
Typ:	povinný
Rozsah:	14 týdnů, týdně 2 hodiny přednášek + 2 hodiny seminárních cvičení
Kredity:	5
Způsob ukončení:	zkouška
Katedra:	katedra řídicí techniky FM TUL
Přednášející:	Doc. Ing. Josef Janeček, CSc.

 
Stručná anotace předmětu:

Předmět je úvodem do problematiky zpětnovazebních obvodů. Studenti se seznámí s metodami a obecnými zásadami nasazení programovatelných logických automatů (PLC), spojitých (PID) a diskrétních (PSD) regulátorů pro řízení strojů a technologických procesů. Jsou uvedeny základy modelování a simulace dynamických systémů. Analýza je založena na vyjádření dynamiky přenosovou funkcí. Předmět poskytuje informaci o chování zpětnovazebních obvodů včetně základních metod optimalizace nastavení jejich parametrů. Důraz je kladen na experimentální přístupy a práci v laboratoři.

 
Témata přednášek:

Logické řízení - vymezení pojmů (logický systém, signály analogové, číslicové, binární, logické hodnoty, statické a dynamické zobrazení informace, logické proměnné, logické operátory, logické funkce,…).

Kombinační logické systémy - pravdivostní tabulka, algebraické úpravy a úspory, minimalizace pomocí K-mapy, kodéry, multiplexory.

Sekvenční logické obvody - klopné obvody RS,JK,D. Popis sekvenčních logických obvodů (tabulka, graf, stavový diagram).

Realizace logických obvodů, liniové schéma, blokové schéma, programové řešení. PLC-princip funkce, konstrukční a elektrické provedení, programovací prostředky, programování.

Matematický popis dynam.systémů, základy identifikace, vyhodnocení přechodové charakteristiky, metoda aproximace.

Modelování a simulace chování dynam.systémů, prostředky a metody modelování (m.snižování řádu derivace, m.postupné integrace), obecné buzení a počáteční podmínky. Praktické simulace v prostředí MATLAB-Simulink.

Stabilita lineárních dynam.systémů, kritéria stability. Obrazový přenos, klasifikace dynam.systémů (řád, astatismus, časové konstanty, statické zesílení,... ). Rozbor dynamiky systémů 1.a 2.řádu, statická a dynamické charakteristiky, fyzikální příklady.

Regulační obvody s dvou a třípolohovou regulací, spojité regulační obvody s PID regulátorem. Vlastnosti PID regulátoru a jeho realizace.

Oblast stability uzavřeného zpětnovazebního obvodu, vliv parametrů regulátoru na jeho statické a dynamické chování. Úvod do syntézy regulačních obvodů. Empirické a experimentální metody seřízení PID regulátoru (variace parametrů, Ziegler-Nicholsonova metoda). Číslicová regulace, PSD regulátory.

 
Náplň cvičení:

Seznámení s programovacím prostředím Mosaic pro PLC Tecomat, základní dovednosti, práce se střadačem, logické a aritmetické operace, registry, čítače, časovače.

Jednoduché, společně řešené příklady logického řízení s praktickým ověřením na PLC.

Samostatně řešené příklady, programování PLC s využitím reálných laboratorních systémů a virtuálních modelů.

Určení diferenciální rovnice vybraného reálného dynam.systému matematicko-fyzikální analýzou, modelování a simulace jeho chování. Měření statických a dynamických charakteristik, vyhodnocení přechodové charakteristiky a určení mat.popisu s následnou simulací.

Regulační obvod dvou a třípolohové regulace (reálné měření a simulace jeho chování).

Empirické a experimentální seřízení parametrů PID regulátoru v simulovaném prostředí i na reálném fyzikálním objektu.

 
Literatura:

[1] Bernard, J.M. a kol.: Od logických obvodů k mikroprocesorům. SNTL, Praha, 1988. IEC 1131-3. IEC 1993.

[2] Martinásková, M., Šmejkal, L.: Řízení programovatelnými automaty. ČVUT Praha 1998. ISBN 80-01-01766-4.

[3] Bayer, J., Hanzálek, Z., Šusta R.: Logické systémy pro řízení. ČVUT 2000.

[4] Firemní materiály Siemens, Teco.

[5] Olehla, M.: Základy aplikované kybernetiky. /Skriptum/. Liberec, TUL 1997.

[6] Dušek, F.: Matlab a Simulink, úvod do používání. /Skriptum/. Univerzita Pardubice 2000.

 
Prerekvizity: -

Navazující:    -

 
Datum poslední změny: 8.10.2003