Elektrotechnika a informatika - magisterské studium FM TUL (pětileté)
Studijní předmět

Název: Teorie automatického řízení I
Zkratka: AR1
Typ: povinný
Rozsah: 14 týdnů, týdně 2 hodiny přednášek + 2 hodiny laboratorních cvičení
Způsob ukončení: zápočet
 
Katedra: katedra řídicí techniky FM TUL
Přednášející: Doc. Ing. Osvald Modrlák, CSc.

 
Stručná anotace předmětu:

Cílem předmětu je prohloubení znalostí a praktických návyků z analýzy, syntézy a identifikace spojitých lineárních dynamických systémů. Předmět je zaměřen na principy experimentální identifikce, na metody optimálního návrhu parametrů PID regulátoru a na frekvenční metody syntézy regulačního obvodu. Je zahrnuta i problematika rozvětvených regulačních obvodů. Teroretická i praktická výuka využívá softawarové podpory Matlabu.

 
Témata přednášek:

Úvod do identifikace - určení parametrů obrazového přenosu z měření, základní pojmy, model, identifikovaný systém, vstupní a výstupní signály, určení parametrů obrazového přenosu na základě volby struktury modelu, zvoleného kritéria a optimalizační metody na základě měření, výpočet diskrétních pořadnic přechodové charakteristiky.

Analýza dynamických systémů, klasifikace dynamických systémů, dynamické charakteristiky systémů druhého a vyšších řádů s komplexními kořeny, systémy s dopravním zpožděním. Počáteční podmínky a jejich transformace, odezva systémů na vstupní periodický signál.

Bloková algebra - metoda postupných úprav. Geometrické místo kořenů

Frekvenční analýza, frekvenční charakteristiky soustav s dopravním zpožděním, systémy fázově minimální a neminimální. Frekvenční kritéria stability, Nyquistovo kritérium,fázová a amplitudová bezpečnost.

Syntéza jednoduchých regulačních obvodů, struktura regulačního obvodu s měřenými i neměřenými poruchami, dopředný a zpětnovazební regulátor. Regulátory typu PID, realizace D-členu, beznárazové přepínání ručního a automatického provozu. Vliv struktury regulátoru na ustálenou hodnotu regulační odchylky.

Seřizování parametrů PID regulátoru, podle minima zobecněné kvadratické regulační plochy -(optimalizační úloha - určení parametrů PID regulátoru na základě zvoleného kriteria, omezení na akční a regulované veličině a zvolené numerické optimalizační metodě), lineární regulační plochy, metodou optimálního modulu a podle absolutního tlumení

Frekvenční metody syntézy, seřizování parametrů PID regulátoru a parametrů filtrů s fázovým předstihem a zpožděním.

Rozvětvené regulační obvody, invariantnost obvodu vůči poruchám, regulační obvod s pomocnou akční a regulovanou veličinou, složitější struktury regulačních obvodů (kaskádní a vlečná regulace).

 
Náplň cvičení:

V teoretické části cvičení studenti ověřují teoretické závěry na úlohách analýzy a syntézy regulačních obvodů za podpory Control Toolboxu v Matlabu. V praktické části cvičení se provádí měření reakcí reálných dynamických systémů v laboratoři, odhad parametrů spojitých modelů zvolené struktury z naměřených dat pomocí Optimisation Toolbox , ověřovánívlastností a chování takto získaných modelů.

Dále je cvičení zaměřeno na frekvenční analýzu soustav s dopravním zpožděním ( výpočet frekvenčních charakteristik, Nyquistovo kritérium stability, určení fázové a amplitudové bezpečnosti stability).

Podle vybraných metod se provádí seřizování PID regulátorů na simulovaných regulačních obvodech a na fyzikálních modelech v laboratoři.

Pomocí simulací se vyšetřuje vliv rozvětvení v regulačních obvodech na vlastnosti regulačních pochodů.

 
Literatura:

Balda, M., Hanuš, B., a kolektiv : Základy technické kybernetiky. SNTL/ALFA Praha 1986.

Janeček, J.- Modrlák, O.: Základy technické kybernetiky. Příklady. Skripta, Liberec, 1990.

Modrlák, O.: Theory of Control I. ( Continuous systems).Skripta, Liberec, 1994.

Grace, A.-Laub, J.A.-Little,J.N.-Thompson,C.M.: Control System Toolbox.For Use with MATLAB. User's Guide. The Math Works,Inc.1995

Nise, S. N.: Control Systems. John Wiley&Sons, Inc., New York, 2000.

Noskievič, P.: Modelování a identifikace systémů, MONTANEX a.s.,1999.

Kuo, C. B.: Automatic control systems. –7 th ed. John Wiley&Sons, New York 1995

Hanuš, B., Balátě, J., Švarc, I., Zikeš, F.: Teorie automatického řízení I. I.část. Skripta Liberec, 1982.

 
Prerekvizity: -

Navazující:    -

 
Datum poslední změny: 12.12.2001



ZPĚT