Název:	Základy kybernetiky
Zkratka:	ZKY
Typ:	povinný
Rozsah:	14 týdnů, týdně 2 hodiny přednášek + 2 hodiny seminárních cvičení
Kredity:	4
Způsob ukončení:	zkouška
Katedra:	ústav mechatroniky a technické informatiky FM TUL
Přednášející:	Doc. Ing. Josef Janeček, CSc.

 
Stručná anotace předmětu:

Výuka předmětu je zaměřena na základy popisu a analýzu lineárních dynamických systémů a regulačních obvodů. Jsou uvedeny základy modelování a simulace dynamických systémů. Analýza je založena na vyjádření dynamiky přenosovou funkcí. Předmět poskytuje informaci o chování zpětnovazebních obvodů, zejména spojitých s PID regulátory včetně základních metod optimalizace nastavení jejich parametrů. Důraz je kladen na experimentální přístupy. Uvedena je i základní informace o PSD regulátorech.

 
Témata přednášek:

Dynamický systém, vstupní, výstupní a poruchové veličiny, přenos a zpracování informace, zpětnovazební systémy, typické aplikace v průmyslu.

Matematicko-fyzikální analýza, linearizace popisu v pracovním bodu, stavový popis. 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.

Použití Laplaceovy transformace pro řešení diferenciálních rovnic, rozbor dynamiky systémů 1.a 2. řádu, obrazový přenos, klasifikace (řád, astatismus, časové konstanty, statické zesílení, ... ), fyzikální příklady. Statická a dynamické charakteristiky, frekvenční charakteristika (její fyzikální význam a vyjádření v komplexní rovině a logaritmických souřadnicích).

Základy identifikace, vyhodnocení přechodové charakteristiky, metoda aproximace. Přenosy složitějších obvodů, bloková algebra, Masonův vzorec.Stabilita lineárních dynam.systémů, kritéria stability.

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

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

Případová studie.

 
Náplň cvičení:

Určení diferenciální rovnice vybraného reálného dynam. systému matematicko-fyzikální analýzou, modelování a simulace jeho chování.

Určení reakce matematickými prostředky pomocí Laplaceovy transformace.

Měření statických a dynamických charakteristik reálného systému, určení jeho diferenciální rovnice vyhodnocením přechodové charakteristiky s následnou simulací a srovnáním výsledků.

Měření několika bodů frekvenční charakteristiky.

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:

Nise,N.S.: Control Systems Engineering. NY, John Wiley & Sons, Inc. 2000 .

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

Fenclová,M.-Pech,Z.-Suková,M.: Teorie automatického řízení. /Skriptum/. Praha, ČVUT FEL 1998 .

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

Kozák, Š.-Kajan,S.: Matlab-Simulink 1. Bratislava, STU 1999.

 
Prerekvizity: -

Navazující:    -

 
Datum poslední změny: 27.3.2007