Kybernetika
| Typ studia | bakalářské |
|---|---|
| Jazyk výuky | angličtina |
| Kód | 450-2019/02 |
| Zkratka | KYB |
| Název předmětu česky | Kybernetika |
| Název předmětu anglicky | Cybernetics |
| Kreditů | 6 |
| Garantující katedra | Katedra kybernetiky a biomedicínského inženýrství |
| Garant předmětu | doc. Ing. Štěpán Ožana, Ph.D. |
Osnova předmětu
Přednášky:
1. Základní pojmy z oblasti kybernetiky a řídicích systémů. Klasifikace systémů, pojmy řízení, ovládání a regulace.
2. Příklady ovládání a regulace. Výukové fyzikální modely, řízení reálných technologií v praxi. Alternativně: exkurze do vybrané firmy zabývající se průmyslovou automatizací.
3. Matematický aparát používaný v oblasti kybernetiky a řídicích systémů. Problematika modelování a simulace.
4. Vnější popis dynamických systémů.
5. Vnitřní popis dynamických systémů.
6. Základní dynamické systémy a jejich vlastnosti.
7. Úvod do analýzy jednorozměrných i vícerozměrných spojitých a diskrétních systémů.
8. Zpětnovazební regulační obvod, jeho funkce, struktura a základní vlastnosti.Základy spojitého řízení (PID regulátor).
9. Základy číslicového řízení, diskrétní regulační obvod. Diskrétní systémy, problematika diskretizace spojitých systémů.
10. Úvod do problematiky identifikace systémů.
11. Úvod do problematiky nelineárních systémů.
12. Technické prostředky pro řízenía programové prostředky pro řízení.
13. Historie, současnost, nové směry, trendy a přístupy v oblasti technické kybernetiky.
Laboratoře:
1. Seznámení s programem cvičení a laboratoří. Školení bezpečnosti práce.Příklady laboratorních regulačních úloh s demonstrací principu zpětnovazebního řízení – laboratorní úloha.
2. Aplikace matematického aparátu v příkladech, demonstrace v programu Matlab a Simulink / Scilab.
3. Vnější popis, demonstrace v programu Matlab a Simulink / Scilab – laboratorní úloha.
4. Vnitřní popis systémů, demonstrace v programu Matlab a Simulink / Scilab – laboratorní úloha.
5. Základní dynamické systémy, demonstrace v programu Matlab a Simulink / Scilab – laboratorní úloha.
6. Zpětnovazební regulační obvod – úvod do problematiky, analýza, demonstrace v programu Matlab a Simulink / Scilab.
7. Úvod do analýzy jednorozměrných i vícerozměrných spojitých a diskrétních systémů, demonstrace v programu Matlab a Simulink / Scilab.
8. Diskrétní regulační obvod, diskretizace, demonstrace v programu Matlab a Simulink / Scilab.
9. Základní metody identifikace systémů, demonstrace v programu Matlab a Simulink / Scilab.
10. Úvod do problematiky nelineárních systémů, demonstrace v programu Matlab a Simulink / Scilab.
11. Práce na projektech.
12. Demonstrace technických a programových prostředků pro řízení.
13. Zápočet, kontrola projektů.
Projekty:
Každý student dostane zadán v průběhu semestru jeden rozsáhlejší projekt, který zpracuje s využitím výpočetní techniky. Časová náročnost cca 20 hodin. Název projektu: Základy analýzy spojitých jednorozměrných regulačních obvodů a spojitých lineárních a nelineárních soustav.
1. Základní pojmy z oblasti kybernetiky a řídicích systémů. Klasifikace systémů, pojmy řízení, ovládání a regulace.
2. Příklady ovládání a regulace. Výukové fyzikální modely, řízení reálných technologií v praxi. Alternativně: exkurze do vybrané firmy zabývající se průmyslovou automatizací.
3. Matematický aparát používaný v oblasti kybernetiky a řídicích systémů. Problematika modelování a simulace.
4. Vnější popis dynamických systémů.
5. Vnitřní popis dynamických systémů.
6. Základní dynamické systémy a jejich vlastnosti.
7. Úvod do analýzy jednorozměrných i vícerozměrných spojitých a diskrétních systémů.
8. Zpětnovazební regulační obvod, jeho funkce, struktura a základní vlastnosti.Základy spojitého řízení (PID regulátor).
9. Základy číslicového řízení, diskrétní regulační obvod. Diskrétní systémy, problematika diskretizace spojitých systémů.
10. Úvod do problematiky identifikace systémů.
11. Úvod do problematiky nelineárních systémů.
12. Technické prostředky pro řízenía programové prostředky pro řízení.
13. Historie, současnost, nové směry, trendy a přístupy v oblasti technické kybernetiky.
Laboratoře:
1. Seznámení s programem cvičení a laboratoří. Školení bezpečnosti práce.Příklady laboratorních regulačních úloh s demonstrací principu zpětnovazebního řízení – laboratorní úloha.
2. Aplikace matematického aparátu v příkladech, demonstrace v programu Matlab a Simulink / Scilab.
3. Vnější popis, demonstrace v programu Matlab a Simulink / Scilab – laboratorní úloha.
4. Vnitřní popis systémů, demonstrace v programu Matlab a Simulink / Scilab – laboratorní úloha.
5. Základní dynamické systémy, demonstrace v programu Matlab a Simulink / Scilab – laboratorní úloha.
6. Zpětnovazební regulační obvod – úvod do problematiky, analýza, demonstrace v programu Matlab a Simulink / Scilab.
7. Úvod do analýzy jednorozměrných i vícerozměrných spojitých a diskrétních systémů, demonstrace v programu Matlab a Simulink / Scilab.
8. Diskrétní regulační obvod, diskretizace, demonstrace v programu Matlab a Simulink / Scilab.
9. Základní metody identifikace systémů, demonstrace v programu Matlab a Simulink / Scilab.
10. Úvod do problematiky nelineárních systémů, demonstrace v programu Matlab a Simulink / Scilab.
11. Práce na projektech.
12. Demonstrace technických a programových prostředků pro řízení.
13. Zápočet, kontrola projektů.
Projekty:
Každý student dostane zadán v průběhu semestru jeden rozsáhlejší projekt, který zpracuje s využitím výpočetní techniky. Časová náročnost cca 20 hodin. Název projektu: Základy analýzy spojitých jednorozměrných regulačních obvodů a spojitých lineárních a nelineárních soustav.
E-learning
Materiály jsou dostupné v https://lms.vsb.cz/
Povinná literatura
[1] Srovnal,V: Kybernetika. Učební text a návody do cvičení. VŠB-TUO, FEI, Ostrava 2012.
[2] Beneš, P. (2014). Automatizace a automatizační technika : prostředky automatizační techniky. 3. Brno, Computer Press.
[3] Beneš,P. (2012) Automatizace a automatizační technika. 1, Systémové pojetí automatizace. Brno, Computer Press.
[4] Maixner, L. and P. Beneš (2014). Automatizace a automatizační technika. 2, Automatické řízení. Brno, Computer Press.
[2] Beneš, P. (2014). Automatizace a automatizační technika : prostředky automatizační techniky. 3. Brno, Computer Press.
[3] Beneš,P. (2012) Automatizace a automatizační technika. 1, Systémové pojetí automatizace. Brno, Computer Press.
[4] Maixner, L. and P. Beneš (2014). Automatizace a automatizační technika. 2, Automatické řízení. Brno, Computer Press.
Doporučená literatura
[1] Šolc,F., Václavek, P., Vavřín, P., Řízení a regulace II, Studijní materiály, Brno, FEKT VUT Brno 2009.
[2] Blaha, P., Vavřín, P., Řízení a regulace 1. Studijní materiály Brno, FEKT VUT Brno 2009.
[3] Klobouček, J., et al. (2007). Základy aplikované kybernetiky cvičení. Liberec, Technická univerzita v Liberci.
[4] Štecha J., Havlena V.: Teorie dynamických systémů. Praha, ČVUT 2005.
[5] Razím, M., Štecha, J., Nelineární systémy., Praha, ČVUT, 1997. 204 s. ISBN 80-01-01663-3 .
[6] Štecha, J. Optimální rozhodování a řízení. Praha, ČVUT, 2004, ISBN 80-01-03010-5 .
[7] Šlégl Z.: Základy kybernetiky. Plzeň, ZČU 2002
[8] Štecha,J.: Teorie automatického řízení I. Praha, ČVUT 1990.
[2] Blaha, P., Vavřín, P., Řízení a regulace 1. Studijní materiály Brno, FEKT VUT Brno 2009.
[3] Klobouček, J., et al. (2007). Základy aplikované kybernetiky cvičení. Liberec, Technická univerzita v Liberci.
[4] Štecha J., Havlena V.: Teorie dynamických systémů. Praha, ČVUT 2005.
[5] Razím, M., Štecha, J., Nelineární systémy., Praha, ČVUT, 1997. 204 s. ISBN 80-01-01663-3 .
[6] Štecha, J. Optimální rozhodování a řízení. Praha, ČVUT, 2004, ISBN 80-01-03010-5 .
[7] Šlégl Z.: Základy kybernetiky. Plzeň, ZČU 2002
[8] Štecha,J.: Teorie automatického řízení I. Praha, ČVUT 1990.