Přednášky:
1. Úvod do problematiky analýzy regulačních systémů.
2. Matematický základ potřebný pro řešení úloh analýzy systémů.
3. Základní dynamické systémy - proporcionální, integrační, derivační, se setrvačností, systém 2. řádu, dopravní zpoždění. Základní typy diskrétních systémů. Proporcionální člen. Sumační člen. Diferenční člen. Setrvačný člen. Kmitavý člen prvého a druhého řádu.
4. Vazby mezi systémy. Řešení stavových rovnic spojitých systémů. Matice přechodu. Generátory vstupních funkcí. Diagram stavových veličin. Vnitřní a vnější popis systému. Stavová rovnice a přenosová matice. Určení vnitřního popisu systému z popisu vnějšího. Frobeniův a Jordanův kanonický tvar.
5. Řešení stavových rovnic diskrétních systémů. Matice přechodu. Generátor vstupních funkcí. Diagram stavových veličin. Stavová reprezentace diskrétních systémů. Vnitřní a vnější popis systému. Stavová rovnice a přenosová matice. Určení vnitřního popisu systému z popisu vnějšího. Frobeniův a Jordanův kanonický tvar.
6. Souvislosti spojitého a diskrétního popisu systému. Diskretizace spojitých systémů. Frekvenční rozbor vzorkování. Tvarovací členy.
7. Zpětnovazební regulační obvod - detailní popis, funkčnost. Blokové schéma, standardní přenosy v regulačním obvodě.
8. Statické a dynamické vlastnosti regulátorů.
9. Metody identifikace systémů. Experimentální identifikace. Identifikace pomocí deterministických signálů. Identifikace pomocí stochastických signálů.
10. Analýza zpětnovazebních obvodů v časové oblasti. Stabilita, statická přesnost a kvalita regulace. Integrální kritéria kvality regulace. Kritéria řiditelnosti, dosažitelnosti, pozorovatelnosti a rekonstruovatelnosti. Analýza spojitých a diskrétních regulačních obvodů ve stavovém prostoru.
11. Analýza zpětnovazebních obvodů ve frekvenční oblasti. Stabilita. Analýza pomocí frekvenčních charakteristik. Metoda kořenového hodografu.
12. Nelineární regulační obvody.
13. Případové studie část 1 – analýza vybraných fyzikálních modelů v časové a frekvenční oblasti – laboratorní úloha.
14. Případové studie část 2 – analýza vybraných fyzikálních modelů v časové a frekvenční oblasti – laboratorní úloha.
Cvičení:
1. Seznámení s programem cvičení a laboratoří. Školení bezpečnosti práce. Příklady regulace.
2. Základní dynamické systémy a jejich statické a dynamické vlastnosti, demonstrace v programu Matlab a Simulink.
3. Vnitřní stavový popis spojitých systémů, demonstrace v programu Matlab a Simulink.
4. Vnitřní stavový popis diskrétních systémů, demonstrace v programu Matlab a Simulink.
5. Souvislosti spojitého a diskrétního popisu systému, demonstrace v programu Matlab a Simulink – laboratorní úloha.
6. Zpětnovazební regulační obvod, demonstrace v programu Matlab a Simulink.
7. Statické a dynamické vlastnosti regulátorů, demonstrace v programu Matlab a Simulink – laboratorní úloha.
8. Identifikace systémů, demonstrace v programu Matlab a Simulink – laboratorní úloha.
9. Analýza zpětnovazebních obvodů v časové oblasti.
10. Analýza zpětnovazebních obvodů ve frekvenční oblasti.
11. Práce na projektech.
12. Nelineární regulační obvody.
13. Případové studie – analýza výukových fyzikálních modelů a demonstrace jejich činnosti – laboratorní úloha.
14. Zápočty, kontrola projektů.
Projekty:
Každý student dostane zadán v průběhu semestru jeden rozsáhlejší projekt, který zpracuje s využitím výpočetní techniky. Časová náročnost cca 10 hodin. Název projektu: Analýza spojitých a diskrétních rozvětvených a vícerozměrných regulačních obvodů.
1. Úvod do problematiky analýzy regulačních systémů.
2. Matematický základ potřebný pro řešení úloh analýzy systémů.
3. Základní dynamické systémy - proporcionální, integrační, derivační, se setrvačností, systém 2. řádu, dopravní zpoždění. Základní typy diskrétních systémů. Proporcionální člen. Sumační člen. Diferenční člen. Setrvačný člen. Kmitavý člen prvého a druhého řádu.
4. Vazby mezi systémy. Řešení stavových rovnic spojitých systémů. Matice přechodu. Generátory vstupních funkcí. Diagram stavových veličin. Vnitřní a vnější popis systému. Stavová rovnice a přenosová matice. Určení vnitřního popisu systému z popisu vnějšího. Frobeniův a Jordanův kanonický tvar.
5. Řešení stavových rovnic diskrétních systémů. Matice přechodu. Generátor vstupních funkcí. Diagram stavových veličin. Stavová reprezentace diskrétních systémů. Vnitřní a vnější popis systému. Stavová rovnice a přenosová matice. Určení vnitřního popisu systému z popisu vnějšího. Frobeniův a Jordanův kanonický tvar.
6. Souvislosti spojitého a diskrétního popisu systému. Diskretizace spojitých systémů. Frekvenční rozbor vzorkování. Tvarovací členy.
7. Zpětnovazební regulační obvod - detailní popis, funkčnost. Blokové schéma, standardní přenosy v regulačním obvodě.
8. Statické a dynamické vlastnosti regulátorů.
9. Metody identifikace systémů. Experimentální identifikace. Identifikace pomocí deterministických signálů. Identifikace pomocí stochastických signálů.
10. Analýza zpětnovazebních obvodů v časové oblasti. Stabilita, statická přesnost a kvalita regulace. Integrální kritéria kvality regulace. Kritéria řiditelnosti, dosažitelnosti, pozorovatelnosti a rekonstruovatelnosti. Analýza spojitých a diskrétních regulačních obvodů ve stavovém prostoru.
11. Analýza zpětnovazebních obvodů ve frekvenční oblasti. Stabilita. Analýza pomocí frekvenčních charakteristik. Metoda kořenového hodografu.
12. Nelineární regulační obvody.
13. Případové studie část 1 – analýza vybraných fyzikálních modelů v časové a frekvenční oblasti – laboratorní úloha.
14. Případové studie část 2 – analýza vybraných fyzikálních modelů v časové a frekvenční oblasti – laboratorní úloha.
Cvičení:
1. Seznámení s programem cvičení a laboratoří. Školení bezpečnosti práce. Příklady regulace.
2. Základní dynamické systémy a jejich statické a dynamické vlastnosti, demonstrace v programu Matlab a Simulink.
3. Vnitřní stavový popis spojitých systémů, demonstrace v programu Matlab a Simulink.
4. Vnitřní stavový popis diskrétních systémů, demonstrace v programu Matlab a Simulink.
5. Souvislosti spojitého a diskrétního popisu systému, demonstrace v programu Matlab a Simulink – laboratorní úloha.
6. Zpětnovazební regulační obvod, demonstrace v programu Matlab a Simulink.
7. Statické a dynamické vlastnosti regulátorů, demonstrace v programu Matlab a Simulink – laboratorní úloha.
8. Identifikace systémů, demonstrace v programu Matlab a Simulink – laboratorní úloha.
9. Analýza zpětnovazebních obvodů v časové oblasti.
10. Analýza zpětnovazebních obvodů ve frekvenční oblasti.
11. Práce na projektech.
12. Nelineární regulační obvody.
13. Případové studie – analýza výukových fyzikálních modelů a demonstrace jejich činnosti – laboratorní úloha.
14. Zápočty, kontrola projektů.
Projekty:
Každý student dostane zadán v průběhu semestru jeden rozsáhlejší projekt, který zpracuje s využitím výpočetní techniky. Časová náročnost cca 10 hodin. Název projektu: Analýza spojitých a diskrétních rozvětvených a vícerozměrných regulačních obvodů.