Regulační systémy
| Typ studia | navazující magisterské |
|---|---|
| Jazyk výuky | čeština |
| Kód | 450-4001/01 |
| Zkratka | RS |
| Název předmětu česky | Regulační systémy |
| Název předmětu anglicky | Control Systems Theory and Design |
| Kreditů | 6 |
| Garantující katedra | Katedra kybernetiky a biomedicínského inženýrství |
| Garant předmětu | doc. Ing. Štěpán Ožana, Ph.D. |
Subject syllabus
Přednášky:
1. Úvod. Vymezení problematiky a rozsahu předmětu, návaznosti. Činnost a cíle uzavřeného regulačního obvodu.
2. Syntéza spojitých regulátorů: metoda standardního tvaru frekvenční charakteristiky otevřené smyčky.
3. Syntéza spojitých regulátorů: metoda Ziegler-Nichols a její modifikace, metoda optimálního modulu, metody využívající optimalizačních algoritmů.
4. Syntéza spojitých regulátorů: další vybrané metody.
5. Praktické aspekty aplikace PID regulátorů.
6. Syntéza rozvětvených regulačních obvodů I. Regulační obvod s pomocnou regulovanou veličinou, regulační obvod s pomocnou akční veličinou.
7. Syntéza rozvětvených regulačních obvodů II. Regulační obvod s měřením poruchy, regulační obvod s modelem regulované soustavy.
8. Syntéza vícerozměrných obvodů. Kompenzace vlivu vnitřních křížových vazeb.
9. Syntéza ve stavovém prostoru. Metoda požadovaného umístění pólů. Systémy s pozorovatelem.
10. Syntéza regulačních obvodů se vzorkováním. Diskretizace PID. Algebraické metody návrhu.
11. Syntéza nelineárních systémů. Metody pro regulaci nelineárních soustav.
12. Statické optimalizace a jejich využití v oblasti teorie řízení.
13. Dynamické optimalizace a jejich využití v oblasti teorie řízení.
Cvičení:
1. Úvod. Školení, bezpečnost v laboratoři.
2. Syntéza spojitých regulátorů: metoda standardního tvaru frekvenční charakteristiky otevřené smyčky, návrh a simulace na PC.
3. Syntéza spojitých regulátorů: metoda Ziegler-Nichols a její modifikace, návrh a simulace na PC – laboratorní úloha.
4. Syntéza spojitých regulátorů: metoda optimálního modulu, metody využívající optimalizačních algoritmů, návrh a simulace na PC – laboratorní úloha.
5. Syntéza spojitých regulátorů: vybrané ostatní metody, návrh a simulace na PC – laboratorní úloha.
6. Syntéza regulačních obvodů: samostatná práce na případové studii – laboratorní úloha.
7. Syntéza rozvětvených regulačních obvodů, návrh a simulace na PC – laboratorní úloha.
8. Syntéza vícerozměrných obvodů, návrh a simulace na PC – laboratorní úloha.
9. Syntéza ve stavovém prostoru, návrh a simulace na PC – laboratorní úloha.
10. Syntéza regulačních obvodů se vzorkováním, návrh a simulace na PC – laboratorní úloha.
11. Metody pro regulaci nelineárních soustav, návrh a simulace na PC.
12. Statické optimalizace, návrh a simulace na PC.
13. Dynamické optimalizace, návrh a simulace na PC.
Projekty:
Každý student dostane zadán v průběhu semestru jeden rozsáhlejší projekt, který zpracuje s využitím výpočetní techniky. Časová náročnost cca 20 hodin. Název projektu: Syntéza spojitých a diskrétních rozvětvených a vícerozměrných regulačních obvodů, statická a dynamická optimalizace.
1. Úvod. Vymezení problematiky a rozsahu předmětu, návaznosti. Činnost a cíle uzavřeného regulačního obvodu.
2. Syntéza spojitých regulátorů: metoda standardního tvaru frekvenční charakteristiky otevřené smyčky.
3. Syntéza spojitých regulátorů: metoda Ziegler-Nichols a její modifikace, metoda optimálního modulu, metody využívající optimalizačních algoritmů.
4. Syntéza spojitých regulátorů: další vybrané metody.
5. Praktické aspekty aplikace PID regulátorů.
6. Syntéza rozvětvených regulačních obvodů I. Regulační obvod s pomocnou regulovanou veličinou, regulační obvod s pomocnou akční veličinou.
7. Syntéza rozvětvených regulačních obvodů II. Regulační obvod s měřením poruchy, regulační obvod s modelem regulované soustavy.
8. Syntéza vícerozměrných obvodů. Kompenzace vlivu vnitřních křížových vazeb.
9. Syntéza ve stavovém prostoru. Metoda požadovaného umístění pólů. Systémy s pozorovatelem.
10. Syntéza regulačních obvodů se vzorkováním. Diskretizace PID. Algebraické metody návrhu.
11. Syntéza nelineárních systémů. Metody pro regulaci nelineárních soustav.
12. Statické optimalizace a jejich využití v oblasti teorie řízení.
13. Dynamické optimalizace a jejich využití v oblasti teorie řízení.
Cvičení:
1. Úvod. Školení, bezpečnost v laboratoři.
2. Syntéza spojitých regulátorů: metoda standardního tvaru frekvenční charakteristiky otevřené smyčky, návrh a simulace na PC.
3. Syntéza spojitých regulátorů: metoda Ziegler-Nichols a její modifikace, návrh a simulace na PC – laboratorní úloha.
4. Syntéza spojitých regulátorů: metoda optimálního modulu, metody využívající optimalizačních algoritmů, návrh a simulace na PC – laboratorní úloha.
5. Syntéza spojitých regulátorů: vybrané ostatní metody, návrh a simulace na PC – laboratorní úloha.
6. Syntéza regulačních obvodů: samostatná práce na případové studii – laboratorní úloha.
7. Syntéza rozvětvených regulačních obvodů, návrh a simulace na PC – laboratorní úloha.
8. Syntéza vícerozměrných obvodů, návrh a simulace na PC – laboratorní úloha.
9. Syntéza ve stavovém prostoru, návrh a simulace na PC – laboratorní úloha.
10. Syntéza regulačních obvodů se vzorkováním, návrh a simulace na PC – laboratorní úloha.
11. Metody pro regulaci nelineárních soustav, návrh a simulace na PC.
12. Statické optimalizace, návrh a simulace na PC.
13. Dynamické optimalizace, návrh a simulace na PC.
Projekty:
Každý student dostane zadán v průběhu semestru jeden rozsáhlejší projekt, který zpracuje s využitím výpočetní techniky. Časová náročnost cca 20 hodin. Název projektu: Syntéza spojitých a diskrétních rozvětvených a vícerozměrných regulačních obvodů, statická a dynamická optimalizace.
E-learning
Materiály jsou dostupné v https://lms.vsb.cz/
Literature
[1] Srovnal,V: Regulační systémy. Učební text a návody do cvičení. VŠB-TUO, FEI, 2012.
[2] Šolc, F., Václavek, P., Vavřín, P. Řízení a regulace II. Brno, VUT Brno, 2009.
[3] Balátě, J. (2004). Automatické řízení. Praha, BEN - technická literatura.
[4] Šulc, B. and M. Vítečková (2004). Teorie a praxe návrhu regulačních obvodů. Praha, Vydavatelství ČVUT.
[5] Šulc, B. (1992). Teorie automatického řízení II : spojitá a diskrétní regulace. Praha, Ediční středisko ČVUT.
[2] Šolc, F., Václavek, P., Vavřín, P. Řízení a regulace II. Brno, VUT Brno, 2009.
[3] Balátě, J. (2004). Automatické řízení. Praha, BEN - technická literatura.
[4] Šulc, B. and M. Vítečková (2004). Teorie a praxe návrhu regulačních obvodů. Praha, Vydavatelství ČVUT.
[5] Šulc, B. (1992). Teorie automatického řízení II : spojitá a diskrétní regulace. Praha, Ediční středisko ČVUT.
Advised literature
Blaha, P., Vavřín, P. Řízení a regulace I. Brno, VUT Brno 2005,
Kotek, Z. - Razím, M.: Teorie nelineárních, optimálních a adaptivních řídicích systémů. Praha, ČVUT 1990.
Razím, M. - Štecha, J., Nelineární systémy., Praha, ČVUT, 1997. 204 s. ISBN 80-01-01663-3 .
Šlégl Z.: Základy kybernetiky. Plzeň, ZČU 2002
Štecha, J. Optimální rozhodování a řízení. Praha, ČVUT, 2004, ISBN 80-01-03010-5 .
Štecha,J.: Teorie automatického řízení I. Praha, ČVUT 1990.
Štecha J., Havlena V.: Teorie dynamických systémů. Praha, ČVUT 2005.
Štecha, J.-Horáček,P.: Optimální řídicí systémy. Praha, ČVUT 1989
Kotek, Z. - Razím, M.: Teorie nelineárních, optimálních a adaptivních řídicích systémů. Praha, ČVUT 1990.
Razím, M. - Štecha, J., Nelineární systémy., Praha, ČVUT, 1997. 204 s. ISBN 80-01-01663-3 .
Šlégl Z.: Základy kybernetiky. Plzeň, ZČU 2002
Štecha, J. Optimální rozhodování a řízení. Praha, ČVUT, 2004, ISBN 80-01-03010-5 .
Štecha,J.: Teorie automatického řízení I. Praha, ČVUT 1990.
Štecha J., Havlena V.: Teorie dynamických systémů. Praha, ČVUT 2005.
Štecha, J.-Horáček,P.: Optimální řídicí systémy. Praha, ČVUT 1989