Přeskočit na hlavní obsah
Přeskočit hlavičku
Ukončeno v akademickém roce 2003/2004

Analýza regulačních systémů

Typ studia bakalářské
Jazyk výuky čeština
Kód 455-0516/01
Zkratka ARS
Název předmětu česky Analýza regulačních systémů
Název předmětu anglicky Control Systems Analysis
Kreditů 6
Garantující katedra Katedra měřicí a řídicí techniky
Garant předmětu prof. Ing. Vilém Srovnal, CSc.

Osnova předmětu

Přednášky:
Základní pojmy z řídicí techniky. Typy regulačních systémů. Vlastnosti řídicích systémů. Příklady regulace. Základní pojmy a definice z teorie systémů. Systémový přístup. Dynamické systémy.
Analýza spojitého lineárního systému. Vnější popisy spojitých dynamických systémů. Popis systému diferenciální rovnicí. Přenos lineárního spojitého systému. Impulsní a přechodová funkce systému. Časové a frekvenční charakteristiky systému. Bloková schémata a signální diagramy. Základní
dynamické systémy - proporcionální, integrační, derivační, se setrvačností, systém 2. řádu, dopravní zpoždění.
Vnější popisy mnoharozměrových systémů. Přenosová matice. Nuly a póly. Vnější popisy diskrétních dynamických systémů. Diferenční rovnice. Přenos diskrétního systému. Impulzní a přechodové posloupnosti. Základní typy diskrétních systémů. Proporcionální člen. Sumační člen. Diferenční člen.
Setrvačný člen. Kmitavý člen prvého a druhého řádu. Průměrový člen. Diskrétní přenosy s dopravním zpožděním.
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.
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.
Souvislosti spojitého a diskrétního popisu systému. Diskretizace spojitých systémů. Frekvenční rozbor vzorkování. Tvarovací členy. Modifikovaný diskrétní přenos.
Stabilita. Kritéria stability lineárních spojitých systémů. Stabilita diskrétních systémů. Řiditelnost a dosažitelnost. Definice pojmů. Kritéria řiditelnosti a dosažitelnosti. Pozorovatelnost a rekonstruovatelnost.
Metody identifikace systémů.
Struktury systémů automatického řízení. Vlastnosti lineárních regulačních obvodů. Analýza regulačního obvodu.
Dynamické vlastnosti lineárních spojitých regulátorů a jejich realizace. Dynamické vlastnosti lineárních diskrétních regulátorů a jejich realizace.
Standardní typy přenosů ve spojitých zpětnovazebních obvodech. Základní vlastnosti. Stabilita lineárních spojitých zpětnovazebních obvodů. Nyquistovo kritérium stability.
Analýza spojitých regulačních obvodů. Statická přesnost. Dynamické vlastnosti. Kvalita regulace. Integrální kritéria kvality regulace

Analýza pomocí frekvenčních charakteristik. Metoda kořenového hodografu. Analýza spojitých regulačních obvodů ve stavovém prostoru.


Cvičení:
Příklady regulace. Příklady z Laplaceovy transformace.
TEST č.1: Vnější popisy systémů. Příklady na řešení vnějšího popisu diskrétních systémů.
TEST č.2: Vnitřní popisy systémů a stabilita.


Projekty:
Každý studen dostane zadány v průběhu semestru 3 samostatné práce, které zpracuje s využitím výpočetní techniky.

Počítačové laboratoře:
Příklady řešení vnějšího popisu spojitých systémů. Ověření vypočtených příkladů na počítači.Zadání písemné práce 1 pro modelování spoj. systémů.
Modelování zadaných vnějších popisů systémů na osobním počítači (písemná práce 1).
Příklady řešení vnějšího popisu diskrétních systémů. Ověření na počítači.
Příklady řešení stavových rovnic spojitých systémů. Ověření na počítači. Zadání písemné úlohy 2 pro modelování spojitého systému ve stavovém prostoru na osobním počítači.
Modelování zadaných úloh vnitřních popisů systémů na PC (písemná úloha 2).
Příklady řešení stavových rovnic diskrétních systémů. Ověření příkladů na PC.
Příklady numerického a grafického vyšetření stability soustav. Ověření příkladů na PC. Zadání písemné práce 3.
Příklady numerického řešení řiditelnosti a dosažitelnosti. Ověření příkladů na PC.
Příklady analýzy regulačního obvodu. Modelování regulačního obvodu na PC (písemná práce 3).
Příklady na výpočet přenosů. Příklady na stanovení stability regulačního obvodu. Ověření stability na PC.
Příklady na stanovení kvality regulace. Ověření příkladů na PC.

Povinná literatura

Srovnal,V: Analýza regulačních systémů. Sylaby na WWW stránkách katedry,2007

Doporučená literatura

Štecha,J: Teorie automatického řízení I. Praha, ČVUT 1990.
Vavřín,V.: Teorie dynamických systémů. Brno, VUT 1989.
Vavřín,P.: Teorie automatického řízení I. Brno, VUT 1991.