Automatické řízení
| Kód | Zakončení | Kredity | Rozsah | Jazyk výuky |
|---|---|---|---|---|
| 2371047 | Z,ZK | 5 | 3+2 | česky |
- Přednášející:
- Pavel Zítek, Milan Hofreiter (gar.), Růžena Petrová
- Cvičící:
- Milan Hofreiter (gar.), Dana Bauerová, Ivo Bukovský, Jaromír Fišer, Hynek Havliš, František Král, Růžena Petrová, Goran Simeunović, Pavel Trnka, Stanislav Vrána, Filip Zámek, Miroslav Žilka
- Anotace:
-
Základní pojmy z automatického řízení. Logické řízení -kombinační logická funkce, sekvenční logická funkce, logický obvod, realizace logické funkce, programovatelné automaty. Analogové řízení -identifikace, statické a dynamické vlastnosti systémů, modely řízených objektů, linearizace, přenosy, bloková algebra, přechodová a impulsní charakteristika, regulátor typu P-I-D a regulátor dvoupolohový, regulační obvod, frekvenční vlastnosti systémů, stabilita lineárních systémů, kriteria stability, seřízení regulátorů typu P-I-D. Dopředné řízení. Realizace číslicového regulátoru-diskrétní regulační obvod, vzorkování, diskretizace, číslicový regulátor, PSD regulátor.
- Požadavky:
-
1. Základní pojmy z automatického řízení, binární velčiny, kombinační a sekvenční logické funkce, zápis logické funkce, zjednodušení logické funkce, Booleova algebra, dualita, realizace logické funkce (hradla NAND a NOR, kontakty, klopný obvod RS, programovatelné automaty), sekvenční funkční diagram.
2. Popis statických a dynamických vlastností systémů, linearizace, modely lineárních dynamických systémů, dopravní zpoždění, přechodová a impulsní charakteristika, kmitavost, doba průtahu a doba náběhu, statická citlivost, přenosy lineárních dynamických systémů, algebra blokových schémat.
3. Dvoupolohohový regulátor, analogové regulátory typu P-I-D, vlastnosti, statické charakteristiky, popis v časové a frekvenční oblasti, použití.
4. Regulační obvod s regulátory typu P-I-D; kvalita regulačního pochodu (doba regulace, maximální přeregulování, trvalá regulační odchylka); kmitavost, fázovost a stabilita uzavřeného regulačního obvodu; přenos řízení a přenos poruchy regulačním obvodem.
5. Frekvenční vlastnosti systému: Nyquistova a Bodeho frekvenční charakteristiky, rezonance, frekvenční přenos systému, frekvenční vlastnosti systému s dopravním zpožděním, fázovost lineárního dynamického systému, algebra frekvenčních přenosů, požadavky na frekvenční přenos řízení a poruchy regulačním obvodem.
6. Stabilita systému, Stodolova podmínka stability, kriteria stability (Hurwitzovo, Michajlovo-Leonhardovo, Nyquistovo), amplitudová a fázová bezpečnost.
7. Seřízení regulátoru (Ziegler-Nichols metoda; z přechodové charakteristiky; metoda relé; Wadeho metoda; dle zvolených kořenů charakteristické rovnice regulačního obvodu; kompenzační seřízení).
8. Dopředné řízení: popis, blokové schéma, výhody/nevýhody, použití, kombinace zpětnovazebního a dopředného řízení.
9. Realizace číslicového (diskrétního) regulátoru: vzorkování, diskrétní regulační obvod, diskretizace lineárního spojitého modelu, PSD regulátor (polohový a přírustkový tvar), realizační úpravy PSD regulátoru.
- Osnova přednášek:
-
Binární veličiny logického řízení, jejich definice, popis tabulkou a Karnaughovou mapou, Booleova algebra, identity, dualita.
Syntéza kombinační logické funkce na kanonický tvar součtový a součinový. Univerzální operace NAND a NOR. Sekvenční logická funkce, klopný obvod.
Syntéza jednodušších sekvenčních logických funkcí a obvodů. Aplikace logického řízení na příkladech. Programovatelný automat.
Analogové řízení procesu v přímé a zpětné vazbě, regulátor. Statické vlastnosti objektů a jejich spojení. Uzavřený regulační obvod (URO), trvalá regulační odchylka.
Přechodové charakteristiky objektů, časové konstanty, vlastní kmity. Přechodové charakteristiky při řazení bloků.
Regulační obvod s regulátory typu P, PI, PD, PID. Odstranění trvalé regulační odchylky integrací. Kmitavost regulačního pochodu, vliv parametrů regulátoru. Dvoupolohová regulace.
Vynucené kmity a frekvenční vlastnosti objektů, frekvenční přenos, amplitudová a fázová frekvenční charakteristika (FCH), logaritmické zobrazení.
Algebraický popis dynamických vlastností obvodů pomocí přenosů. Přenos poruchy a řízení obvodem. Frekvenční vlastnosti URO a jejich ovlivnění parametry regulátoru PID.
Charakteristická rovnice a stabilita URO. Stabilita podle (FCH) charakteristik. Kritéria stability - Hurwitzovo a Michajlovovo.
Seřízení regulátoru podle kritického nastavení - Ziegler a Nichols. Kvalita regulačního pochodu. Principy zpětnovazební konstrukce regulačních přístrojů.
Struktura číslicového regulačního obvodu, AD a DA převod, vzorkování, popis diferenční rovnicí. Řízení počítačem v reálném čase.
Číslicový regulátor PID (PSD), jeho analogie s analogovým, popis diskrétního řízení diferenční rovnicí.
Charakteristická rovnice diskrétního regulačního obvodu. Stabilita tohoto obvodu podle kořenů charakteristické rovnice.
Frekvenční charakteristika diskrétní dynamické soustavy.
- Osnova cvičení:
-
1.Příklady problémů řízení - základní pojmy AŘ, řízení, zpětná vazba, kombinační log. fce
2.Příklady na kombinační, sekvenční logické řízení (obvod RS)
3.Příklady syntézy sekvenčního řízení, programovatelný automat (sekvenční funkční diagram)
4.Laboratorní cvičení - úlohy z kombinační, sekvenční logiky, programovatelný automat
5. Příklady modelů spojitě řízených soustav a regulátorů typu P-I-D, přenosy, vlastnosti
6. Počítačové cvičení na přechodové a impulsní charakteristiky soustavy, regulátoru, URO, na odhad modelu z přechodové charakteristiky
7. Příklady výpočtů frekvenčních charakteristik
8. Počítačové cvičení na experimentální stanovení frekvenčních charakteristik systémů
9. Laboratorní cvičení z oblasti frekvenčních vlastností systémů
10. Příklady zaměřené na posouzení stability systémů
11. Příklady zaměřené na seřízení regulátoru
12. Laboratorní cvičení z oblasti regulačních obvodů
13. Počítačové cvičení na stabilitu a seřízení regulátoru
14.Závěrečné cvičení - náhrady, konzultace, zápočty
- Cíle studia:
-
Automatické řízení je důležitou součástí mnoha průmyslových provozů. Cílem kursu je seznámit studenty se základními teoretickými a i praktickými znalostmi z automatického řízení jako je přenos, dopředné a zpětnovazební řízení, základy návrhu řízení, frekvenční analýza řídicích systém. Předmet se též věnuje logickému řízení a realizaci logického řízení využitím programovatelných automatů. Pro praktické ověření teoretických znalostí slouží laboratorní a počítačová cvičení, kde studenti využívají téžprogramové prostředí Matlab/Simulink.
- Studijní materiály:
-
Hofreiter, M.: Základy automatického řízení, 2012, ČVUT
Zítek, P.: Automatické řízení pro bakalářské studium, 2009, ČVUT
Hofreiter, M.: Příklady z automatického řízení, 2009, ČVUT
- Poznámka:
-
<a href="http://www.fsid.cvut.cz/cz/u210/ar/ar/">http://www.fs.cvut.cz/ar/</a>
- Další informace:
- viz www.fs.cvut.cz/ar http://vlab.fsid.cvut.cz/
- Rozvrh na zimní semestr 2011/2012:
- Rozvrh není připraven
- Rozvrh na letní semestr 2011/2012:
-
06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po Út St Čt Pá - Předmět je součástí následujících studijních plánů: