Automatické řízení

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra řídicí techniky

Anotace:

Základní kurz automatického řízení. Seznamuje se základními pojmy a vlastnostmi dynamických systémů fyzikálních, inženýrských, biologických, ekonomických, robotických a informatických. Vysvětluje, jak lze pomocí zpětné vazby měnit chování a potlačit vliv neurčitosti. Představuje klasické i moderní metody analýzy návrhu automatických řídicích systémů. Na přednáškách i v laboratořích se studenti přesvědčí o tom, že automatické řízení je inspirující, všudypřítomný, důležitý a zábavný obor. Kurz má o trochu modernější pojetí než podobné ve světě.

Požadavky:

Stránky předmětu: https://moodle.fel.cvut.cz/course/view.php?id=3863

Osnova přednášek:

1.Názvosloví, modely spojité/diskrétní, lineární/nelineární, lineární aproximace

2.Spojité modely stavové a typu vstup-výstup: řešení, přenos, realizace, transformace, volný pád, módy

3.Odezva systému: póly, nuly a vliv jejich polohy

4.Vlastnosti systému: stabilita, obrácená odezva, řiditelnost a pozorovatelnost

5.Identifikace

6.Spojování systémů a různé struktury

7.Ustálený stav, sledování a potlačení poruchy

8.Metoda root locus

9.Zpětná vazba

10.Přímá vazba

11.Typy jednoduchých regulátorů

12.Frekvenční metody: Nyquistovo kritérium

13.Frekvenční metody: návrh

14.Frekvenční metody: robustnost

15.Stavové metody: stavová zpětná vazba

16.Stavové metody: pozorovatel, výstupní zpětná vazba

17.Případová studie

18.písemka uprostřed semestru

19.Polynomiální metody

20.Číslicové řízení

21.Diskrétní popis spojitých systémů

22.Diskrétní systémy

23.Diskrétní řízení

24.Prediktivní řízení

25.Systémy s dopravním zpožděním

26.Nelineární systémy

27.Systémy s mnoha vstupy a výstupy

28.rezerva

Vybrané partie se studenti naučí sami doma z učebnice (tzv. čtení). Součástí je pravidelný domácí úkol z přednášky, zadaný každý čtvrtek, odevzdaný do následujícího pondělí a opravený do středy.

Osnova cvičení:

Na začátku opakovací úloha z látky předcházejícího předmětu Systémy a signály. Každý týden zadávány krátké kvízy prostřednictvím webu se systémem Moodle.

Během semestru postupně zadány tři úlohy

a)úloha s laboratorním experimentem (obhajuje se podrobná zpráva)

b)simulační úloha s e složitějším systémem (obhajuje se podrobná zpráva)

c)tvůrčí úloha - návrh a realizace řízení modelu vozítka Segway sestaveného z robotické stavebnice LEGO

(na konci veřejná soutěž, studenti hodnoceni podle skutečného výkonu robota = vzdálenosti, kterou ujede ve stabilizované poloze)

Součástí kurzu je i propracovaný systém hodnocení. Studenti postupně během semestru získávají body, a pokud po celý semestr dobře pracují, mají pak usnadněnu zkoušku a/nebo mohou získat lepší známku. Informace o aktuálním stavu bodů je k disposici v systému Moodle.

Cíle studia:

Studijní materiály:

Doporučené učebnice (obě mají propracované weby s mnoha příklady ve studentské sekci) jsou buď

Gene F. Franklin, J. David Powell, Abbas Emami-Naeini: Feedback Control of Dynamic Systems. Prentice Hall; 7th ed. 2014 a starší vydání, nebo

Richard C. Dorf and Robert H. Bishop: Modern Control Systems, Prentice Hall; 12th ed. 2010 a starší vydání.

Obě knihy jsou v celkovém počtu přes 100 kusů k dispozici ve fakultní knihovně, vždy rezervovány pro studenty předmětu. Kromě toho pomáháme zájemcům získat slevu hromadným nákupem. Každý student musí učebnici v průběhu semestru používat. Výhodou je i to, že obě jsou v angličtině.

Předmět má propracovaný web v systému Moodle na https://moodle.dce.fel.cvut.cz/course/view.php?id=68 , který nabízí ke stažení všechny slajdy s přednáškami i příklady, modely v Simulinku a další studijní materiály, potřebný software a obsahuje mnoho zajímavých odkazů na další weby s tematikou oboru: historie, aplikace, výzkum apod.

Studenti mají během kurzu zdarma k dispozici všechen potřebný software (Matlab a toolboxy, Simulink a modely)

Pro cvičení mají studenti k dispozici dvě moderní výukové laboratoře s vybavením na světové úrovni:

Laboratoř automatického řízení

(viz. https://dce.fel.cvut.cz/katedra/laborator-teorie-automatickeho-rizeni-kne-26 )

a Laboratoř řídicích systémů Allen-Bradlley

(viz https://dce.fel.cvut.cz/katedra/laborator-ridicich-systemu-allen-bradlley-kne-23 ).

Po dohodě s cvičícími je mohou používat i mimo školní rozvrh (tzv. systém otevřených laboratoří).

Poznámka:

Stránky předmětu: https://moodle.fel.cvut.cz/course/search.php?search=b3b35ari

Další informace:

Stránky předmětu: https://moodle.fel.cvut.cz/course/view.php?id=3863

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Kybernetika a Robotika 2016 (povinný předmět programu)