Course detail
Introduction to Cybernetics
FEKT-BPC-UKBAcad. year: 2020/2021
Introduction to the technical cybernetics
Definition of the system, the system kinds and their properties (linearity, time-invariance, causality, etc.)
Systems – inputs/outputs, the ways of the systems description, energy accumulators and system order, examples of basic systems
Systems in the frequency domain, the analogy between the physical systems and RLC systems
The system structures (serial, parallel, antiparallel), explanation of positive/negative feedback
Stability of the systems, feedback use and the basic principle of automatic control, the main kinds of controllers (regulators)
The Laplace transform principle , solving the differential equations
The Z-transform principle, solving the difference equations
The physical signals – kinds and ways of description
Signals – frequency, amplitude, phase, power and energy of signals
Language of instruction
Number of ECTS credits
Mode of study
Guarantor
Learning outcomes of the course unit
- describe basic signals by mathematic equations and operate with them,
- define system and its basic properties (linearity, time-invariance, causality, etc.),
- distinguish between different kinds of systems and their structures,
- explain the terms system stability, system order and feedback,
- describe the basic principle of automatic control and enumerate several kinds of controllers (regulators),
- model and simulate simple systems using Matlab/Simulink.
Prerequisites
Co-requisites
Planned learning activities and teaching methods
Assesment methods and criteria linked to learning outcomes
Course curriculum
1. Introduction to the technical cybernetics.
2. Signals – definition, types, properties. A/D and D/A conversion. Mathematical description of the basic signals.
4. Static and dynamic systems. System state, system energy, accumulators of energy and system order.
5. Control - definition, types, properties. Examples of control.
6. Basic types of controlled systems (processess), their properties and examples.
7. Feedback and the basic principle of automatic control, the main kinds of controllers (regulators).
8. Summary. Example of a control implementation.
Computer labs:
9. Introduction to Matlab.
10. Implementation of simple model in Simulink.
11. Modelling and simulation of basic systems.
12. Demonstration of implemented control solution(s).
13. Final examination (test).
Work placements
Aims
Specification of controlled education, way of implementation and compensation for absences
Recommended optional programme components
Prerequisites and corequisites
Basic literature
ŠVARC, Ivan. Základy automatizace. Elektronické skriptum, Brno 2002. (CS)
Recommended reading
Elearning
Classification of course in study plans
- Programme BPC-AMT Bachelor's 1 year of study, summer semester, compulsory
Type of course unit
Lecture
Teacher / Lecturer
Syllabus
2. Pojem „signál“ – definice, druhy fyzikálních signálů a jejich vlastnosti, A/D a D/A převod. Matematický popis základních druhů signálů. Význam derivace a integrace z pohledu signálů.
3. Signálové toky a základy modelování. Pojem „systém“ – definice, druhy systémů a jejich vlastnosti (linearita, časová invariance, kauzalita, apod.).
4. Statické a dynamické systémy. Stav systému, energie systému, akumulátory energie a řád systému. Stabilita systému. Příklady a ukázka jednoduchých systémů, analogie s RLC systémy.
5. Pojem „řízení“ – definice, druhy řízení, řízení z pohledu technické kybernetiky, příklady řízení.
6. Základní typy řízených soustav (procesů) a jejich vlastnosti, příklady reálných soustav.
7. Využití zpětné vazby a princip regulace. Základní typy regulátorů (PID, on-off, a další) a jejich použití.
8. Shrnutí a opakování učiva, ukázky reálné implementace řízení.
Exercise in computer lab
Teacher / Lecturer
Syllabus
10. Implementace jednoduchého modelu v prostředí Simulink.
11. Modelování a simulace základních systémů.
12. Ukázka implementace řízení.
13. Závěrečný test.
Elearning