Detail předmětu

Mikropočítačové řízení elektrických pohonů

FEKT-MMRPAk. rok: 2017/2018

V předmětu jsou probírány moderní mikroprocesorové obvody pro řízení elektrických pohonů a způsob jejich použití v elektrických pohonech se zpětnovazební regulací. Pro demonstraci problematiky je v laboratorních cvičeních požíván digitální signálový procesor Motorola DSP56800. V laboratorních cvičeních studenti samostatně pracují s mikroprocesorovým vývojovým systémem. Jsou realizovány jednoduché úlohy pro seznámení s architekturou a periferiemi mikroprocesorových obvodů pro elektrické pohony (architektura DSP, A/D převodník, generátor pulsní-šířkové modulace, časovače, atd.) a dále jsou realizovány algoritmy regulační smyčky na reálném laboratorním pohonu (PS regulátor, dolní propust).

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

Ing. Ivo Pazdera, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav výkonové elektrotechniky a elektroniky (UVEE)

Výsledky učení předmětu

Písemnou a ústní zkouškou se ověřuje, že absolvent předmětu je schopen:
- popsat a vysvětlit blokové schéma HW elektrického pohonu s tranzistorovým měničem
- popsat dopředné a zpětné vazby v elektrickém pohonu pro jeho řízení, vysvětlit požadavky na fyzickou realizaci a popsat běžné typy snímačů elektrických a mechanických veličin a jejich připojení do číslicového řídicího systému a zpracování jejich signálů.
- Vysvětlit základní rozdíly mezi řízením mikroprocesory s pevnou a plovoucí řádovou čárkou. Vysvětlit strategie reprezentace veličin a parametrů v pevné řádové čárce.
- Popsat požadavky na mikroprocesory pro řízení elektrických pohonů z hlediska periferií. Popsat principy a funkce klíčových periferií mikroprocesorů (PWM, ADC, Čítače)
- Vysvětlit matematické popisy funkčních bloků regulačních schémat (filtry, regulátory, aproximace funkčních závislostí, transformace komplexního prostorového vektoru, algoritmy DC a AC 3-fázové PWM)

Na laboratorních cvičeních se studenti naučí a formou hodnocených individuálních projektů se ověřuje schopnost:
- realizovat programové funkce jednotlivých funkčních bloků regulačních schémat řízení elektrických pohonů
- provést nastavení periferií, realizovat měření analogových signálů
- realizovat a nastavit regulační smyčky stejnosměrného pohonu

Prerekvizity

Z oblasti aplikované matematiky by měl být student schopen:
- aplikovat operátorový počet ve spojitém i diskrétním čase
- aplikovat diferenční rovnice
- aplikovat vektorový počet
Student, který si zapíše předmět, by měl být schopen:
- vysvětlit principy tranzistorových měničů
- vysvětlit metody řízení stejnosměrných a střídavých strojů
- aplikovat programovací jazyk C
- používat vývojové nástroje mikroprocesorových aplikací

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky, cvičení na počítači a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle). Student odevzdává dva samostatné projekty.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky pro úspěšné ukončení předmětu stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu. Hodnoceny jsou 2 zápočtové projekty a ústní zkouška s písemnou přípravou

Osnovy výuky

- HW elektrického pohonu
- Vazby, sensory, zpracování signálů senzorů
- Mikroprocesory, zlomková aritmetika, assemblerovské funkce
- Periferie
- Implementace rgulátorů
- Implementace funkčních závislostí
- Implemetace DC a trojfázových PWM
- Implementace regulace DC pohonu

Učební cíle

Úvod do moderního číslicového řízení pohonů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Povinná jsou laboratorní cvičení

Základní literatura

Klíma B., Stupka R.;Mikroprocesorová technika v elektrických pohonech; Elektronický text FEKT VUT v Brně (CS)

Doporučená literatura

Freescale Inc.; 56F8000 Peripherial reference manual (EN)
Freescale Inc. ; DSP56800E 16-Bit Digital Signal Processor Core (EN)
Freescale Inc.; 56F83xx Motor Control Library Reference Manual Rev. 2.0, 04/2005 (EN)
Freescale Inc.; DSP56800E_Quick_Start User’s Manual Targeting Freescale 56F8xxx Platform (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M1 magisterský navazující

    obor M1-SVE , 2 ročník, zimní semestr, volitelný oborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jan Knobloch, Ph.D.

Osnova

Číslicové řídící jednotky,základní moduly,činnost.
Mikroprocesory, jednočipové mikropočítače.
Mikrokontroléry Intel MCS-96.
Architektura obvodů I80C196KA,KB,KC,KR,MC
V/V systém, přerušovací systém.
A/Č převodník, HSIO, čítače/časovače
Instrukční soubor MCS-96
Assembler,direktivy,Linker96.
Šířkově-pulsní modulace,řízení tranzistorového měniče.
Inkrementální čidlo,měření otáček a polohy,resolver.
Oddělení obvodů,řízení krokových motorů.
Synchronizace procesoru se sítí,řízení usměrňovače.
Jiné metody řízeni:Transputery,signálové procesory,Xilinx.

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jan Knobloch, Ph.D.

Osnova

Úvod,bezpečnostní předpisy,seznámení s pracovištěm.
Mikroprocesorový vývojový systém.
Laboratorní mikropočítač TEMS196LAB,modul PERIF96.
Program MON96LAB.exe,procvičení příkazů.
Editor,Assembler96,řízení běhu programu.
Elementární příklady I.
Elementární příklady II.
Řízení usměrňovace,řízení řádkového zobrazovače.
Řízení krokového motoru,řízení dvojice motorů.
Měření otáček a polohy čidlem IRC
Řízení tranzistorového měniče.
HSIO,šířkově pulsní modulace,řízení ss motorku.
Komunikace řídících jednotek,dálkové řízení pohonu.

Elektronické učební texty

Klima, B., Střídavé pohony, Mikroprocesorové řízení elektrických pohonů, Pracovní verze učebního textu, Brno 2012
MSPO-MMRP.pdf 1.59 MB