Detail předmětu

Číslicová řídicí technika

FEKT-BPC-CRTAk. rok: 2023/2024

Návrh, realizace a ověření různých variant spojitých a diskrétních regulátorů PID. Optimalizace nastavení parametrů a struktur PID regulátorů. Úvod do adaptivních adaptivních regulátorů.  Řízení technologických procesů (základní struktury, operační systémy reálného času, příklady). Styk řídicího systému s prostředím. Čidla, normalizační členy, propojení, vliv rušení a jeho omezení, číslicová a analogová filtrace signálu. Binární řízení.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

Ing. Libor Veselý, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a měřicí techniky (UAMT)

Vstupní znalosti

Základní znalosti a pojmy z teorie řízení: popis dynamického systému v Laplaceově a Z transformaci, stabilita, dynamika a přesnost v ustáleném stavu. Doporučený rozsah předběžných znalostí je dán kurzy SAS a RR1. V kurzu je vysvětlena fyzikální podstata řízení s pomocí jednoduchých matematických vztahů. Studenti si významě prohloubí a pochopí vzájemné souvislosti při návrzích řídicích systémů používaných v praxi.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

až 5 bodů za aktivity v laboratorních cvičeních.
až 35 bodů za projekty.
Kombinovaná zkouška - písemná část a ústní hodnocení písemného zpracování. Max. 60 bodů.

Laboratorní cvičení jsou povinná, řádně omluvené cvičení lze po domluvě s vyučujícím nahradit.

Učební cíle

Cílem kurzu je seznámit studenty s praktickým návrhem, realizací a nastavováním parametrů jednoduchých i pokročilých řídicích algoritmů při řízení reálných technologických procesů. Podrobně jsou probrány všechny aspekty nasazení regulátoru v řídicí smyčce. V projektu ve cvičení student navrhne, odladí a ověří jednoduchý řídicí algoritmus pracující v reálném čase.
Absolvent kurzu je schopen navrhovat, realizovat a seřizovat řídicí systémy se standardně vyráběnými regulátory od připojení čidla až po akční člen. Dále by měl zvládnout návrh, nastavení a seřízení složitých řídicích algoritmů, případně být schopen řídicí systémy doplnit novými řídicími algoritmy a zařadit je do řídicího systému.

Základní literatura

Aström,K.J.-Wittenmark,B.:Computer-Controlled Systems, Theory and Design, Prentice-Hall Inc., London 1997 (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-AMT bakalářský, 3. ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Ondřej Bartík
Ing. Libor Veselý, Ph.D.

Osnova

1. Úvod.
2. Základy identifikace systémů.
3. Identifikace systémů – metoda nejmenších čtverců.
4. Fyzikální podstata řízení.
5. Filtrace žádané hodnoty. Realizace spojitých regulátorů PID typu. Varianty řídicích algoritmů regulátoru PID typu.
6. Diskretizace spojitých systémů, realizace diskrétních variant PSD regulátorů.
7. Metody návrhu parametrů regulátorů. Stabilita, ustálená odchylka.
8. Metody návrhu parametrů regulátorů II, Integrální kritéria.
9. Beznárazové přepínání a ochrana proti přebuzení. Základní kompenzace nelinearit.
10. Adaptivní systémy, automaticky se nastavující regulátory. Specifické problémy adaptivního řízení.
11. Operační systém reálného času. Programování v reálném čase, programovací jazyky, synchronizační prostředky. Programové vybavení pro řídicí systémy.
12. Styk řídicího systému s prostředím, stykové obvody, číslicové vstupy a výstupy, analogové vstupy a výstupy, napěťový a proudový vstup a výstup, galvanické oddělení. Čidla a normalizační členy, vedení signálu, vlivy rušení.
13. Diskrétní a analogová filtrace signálu.

Cvičení na počítači

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Libor Veselý, Ph.D.

Osnova

1. Úvodní cvičení (organizace, instruktáž, bezpečnost a seznámení s pracovištěm). Programovací nástroj pro programovatelné automaty B&R: Automation studio.
2. Identifikace systémů.
3. Identifikace systémů 2.
4. Programování S-funkcí, realizace diskrétního filtru, ověření na simulačním modelu
5. Realizace diskrétního filtru, ověření na simulačním modelu
6. Realizace PID regulátoru, ověření na simulačním modelu.
7. Realizace PSD regulátoru, ověření na simulačním modelu.
8. Ověření diskrétních PID regulátorů na fyzikálních modelech. Omezení přebuzení regulátoru.
9. Další varianty PSD regulátorů, beznárazové přepínání mezi regulátory.
10. Projekty: Řízení fyzikálních modelů.
11. Projekty: Řízení fyzikálních modelů 2.
12. Projekty: Řízení Servopohonu.
13. Odevzdávání individuálních projektů, hodnocení.