Řízení a regulace 1

• 39 hod. přednášky
• 14 hod. cvičení
• 12 hod. pc laboratoře

Schopnost aplikovat měřící a řídící systémy. Navrhovat, používat, seřizovat a udržovat systémy aplikované informatiky zejména v průmyslových technologiích.

Používat, sestavovat a seřizovat systémy přímého i zpětnovazebního řízení.

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia a matematiky v rozsahu povinných kurzů.

• Blaha, P., Vavřín, P.: Řízení a regulace I: Základy regulace lineárních systémů - spojité a diskrétní. Elektronické skriptum VUT, pp. 1-214, 2019.
• Blaha, P.: Řízení a regulace I: Sbírka příkladů. Elektronické skriptum VUT, pp.1-30, 2020.

1. Úvod, typy regulovaných soustav.
2. Regulátory, základní složky a vlastnosti.
3. Analýza zpětnovazebního obvodu. Typy přenosů ve zpětnovazebním řízení a jejich vlastnosti. Ustálené regulační odchylky.
4. Dynamické vlastnosti regulačních obvodů. Integrální kritéria kvality regulace.
5. Stabilita zpětnovazebních systémů, použití algebraických kritérií, Nyquistovo kritérium stability.
6. Metoda kořenového hodografu.
7. Analýza pomocí frekvenčních charakteristik. Zásoba stability ve fázi, v amplitudě, v modulu.
8. Syntéza regulátorů ve frekvenční oblasti. Metoda standardního tvaru frekvenční charakteristiky otevřené smyčky.
9. Metoda optimálního modulu, metoda optimálního časového průběhu, metoda Zieglera-Nicholse.
10. Metoda požadovaného rozložení pólů uzavřeného obvodu, metoda standardních tvarů charakteristického polynomu.
11. Syntéza diskrétních regulátorů. Přechod od spojitého PID k diskrétnímu PSD.
12. Rozvětvené regulační obvody. Obvod s pomocnou regulovanou veličinou, s pomocnou akční veličinou, s měřením poruchy a s modelem regulované soustavy (kompenzace dopravního zpoždění).
13. Vícerozměrné regulační obvody, autonomnost, invariantnost. Opakování.

1. Základní články, stabilita, bloková algebra. Formáty zápisu dynamických systémů – spojité a diskrétní.
2. Přenosy v regulačních obvodech. Limitní věty. Požadavky na typ regulátoru – ustálené odchylky (řízení a poruchy).
3. Stabilita uzavřené smyčky – Nyquistovo kritérium stability. Analýza a syntéza metodou kořenového hodografu.
4. Návrh regulátoru pomocí metody Ziegler-Nicholse.
5. Návrh regulátorů pomocí metody optimálního modulu. Návrh regulátorů ve frekvenčních charakteristikách.
6. PSD regulátor, diskretizace spojitých regulátorů. Vícerozměrné soustavy, návrh regulátorů.

1. Úvod, MATLAB, funkce z Control System Toolbox-u a Simulink.
2. Vliv zpětné vazby a parametrů regulátoru na kvalitu řízení.
3. Integrální kritéria jako metrika pro ohodnocení kvality řízení - IAE, ISE, ITAE, MSE. Optimální návrh regulátoru.
4. Návrh parametrů regulátoru metodou Ziegler-Nicholse. Sisotool v programu MATLAB.
5. Návrh regulátoru podle požadovaného průběhu frekvenční charakteristiky otevřené smyčky. PSD regulátor.
6. Diskrétní regulátor na konečný přechodný děj.

Na základě aktivit ve cvičeních a laboratořích - max.30 bodů
Písemná závěrečná zkouška - max 70 bodů

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT. Podklady k přednáškám a ke cvičení jsou pro studenty dostupné z webových stránek předmětu. Student odevzdává jeden samostatný projekt.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.