Detail předmětu
Teorie automatického řízení
FSI-VZR Ak. rok: 2025/2026 Zimní semestr
Cílem kurzu je seznámit studenty s hlavními pojmy z automatizace a z řídicích systémů.
První část kurzu seznamuje s logickými řídicími systémy. Uvádí logické funkce, logické prvky a kombinační a sekvenční logické obvody. Samozřejmě včetně minimalizace logických funkcí zejména použitím Karnaughových map.
Druhá část kurzu obsahuje základní poznatky z lineárních spojitých řídicích systémů. Řeší problémy analýzy prostřednictvím impulsních a přechodových funkcí a frekvenčními metodami. Matematickým základem je Laplaceova transformace. Důležitou částí je základní teorie zpětnovazebních systémů včetně vyšetřování jejich stability, přesnosti a kvality regulace.
Třetí část kurzu zahrnuje základy diskrétního řízení. Matematickým základem je Z – transformace a diferenční rovnice. Základní popis systémů jsou impulsní a přechodová funkce. Otázky stability jsou řešeny např. bilineární transformací a PSD algoritmus číslicového regulátoru vychází ze Z – transformace.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
5
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
Základní znalosti matematiky včetně řešení systému obyčejných diferenciálních rovnic. Základní znalosti fyziky (zejména dynamiky) a elektrotechniky.
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
Podmínky udělení zápočtu: Základní podmínkou pro udělení zápočtu je aktivní absolvování všech laboratorních cvičení a zpracování elaborátů podle pokynů učitele. Zkouška je písemná a ústní. V písemné části student shrnuje dvě základní témata, která byla přednášena a řeší dva příklady. Ústní část zkoušky obsahuje diskuzi o těchto úlohách a možné doplňující otázky.
Účast na cvičení je povinná. Vedoucí cvičení provádějí průběžnou kontrolu přítomnosti studentů, jejich aktivity a základních znalostí. Neomluvená neúčast je důvodem k neudělení zápočtu. Jednorázovou neúčast je možno nahradit cvičením s jinou studijní skupinou v tomtéž týdnu nebo zadáním náhradních úloh, delší neúčast se nahrazuje písemným vypracováním náhradních úloh podle pokynů cvičícího.
Učební cíle
Cílem předmětu je formulovat a získat základní poznatky z automatického řízení, počítačového modelování, teorie a algoritmizace řídících systémů.
Schopnost analyzovat a navrhovat lineární spojité i diskrétní zpětnovazební regulační systémy. Studenti získají základní znalosti z automatizace, popisu a klasifikace řídících systémů a určení jejich charakteristik. Studenti budou schopni řešit problémy stabilty regulačních systémů.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program B-MET-P: Mechatronika, bakalářský, povinný
Program B-STR-P: Strojírenství, bakalářský
specializace AIŘ: Aplikovaná informatika a řízení, povinný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
39 hod., nepovinná
Osnova
- Úvod do automatizace. Logické řízení, logické funkce, Booleova algebra, vyjádření Booleovských funkcí, minimalizace pravidly Booleovy algebry a Karnaughovou mapou.
- Logické funkce NAND a NOR, kombinační a sekvenční logické obvody, programovatelné automaty.
- Spojitý regulační obvod, Laplaceova transformace, matematický popis regulačních systémů, diferenciální rovnice, přenos.
- Impulsní a přechodová funkce a charakteristika, dělení regulačních členů. Frekvenční přenos, frekvenční charakteristiky v komplexní rovině a v logaritmických souřadnicích, póly a nuly, bloková algebra.
- Dopravní zpoždění systémů, regulátory a jejich dynamické vlastnosti.
- Stabilita regulačního obvodu obecně, kritéria stability. Přesnost regulace v ustáleném stavu.
- Kaskádní regulace
- Kvalita regulace a nastavení regulátorů, Ziegler-Nicholsova metoda, seřízení regulátorů podle minima lineární a kvadratické regulační plochy.
- Diskrétní regulační obvod, vzorkovač, tvarovač, Z-transformace, diferenční rovnice.
- Z-přenos, diskrétní impulsní a přechodová funkce a charakteristika, frekvenční přenos a frekvenční charakteristika diskrétních systémů.
- Bloková algebra diskrétních systémů, číslicové regulátory (polohový a přírůstkový algoritmus), stabilita diskrétního regulačního obvodu obecně.
- Kritéria stability diskrétních regulačních obvodů.
- Regulátory se dvěma stupni volnosti.
Laboratorní cvičení
8 hod., povinná
Osnova
- Logické řízení (Siemens LOGO!Soft, řízení kombinačního obvodu pomocí programovatelného automatu).
- Logické řízení (řízení sekvenčního obvodu pomocí programovatelného automatu).
- Spojité lineární řízení (řízení regulačního obvodu stejnosměrným motorkem).
- Spojité lineární řízení (Ziegler-Nicholsova metoda aplikovaná na obvod se stejnosměrným motorkem).
Cvičení s počítačovou podporou
18 hod., povinná
Osnova
- Logické řízení (Booleova algebra, algebraická minimalizace logické funkce, bloková schémata, seznámení se Siemens LOGO!Soft).
- Logické řízení (slovní zadání, pravdivostní tabulka, minimalizace Karnaughovou mapou, kombinační logické obvody – simulace).
- Úvod do Simulinku.
- Spojité lineární řízení (diferenciální rovnice, přenos, impulsní a přechodová funkce, impulsní a přechodová charakteristika, simulace v Matlabu.
- Spojité lineární řízení (frekvenční přenos, frevenční charakteristika v komplexní rovině, frekvenční charakteristiky v logaritmických souřadnicích, simulace).
- Spojité lineární řízení (bloková algebra, regulátory, regulační obvod, stabilita simulace).
- Diskrétní řízení (diskrétní regulační obvod, Z-transformace, diferenční rovnice).
- Diskrétní řízení (impulsní a přechodová funkce, stabilita).
- Zápočtový test.