Cílem předmětu je prohloubení znalostí a praktických návyků z analýzy, syntézy a identifikace spojitých lineárních dynamických systémů. Předmět je zaměřen na principy experimentální identifikce, na metody optimálního návrhu parametrů PID regulátoru a na frekvenční metody syntézy regulačního obvodu. Je zahrnuta i problematika rozvětvených regulačních obvodů. Teroretická i praktická výuka využívá softawarové podpory Matlabu.
The main objective of this subject is diversification of student's knowledge in basic control theory with accent on practical experience with analysis, synthesis and identification of linear dynamic systems. The subject is focused to problems of optimal PID control strategy design and application of frequency domain methods. The important part of this subject consists also of solving systems with more structurally complicated control loops and their optimization. Theoretical and practical lessons use software tools from MATLAB.
Základy identifikace spojitých systémů : model identifikovaného systému, parametrická a neparametrická identifikace, metoda nejmenšíchčtverců. Parametrizace spojitého modelu systému na základě volby struktury modelu, zvoleného kriteria a optimalizační metody a realizovaného měření na reálném objektu.
Analýza dynamických systémů : klasifikace dynamických systémů, dynamické charakteristiky systémů druhého a vyššíchřádů s komplexními kořeny, systémy s dopravním zpožděním. Počáteční podmínky a jejich transformace, odezva systémů na vstupní periodický signál. Bloková algebra - metoda postupných úprav. Geometrické místo kořenů.
Frekvenční analýza : frekvenční charakteristiky soustav s dopravním zpožděním, systémy fázově minimální a neminimální. Frekvenční kritéria stability, Nyquistovo kritérium.
Syntéza jednoduchých regulačních obvodů : struktura regulačního obvodu s měřenými i neměřenými poruchami, dopředný a zpětnovazební regulátor. Regulátory typu PID, realizace D-členu, beznárazové přepínání ručního a automatického provozu. Vliv struktury regulátoru na ustálenou hodnotu regulační odchylky.
Seřizování parametrů PID regulátoru: podle minima zobecněné kvadratické regulační plochy -(optimalizační úloha - určení parametrů PID regulátoru na základě zvoleného kriteria, omezení na akční a regulované veličině a zvolené numerické optimalizační metodě), lineární regulační plochy, metodou optimálního modulu a podle absolutního tlumení.
Frekvenční metody syntézy : seřizování parametrů PID regulátoru a parametrů filtrů s fázovým předstihem a zpožděním.
Rozvětvené regulační obvody : invariantnost obvodu vůči poruchám, regulační obvod s pomocnou akční a regulovanou veličinou, složitější struktury regulačních obvodů (kaskádní a vlečná regulace).
V teoretické části cvičení studenti ověřují teoretické závěry na úlohách analýzy a syntézy regulačních obvodů za podpory Control Toolboxu v Matlabu. V praktické části cvičení se provádí měření reakcí reálných dynamických systémů v laboratoři, odhad parametrů spojitých modelů zvolené struktury z naměřených dat pomocí Optimisation Toolbox , ověřování vlastností a chování takto získaných modelů. Dále je cvičení zaměřeno na frekvenční analýzu soustav s dopravním zpožděním (výpočet frekvenčních charakteristik, Nyquistovo kritérium stability, určení fázové a amplitudové bezpečnosti stability). Podle vybraných metod se provádí seřizování PID regulátorů na simulovaných regulačních obvodech a na fyzikálních modelech v laboratoři. Pomocí simulací se vyšetřuje vliv rozvětvení v regulačních obvodech na vlastnosti regulačních pochodů.
Předpokládá se znalost kromě základního kurzu matematiky i dobrá orientace v analýze lineárních dynamických systémů pomocí Laplaceovy transformace a v základech spojitého lineárního řízení a simulace.
Předmět tvoří širší teoretický základ následných předmětů oboru AŘ, bezprostředně na něj logicky navazují předměty :
Vypracování zadané semestrální práce, aktivní účast na laboratorních praktikách, zápočet. Souhrnná zkouška z problematiky předmětů TAR I a TAR II je v 7.semestru.