Sadržaj predmeta

Računalno vođenje sustava

Šifra:

210998

Kratica:

RAČVOSU

Visoko učilište:

Fakultet strojarstva i brodogradnje

ECTS bodovi:

4.0

Opterećenje:

15(V) + 30(P)

Nositelji:

prof. dr. sc. Željko Šitum

Izvođači:

prof. dr. sc. Željko Šitum (P)

doc. dr. sc. Juraj Benić (V)

Opis predmeta:

Ciljevi predmeta: Cilj kolegija je studentima proširiti znanja i razumjevanje klasičnih i naprednih tehnika regulacije i njihove praktične primjene za regulaciju servomehanizama i industrijskih procesa. Osobit naglasak daje se na regulaciju sustava fluidne tehnike (proporcionalni i servo hidraulički/pneumatski sustavi), elektromehaničkih pogona, značajkama mjernih uređaja i obradi signala. Kolegij se bavi modeliranjem multivarijabilnih dynamičkih sustava, naprednim metodama automatske regulacije i primjeni regulacijskih algoritama u vremenski diskretnom području. Studenti će koristiti suvremene računalne alate za modeliranje i simulaciju sustava (Matlab) u cilju analize i sinteze regulacijskog kruga i komponenata za izvršavanje algoritma u realnom vremenu (PLC, cRIO, PC s akvizicijkom karticom). Uvjeti za upis predmeta i ulazne kompetencije koje su potrebne za predmet: Dobro razumjevanje gradiva iz predmeta Automatika Obaveze studenata: Nastava se sastoji od predavanja, auditornih i laboratorijskih vježbi na kojima je obvezno prisustvo studenta. Izostanak mora biti prethodno najavljen. Laboratorijske vježbe bit će važan način izučavanja ovog predmeta. Studenti se potiču na postavljanje pitanja tijekom odvijanja eksperimenata. Predavanja su organizirana s ciljem boljeg razumjevanja rada laboratorijskih hidrauličkih, pneumatskih i elektromehaničkih sustava. Ocjenjivanje i vrednovanje rada studenata tijekom nastave i na završnom ispitu: Za dokazivanje stupnja usvojenog nastavnog gradiva student je obvezan napraviti seminarski rad sa rješenjem konkretnog problema. Ocjenjivanje na kraju semestra bit će prema sljedećim kriterijima: Aktivno učešće studenta 20% Tehničko izvješće 40% Završni ispit 40% Način ocjenjivanja: 5 85% i više; 4 76%85%; 3 66%75%; 2 50%65%; 1 49% i niže Načini praćenja kvalitete koji osiguravaju stjecanje izlaznih znanja, vještina i kompetencija: Svaka nastavna cjelina sastoji se od 10minutnog ponavljanja naučenog gradiva. Tijekom svakog predavanja studentima se nude nastavni materijali za sljedeće predavanje. Potičemo i preporučujemo samostalnu pripremu za sljedeće predavanje. Konzultacije za pripremu ispita također se preporučuju. Kroz cijeli semestar studenti imaju priliku praktične implementacije teorije koja se obrađuje na predavanjima kroz česte pokazne vježbe u laboratoriju. Nakon uspješno savladanog kolegija student će moći (ishodi učenja): Izvesti model i izvršiti analizu multivarijabilnih dinamičkih sustava, Primjeniti neke napredne tehnike automatske regulacije, Projektirati regulacijske sustave fluidne tehnike (proporcionalna i servo hidraulika/pneumatika), Dati usporedbu značajki između hidrauličkih, pneumatskih i elektromehaničkih reguliranih sustava, Koristiti suvremene programske alate za modeliranje i simulaciju sustava te analizu i sintezu regulacijskih krugova, Razumjeti tehničke zahtjeve za primjenu regulacijskih algoritama u realnom vremenu. Predavanja 1. Uvod u teoriju regulacijskih sustava. Koncepti upravljanja i regulacije sustava. Prednosti sustava automatske regulacije. Primjeri regulacije u inženjerskoj praksi. Analogna i digitalna regulacija. 2. Matematičko modeliranje fizikalnih sustava: Opis sustava jednadžbama. Pojam prostora stanja. Analogije između različitih fizikalnih sustava. 3. Vremenski diskretni sustavi. Ztransformacija i impulsna prijenosna funkcija. 4. Temeljne značajke računalnog vođenja sustava. 5. Analiza regulacijskih sustava. Vremensko i frekvencijsko područje. Prostor stanja. Pojam stabilnosti sustava. Primjena softwarea za analizu dinamičkog ponašanja sustava. 6. Sinteza regulacijskih sustava. Ostvarenje postavljenih zahtjeva regulacijskog kruga. 7. Linearizacija nelinearnih sustava oko radne točke. 8. Primjena koncepata regulacije na sustavima fluidne tehnike. Matematičko modeliranje hidrauličkih i pneumatskih servo sustava. 9. Napredne metode regulacije u sustavima fluidne tehnike. Izbor optimalnih parametara regulacijskog algoritma. 10. Regulacija elektromehaničkih pogona. Usporedba električnih pogona s hidrauličkim i pneumatskim pogonima. 11. Multivarijabilni vremenski kontinuirani i diskretni sustavi. Regulacijski koncepti za multivarijabilne sustave. 12. Trendovi razvoja regulacijskih sustava. Napredne regulacijske tehnike. Primjena umjetne inteligencije u računalnom vođenju sustava. 13. Regulacija multivarijabilnih, nelinearnih, podupravljanih, nestabilnih sustava primjenom naprednih tehnika regulacije (I dio). 14. Regulacija multivarijabilnih, nelinearnih, podupravljanih, nestabilnih sustava primjenom naprednih tehnika regulacije (II dio). 15. Regulacija sustava u realnom vremenu. Rješenja industrijske automatizacije primjenom programabilnog logičkog kontrolera (PLC) i programabilnog automatizacijskog kontrollera (PAC) Vježbe 1. Osnovni koncepti automatske regulacije sustava. Upravljanje i regulacija. Primjeri regulacijskih sustava u praksi. 2. Modeliranje dinamičkih sustava. Rješavanje diferencijalnih jednadžbi primjenom programa Matlab. 3. Vremenski diskretni regulacijski sustavi. Svojstva Ztransformacije i impulsne prijenosne funkcije vremenski diskretnih sustava. 4. Predstavljanje računalno vođenih sustava pomoću blok dijagrama. Masonovo pravilo. Graf toka signala. 5. Primjena programa Matlab / Simulink / Control System Toolbox za analizu dinamičkog ponašanja sustava. 6. Sinteza regulacijskog kruga primjenom programa Matlab/Simulink. Projektiranje PID regulatora. 7. Postupak linearizacije nelinearnih sustava oko radne točke (primjer povezanih spremnika tekućine). 8. Praktični primjeri regulacije položaja, brzine i sile hidrauličkih i pneumatskih sustava. 9. Praktični primjeri digitalne regulacije pneumatskih i hidrauličkih pogonskih sustava. 10. Digitalna regulacija elektromehaničkih pogona. 11. Primjer modeliranja i regulacije multivarijabilnih vremenski kontinuiranih i diskretnih sustava. 12. Napredni regulacijski algoritmi za sustave fluidne tehnike (regulator po varijablama stanja, neizraziti regulator) 13. Praktična demonstracija regulacije multivarijabilnih, nelinearnih, podupravljanih, nestabilnih sustava (sustav inverznog njihala) 14. Praktična demonstracija regulacije multivarijabilnih, nelinearnih, podupravljanih, nestabilnih sustava (sustav inverzni klin, kuglica na gredi) 15. Primjena softwarea za regulaciju u realnom vremenu. Realizacija digitalnog regulatora na različitim upravljačkim uređajima (PLC, cRIO, PC s akvizicijskom karticom)

Jezici izvođenja nastave:

Hrvatski

Obavezna literatura:

1. Isermann, R.: Digital Control Systems, Springer-Verlag, 1989.

2. Novaković, B.: Regulacijski sistemi, Sveučilišna naklada d.o.o., Zagreb, 1990.

3. Novaković, B.: Metode vođenja tehničkih sistema, Školska knjiga, Zagreb, 1990.

Preporučena literatura:

4. Kuljača, Lj., Vukić, Z., Automatsko upravljanje sistemima, Školska knjiga, Zagreb, 1985.

5. D. Abel, Regelugstechnik und Erganzungen Hohere Regelungtechnik, IRT Aachen, 2009.

Predmet u nastavnom programu:

Šifra studija	Naziv studija	Razina studija	Semestar izvođenja	Obavezni/Izborni
16	Inženjersko modeliranje i računalne simulacije	prijediplomski	6	izborni
20	Brodostrojarski	prijediplomski	6	izborni
21	Industrijsko inženjerstvo i menadžment	prijediplomski	6	izborni
22	Inženjerstvo materijala	prijediplomski	6	izborni
23	Mehatronika i robotika	prijediplomski	6	izborni
151	Dizajn medicinskih konstrukcija	prijediplomski	6	izborni
153	Konstruiranje i razvoj proizvoda	prijediplomski	6	izborni
154	Mehanizmi i roboti	prijediplomski	6	izborni
155	Motori i vozila	prijediplomski	6	izborni
172	Procesna tehnika	prijediplomski	6	izborni
173	Termotehnika	prijediplomski	6	izborni
181	Automatika u proizvodnji	prijediplomski	6	izborni
182	Osiguranje kvalitete	prijediplomski	6	izborni
183	Obradni sustavi	prijediplomski	6	izborni
184	Preradba i montaža	prijediplomski	6	izborni
185	Zavarene konstrukcije	prijediplomski	6	izborni
1137	Računalno inženjerstvo	prijediplomski	6	izborni

* predmet se ne predaje u tom semestru

Legenda

P - Predavanja

V - Vježbe