Servosystémy

2. stupeň, 1. ročník, letný semester

Študent(ka) bude vedieť zostaviť lineárne stavové rovnice pre vybrané elektrické pohony a ich časti, následne bude vedieť definovať želané správanie sa systému opísaného v stavovom priestore a pre takýto systém bude vedieť skontrolovať jeho riaditeľnosť, pozorovateľnosť a tiež navrhnúť stavový regulátor a stavový pozorovateľ. Tiež bude vedieť navrhnúť v stavovom priestore lineárnu regulačnú štruktúru, ktorá kompenzuje nemerateľnú a merateľnú poruchu pôsobiacu na pohon. Pre tieto úlohy sa študent(ka) naučí používať softvér MATLAB/Simulink, v ktorom bude vedieť zostaviť simulačné koncepcie rôznych regulačných štruktúr so servopohonmi a nakoniec analyzovať ich správnu činnosť. Študent bude poznať jednotlivé regulačné štruktúry podľa osnovy predmetu, bude vedieť identifikovať rozdiely medzi nimi a  a modelovať ich v softvéri MATLAB/Simulink. Následne bude študent vedieť navrhnúť a analyzovať správnosť navrhnutých regulátorov pomocou analýzy získaných dát. 

Na laboratórnych cvičeniach študent(tka) tieto vedomosti využije pre riadenie mechatronickej sústavy H-mostík a jednosmerný motor pomocou riadiacich kariet a simulačného balíka Simulink Desktop Real Time, pre ktoré bude realizovať návrh softvéru metódou rapid control prototyping. Z vybraných cvičení študen(tka) vypracuje bežnú technickú správu o meraní, čím sa naučí zbierať a vyhodnocovať technické informácie, riadiť základné testy so servopohonom, zaznamenávať údaje o vykonaných analýzach a testoch a vypracovávať technické správy.

1. Úvod do teórie stavového riadenia, stavový opis a stavové rovnice. 

2. Riaditeľnosť a pozorovateľnosť systému v stavovom opise, želané správanie sa stavového systému

3. Návrh stavového regulátora metódou umiestnenia pólov, Ackermanov vzťah.

4. Kompenzácia merateľných a nemerateľných porúch.

5. Luenbergerov pozorovateľ, pozorovateľ poruchy.

6. Diskretizácia regulátorov, prepis stavového regulátora do diskrétneho tvaru.

7. Regulácia prúdu a momentu v elektrických pohonoch, generátor momentu, syntéza regulátora.

8. Regulácia rýchlosti v elektrických pohonoch, syntéza regulátora.

9. Regulácia polohy v elektrických pohonoch, syntéza regulátora.

10. Základný princíp predkorekcie, aplikácie predkorekcie v rýchlostných a polohových slučkách.

11. Synchronizácia pohonov, riadenie pohonov v režime master-slave.

12. Snímače polohy a rýchlosti.

[1] Ladislav Zboray, František Ďurovský, Stavové riadenie elektrických pohonov, Košice: Vienala, 1995, 1. vydanie, 190 strán, ISBN 80-967 249-1-6.

[2] František Ďurovský, Priemyselné pohony, Košice: Marcury-Smékal, 1. vydanie, 2001, 56 strán, ISBN 80-89061-07-9.

[3] Michal Málek, Pavol Makyš, Riadenie elektrických pohonov, Žilina: EDIS, 1. vydanie, 2019, 222 strán, ISBN 978-8055413341.

[4] Igor Bélai, Servopohony pre mechatronické aplikácie, Bratislava: STU v Bratislave, Fakulta elektrotechniky a informatiky, 2017, 1. vydanie, 103 strán [Online].

[5] Seung-Ki Sul, Control of Electric Machine Drive Systems, Wiley-IEEE Press, Hoboken, New Jersey, 1. vydanie, 2011, 544 strán, ISBN 978-0470590799.

[6] Norman S. Nise: Control Systems Engineering, Wiley, Hoboken, New Jersey, 6. vydanie, 2011. 944 strán, ISBN 978-0470917695

[7] Kyslan, K., Smoleň, P., Šlapák, V., a Ďurovský, F. (2023). A Nonlinear Controller for Point-to-Point Position Control. Energies, 16(17), 6339.