Računalno upravljanje sustavima

Opis predmeta

Automatsko upravljanje sustavima podržano računalom. Zahtjevi, strukture i izvedbe sustava automatskog upravljanja pomoću računala. Matematički opis diskretnih sustava - kratki pregled. Grafoanalitičke metode identifikacije modela procesa. Pristup sintezi računalnih sustava upravljanja. Sinteza u vremenskom području - relejni postupak sinteze PID regulatora, sinteza općeg linearnog regulatora optimiranjem. Sinteza u frekvencijskom području - korekcijski članov s faznim prethođenjem i faznim kašnjenjem. Analitičke metode sinteze - Truxal-Guilleminov postupak. Upravljanje procesima s izraženim mrtvim vremenom. Smithov prediktor. Procesna periferija. Predobradba signala u digitalnom sustavu automatskog upravljanja. Implementacijski aspekti algoritama upravljanja. Raspodijeljeni sustavi upravljanja. Upravljačke komunikacijske mreže. Protokoli s okidanjem na događaje. Protokoli s periodičkim okidanjem. Izbor vremena uzorkovanja regulacijskih petlji u raspodijeljenim sustavima upravljanja. Osnove sinteze sustava upravljanja preko komunikacijske mreže. Primjeri sustava računalnog upravljanja.

Opće kompetencije

Predmet osposobljava studente za projektiranje i izvedbu sustava računalnog upravljanja procesima kakvi se najčešće susreću u industriji.

Ishodi učenja

  1. definirati osnovne koncepte i načela projektiranja sustava računalnog upravljanja
  2. odabrati prikladnu metodu za identifikaciju sustava
  3. procijeniti koju je metodu upavljanja prikladno primijeniti za upravljanje određenim procesom
  4. izračunati parametre digitalnih regulatora za tipične industrijske process
  5. demonstrirati funkcionalnost računalnog sustava upravljanja simulacijama
  6. primijeniti odabranu metodu upravljanja za upravljanje stvarnim procesom primjenom računala

Oblici nastave

Predavanja

Predavanja se odvijaju u dva ciklusa. Prvi ciklus 7 tjedana, 3 sata tjedno. Drugi ciklus 6 tjedana, 3 sata tjedno.

Laboratorijske vježbe

6 laboratorijskih vježbi, 2,5 sata svaka

Konzultacije

Po dogovoru. Putem foruma na mrežnoj stranici predmeta.

Način ocjenjivanja

Kontinuirana nastava Ispitni rok
Vrsta provjere Prag Udio u ocjeni Prag Udio u ocjeni
Laboratorijske vježbe 50 % 12 % 50 % 12 %
Domaće zadaće 50 % 12 % 50 % 12 %
Međuispit: Pismeni 40 % 26 % 0 %
Završni ispit: Pismeni 50 % 30 %
Završni ispit: Usmeni 20 %
Ispit: Pismeni 50 % 50 %
Ispit: Usmeni 26 %

Tjedni plan nastave

  1. Uvodna razmatranja o predmetu: pregled tematskih cjelina, literatura, organizacija provedbe nastave i ispita. Automatsko upravljanje sustavima podržano računalom. Zahtjevi, strukture i izvedbe sustava automatskog upravljanja pomoću računala.
  2. Matematički opis diskretnih sustava – kratki pregled. Grafoanalitičke metode identifikacije matematičkih modela sustava.
  3. Uvod u sintezu digitalnih regulatora. Definiranje problema sinteze. Pristupi sintezi. Strukture digitalnih regulatora.
  4. Sinteza sustava upravljanja u vremenskom području - 1. dio: Sinteza PID regulatora relejnim postupkom.
  5. Sinteza sustava upravljanja u vremenskom području: 2. dio: Opći linearni parametarski regulator i njegova sinteza optimiranjem.
  6. Sinteza sustava upravljanja u frekvencijskom području: Sinteza pomoću Bodeovih dijagrama. Korekcijski članovi s faznim prethođenjem i faznim kašnjenjem.
  7. Analitički postupci sinteze sustava upravljanja: Truxal-Guilleminov postupak. Sinteza s obzirom na vodeće i poremećajno vladanje.
  8. Međuispit.
  9. Upravljanje procesima s izraženim mrtvim vremenom: Regulatori sa Smithovim prediktorom.
  10. Izvedbeni aspektu RSU: Sklopovske izvedbe. Prijenos i obradba mjernih signala. Prilagodbe prema izvršnim organima i prema operateru.
  11. Implementacijski aspekti digitalnih regulatora: Implementacijski oblici. Konačna duljina riječi. Pogreške koeficijenata. Kvantizacija. Implementacija PID regulatora u FPGA sklopu.
  12. Komunikacijske mreže u raspodijeljenom računalnom upravljanju sustavima: Komunikacijski model za rad u stvarnome vremenu. Najvažnije komunikacijske mreže za rad u stvarnom vremenu.
  13. Izbor vremena uzorkovanja u raspodijeljenim računalnim sustavima upravljanja: Identifikacija problema. Algoritami za izbor vremena uzorkovanja u sustavima s TT mrežom i sustavima s CAN mrežom.
  14. Upravljanje u zatvorenoj petlji preko komunikacijskih mreža.
  15. Završni ispit.

Studijski programi

Sveučilišni preddiplomski
Automatika (modul)
(6. semestar)
Elektroničko i računalno inženjerstvo (modul)
Izborni predmeti (6. semestar)
Elektronika (modul)
Izborni predmeti (6. semestar)

Za upis predmeta treba položiti predmete

Literatura

Ivan Petrović (2011.), Računalno upravljanje sustavima - bilješke za predavanja, FER - ZARI
Nedjeljko Perić, Ivan Petrović (2005.), Automatizacija postrojenja i procesa - predavanja, FER - ZARI
Karl J. Astrom, Bjorn Wittenmark (1996.), Computer-Controlled Systems, Theory and Design, Prentice Hall
Gene F. Franklin, J. David Powell, Michael L. Workman (1997.), Digital Control of Dynamic Systems - Third Edition, Prentice Hall
Dimitrios Hristu-Varsakelis and William S. Levine (Editors) (2005.), Handbook of Networked and Embedded Control Systems (Control Engineering), Birkhauser

Laboratorijske vježbe

Izvedba

ID 34297
  Ljetni semestar
4 ECTS
R1 Engleski jezik
R1 E-učenje
45 Predavanja
0 Auditorne vježbe
15 Laboratorijske vježbe

Ocjenjivanje

87,5 izvrstan
75 vrlo dobar
62,5 dobar
50 dovoljan