Szabályozástechnika

A tantárgy angol neve: Control Engineering

Adatlap utolsó módosítása: 2009. február 6.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar
Budapesti Műszaki és

 

Gazdaságtudományi Egyetem

 

Villamosmérnöki és Informatikai Kar

 

Mérnök-informatikus Szak

 

Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIAUA309   3/1/0/f 4  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Keviczky László,
4. A tantárgy előadója Dr. Keviczky László egyetemi tanár, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék
5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Jelek és rendszerek
6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
TárgyEredmény( ahol a TárgyKód = "BMEVIHVA214", ahol a Típus = "JEGY", ahol a Ciklus = tetszőleges, ahol a KépzésKód = tetszőleges) >= 2
VAGY
TargyEredmeny( "BMEVIHVAB00" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény( ahol a TárgyKód = "BMEVIEV2217", ahol a Típus = "JEGY", ahol a Ciklus = tetszőleges, ahol a KépzésKód = tetszőleges) >= 2
VAGY
TárgyEredmény( "BMEVIEV2239" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény( "BMEVIEV2214" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény( "BMEVIEV2501" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény( "BMEVIEVF508" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TargyEredmeny("BMEVIEV2821", "JEGY", _) >= 2
VAGY
KépzésLétezik( ahol a KépzésKód = "5N-08S")
VAGY
EgyenCsoportTagja("Brazil 2015-16-1_erk")

ÉS Training.Code=("5N-A8")

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

Ajánlott:

Kötelező előtanulmányi rend:

Neptun-kód: VIHVA214           Cím: Jelek és rendszerek

7. A tantárgy célkitűzése

A technológiai, élettani, gazdasági és környezeti folyamatok irányítása a mérnöki tevékenységek fontos, széleskörű ismereteket, absztrakciós és alkalmazói képességeket egyaránt igénylő feladatai közé tartozik. A tárgy az irányítástechnika alapjaival, szabályozási rendszerek működési elveivel, analízisével, szintézisével, valamint a számítógépes támogatás nyújtotta eszközök alkalmazástechnikájával ismerteti meg a hallgatókat, miközben alapvető mérnök informatikusi szemléletformáló szerepet tölt be. Felkészít az analóg és digitális szabályozási körök vizsgálatára, a különböző műszaki informatikai alkalmazásokban, valósidejű beágyazott rendszerekben megjelenő leggyakoribb szabályozási feladatok megértésére és megoldására, irányítástechnikai szoftver rendszerek, gyors prototípusok fejlesztésére, valamint a további speciálisabb ismeretbővítésre a szakirányú képzések keretében.

8. A tantárgy részletes tematikája Folyamatok modellezése és rendszertechnikai leírása: Nemlineáris rendszerek egyensúlyi helyzete, linearizálás. Dinamikus rendszerek állapotegyenlete, a tranziensek számítása. Átviteli függvény, pólus és zérushely, frekvenciafüggvény, Nyquist és Bode diagram.

 

Szabályozástechnikai alapfogalmak: Az irányítás, szabályozás és vezérlés fogalma. Blokk-diagram algebra, hatásvázlat átalakítások. Értéktartó és követő szabályozások, a negatív visszacsatolás szerepe. A beavatkozó szervekkel és érzékelőkkel szemben támasztott elvárások, szabványos jeltartományok. Szabályozási körök minőségi jellemzői. Stabilitás kritériumok. A gyökhelygörbe fogalma és alkalmazása.

 

Általános algebrai (polinomiális) tervezési módszerek: A Youla parametrizálás. Közelítő inverzek. Stabilis és labilis folyamatok szabályozása. A Diofantoszi egyenlet alkalmazása. Két szabadságfokú szabályozási struktúrák különböző fajtái (IMC: internal model control).

 

Folytonosidejű szabályozási rendszerek tervezése: Zárt szabályozási kör, felnyitott kör, körerősítés, típusszám. A PID szabályozó. Szabályozóbeállítás tervezése előírt statikus pontosság és fázistöbblet esetén. Holtidős rendszer szabályozása. Szabályozási körök robusztussági vizsgálata, érzékenységi függvények. Korlátozások hatása és kezelése.

 

Mintavételes szabályozási rendszerek: Shannon-féle mintavételi törvény, tartószervek. Az impulzusátviteli függvény. Tipikus tagok impulzusátviteli függvényei, pólus-zérus konfigurációi. Mintavételes PID algoritmusok. Diszkrétidejű szabályozás tervezése folytonosidejű módszerekkel. Korlátozások kezelése.

 

Szabályozási rendszerek az állapottérben: Irányíthatóság és megfigyelhetőség. Pólusáthelyezés állapotvisszacsatolással, állapotmegfigyelő tervezése folytonos és diszkrét időben. Az ekvivalens zárt szabályozási kör és tulajdonságai. Kétlépcsős tervezés.

 

Kitekintés: Folyamat identifikáció; optimális és robusztus tervezés; adaptiv szabályozás.

 

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) A tárgy előadásokból (heti 3 óra) és hat gyakorlatból (kéthetente 2 óra) áll. A gyakorlatokon számítógép, a MATLAB™ (Control System Toolbox™) felhasználásával tipikus szabályozástechnikai analízis és tervezési alkalmazott feladatok megoldására kerül sor.

 

10. Követelmények

a.       A szorgalmi időszakban:  1. zárthelyi                                          (30 pont)

                                                  2. zárthelyi                                        (30 pont)

                                                  3. Ellenörző matlab gyakorlat            (30 pont)

                                                  feladat                                              (10 pont)

          A félév elfogadásához minimum 50 pontot kell elérni úgy, hogy mindegyik részből legalább 40%-ot kell teljesíteni.

 

          Legalább 4 gyakorlaton kell részt venni (az ellenörző gyakorlatot beleértve).

         

Az 1. és a 2. zárthelyin az elméleti anyagot és annak alkalmazását kérjük számon.

Az ellenörző matlab gyakorlatot a 6. gyakorlaton tartjuk meg. Matlab segédlettel kell tervezési feladatokat megoldani.

A házi feladat szabályozási feladatok önálló megoldását foglalja magában.

         

Akinek elmúlt félévekből van aláírása, annak nem kötelező a gyakorlatokon részt vennie. A korábbi eredményekből csak a házi feladatot fogadjuk el. Mindkét zárthelyit meg kell írnia és az ellenörző matlab gyakorlaton részt kell vennie és a feladatokat meg kell oldania.

 

b.       A vizsgaidőszakban: -

         c.              Elővizsga: -

 

11. Pótlási lehetőségek

A házi feladat a pótlási hét végéig adható le késedelmesen.

Mindkét zárthelyi egyszer pótolható.

A matlab gyakorlat egy alkalommal pótolható.

 

12. Konzultációs lehetőségek

A félév során kiírt időpontokban.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

Keviczky, Bars, Hetthéssy, Barta, Bányász: Szabályozástechnika, Műegyetemi Kiadó, 2007, javított kiadás. 55079.

Hetthéssy, Bars, Barta: Szabályozástechnika, MATLAB gyakorlatok. Műegyetemi Kiadó, 2006. 55080.

 

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra56
Félévközi készülés órákra6
Felkészülés zárthelyire26
Házi feladat elkészítése16
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása16
Vizsgafelkészülés --
Összesen120
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Dr. Keviczky László egyetemi tanár, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék