Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással
    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Folyamatszabályozás

    A tantárgy angol neve: Process Control

    Adatlap utolsó módosítása: 2023. április 12.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar     		MSc. Egészségügyi-mérnök Szak, kötelező tárgy
    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIIIM158 1 2/2/0/v 5  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Benyó Balázs István,
    A tantárgy tanszéki weboldala https://www.iit.bme.hu/egeszsegugyi-mernok/folyamatszab%C3%A1lyoz%C3%A1s
    4. A tantárgy előadója Dr. Benyó Balázs, egyetemi tanár (BME IIT)

    Dr. Szlávecz Ákos, egyetemi docens (BME IIT)

     
    7. A tantárgy célkitűzése

    Szabályozástechnikai és irányításelméleti fogalmak megismertetése és ezek alkalmazásának bemutatása élettani folyamatokon keresztül. Rendszerek alapvető szabályozási folyamatainak kvantitatív leírása és vizsgálata irányításelméleti identifikáció, modellezési és szimulációs módszerek és programcsomagok felhasználásával.

    A szakmai törzsanyagban szereplő ismeretkörök elősegítik a későbbi doktori (PhD) képzésben való részvételt. A doktori képzésre készülők lehetőséget kapnak kutatási projektekbe való bekapcsolódásra.
    8. A tantárgy részletes tematikája

    Történeti áttekintés

    Irányítástechnikai alapfogalmak

    -         A jelek felosztása

    -         Az irányítási rendszer részei. Ábrázolásmódok

    -         A vezérlés és szabályozás

    -         Zavarkompenzáció

    Zárt szabályozási rendszerek jelátviteli tulajdonságai

    -         0 típusú szabályozás követési tulajdonságai

    -         1 típusú szabályozás követési tulajdonságai

    -         2 típusú szabályozás követési tulajdonságai

    Szabályozási rendszerek stabilitásvizsgálata

    -         A stabilitás fizikai képe, a stabilitás matematikai megfogalmazása

    -         A Routh-féle stabilitási kritérium

    -         A Hurwitz-féle stabilitási kritérium. Példák

    -         Az általános Nyquist-kritérium. Példák

    Stabilitásvizsgálat Bode-diagramokkal. Példák

    Strukturális és feltételes stabilitás

    0 Stabilitásvizsgálat a Nichols-diagramok segítségével

    1 Stabilitásvizsgálat a gyök-helygörbe módszerrel

    -         A gyök-helygörbe módszer alapösszefüggései

    -         A gyök-helygörbe megszerkesztésének szabályai

    -         A szerkesztési szabályok magyarázata. Példák a gyök-helygörbe módszer alkalmazására

    Paraméteroptimalizálás

    Optimalizálási kritériumok

    Integrálkritériumok

    -         Lineáris, kvadratikus, abszolutérték kritériumok

    -         Lathroph és társai féle „8”-as. ITAE kritériumok

    Optimalizálási kritériumok számítása

    -         I10 számítása, I20 számítása, Ia0 számítása

    Szabályozók optimális paramétereinek beállítása

    -         Szabályozók beállítása a szabályozott szakasz átmeneti függvénye alapján

    -         Szabályozók beállítása a szabályozási kör belengetése útján (Ziegler-Nichols, Kessler módszer)

    Nemlineáris rendszerek

    -         A szakaszonkénti linearizálás módszere

    -         A leíró függvények módszere. Stabilitásvizsgálat. Nemlineáris rendszerek kompenzálása

    -         A fázissík-módszer

    Mintavételező rendszerek

    -         A mintavételező eljárás

    A z transzformáció és az inverz z transzformáció

    -         A z transzformáció, az inverz z transzformáció

    -         Határértéktételek

    Az Állapottér-módszer

    Folytonos-folyamatos működésű rendszerek állapotegyenletei

    Az állapotegyenletek meghatározása a differenciálegyenletből

    Az állapotváltozók meghatározása az átviteli függvényből

    -         Közvetlen programozás

    -         Párhuzamos programozás

    -         Iteratív programozás

    Az állapotegyenletek megoldása

    A megfigyelhetőség és az irányíthatóság

    -         A megfigyelhetőség, az Irányíthatóság

    -         A Kálmán-féle kanonikus alakzat

    -         Az állapotegyenletek megoldása

    Többparaméteres kapcsolt szabályozások (TKSz)

    -         Problémafelvetés. Keresztkapcsolatok kimutatása több gyakorlati példán

    -         A keresztkapcsolatok kiküszöbölése. Megvalósíthatóság (teljes és részleges invariancia)

    -         Többparaméteres kapcsolt rendszerek matematikai leírása

    -         Többparaméteres kapcsolt rendszerek stabilitás vizsgálata. Példák

    -         Többparaméteres kapcsolt szabályozások kompenzálása (részleges és teljes invariancia).

    Adaptív szabályozások.

    Robusztus szabályozások: Hardy terek, LQ és kiterjesztett LQ szabályozás, H∞ módszer.

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Előadás és számítógépes gyakorlat
    10. Követelmények

    a.       A szorgalmi időszakban: egy nagyzárthelyi, egy házi feladat.

    b.       A vizsgaidőszakban: vizsga.

              A félév végi aláírás feltétele a házi feladat elfogadása és a nagyzárthelyi sikeres teljesítése. A nagyzárthelyi eredménye a vizsgajegybe beleszámít.

    11. Pótlási lehetőségek

    A nagyzárthelyit lehet pótolni. A házi feladat különeljárási díj megfizetése mellett a pótlási időszak utolsó napjáig adható le késedelmesen.

    12. Konzultációs lehetőségek Folyamatos, előzetes időpont-egyeztetés alapján.
    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom
    1. Sz. Béla: ”Szabályozástechinka. Számítógépes gyakorlatok”, Egyetemi jegyzet, 2003.
    2. Sz. Béla: ”Szabályozástechinka. Példatár. Ellenőrző kérdések”, 2003.
    3. Lantos Béla: ”Irányítási rendszerek elmélete és tervezése I.”, Akadémiai Kiadó, Budapest, 2001.
    4. Benyó Z. Folyamatidentifikáció és Folyamatsyzimuláció, Előadásjegyzet, 2006.
    5. Levine W.S: The Control Handbook, CRC Press, 2006.
    6. Bronzino J.D: The Biomedical Engineering Handbook, CRC Press, 2005.
    7. Khoo M.: Physiological Control System. Analysis, Simulation and Estimation, IEEE Press, 2000.
    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra56
    Félévközi készülés órákra 
    Felkészülés zárthelyire28
    Házi feladat elkészítése26
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása 
    Vizsgafelkészülés40
    Összesen150
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta Dr. Benyó Zoltán egyetemi tanár (BME-IIT)

    Dr. Kovács Levente egyetemi adjunktus (BME-IIT)