19.02.2019

1

Technická kybernetika

Základní terminologie

Akademický rok 2018/2019

Připravil: Radim Farana

Obsah

• Obsah předmětu

• Spojité a diskrétní systémy.

• Typy signálů,

– kvantizační chyba,

– shanonův vzorkovací teorém,

– aliasing.

• Základní prvky regulačního obvodu, • typy regulace - spojitá, diskrétní, logické

řízení.

2

Obsah předmětu

3

Poř. Datum Obsah

1 19.2.2019 Základní terminologie.

Spojité a diskrétní systémy.

Typy signálů, kvantizační

chyba, shanonův vzorkovací

teorém, aliasing. Základní

prvky regulačního obvodu,

typy regulace - spojitá,

diskrétní, logické řízení.

2 26.2.2019 Principy zobrazení, sběru

a uchování dat

3 5.3.2019 Logické řízení. Booleova

algebra. Zadání logické

funkce. Syntéza kanonického

tvaru kombinační logické

funkce. Sestavení logické

funkce pomocí Karnaughovy

mapy.

4 12.3.2019 Realizace kombinačních

logických obvodů.

5 19.3.2019 Klopné obvody, sekvenční

funkční diagramy,

programovatelné logické

automaty.

6 26.3.2019 Laplaceova transformace.

7 2.4.2019 Dynamické systémy, základní

modely.

8 9.4.2019 Identifikace systémů,

algebra blokových schémat.

9 16.4.2019 Analogové a číslicové

regulátory. Stabilita spojitých

lineárních systémů.

10 23.4.2019 Kvalita regulace. Syntéza

regulačního obvodu.

11 30.4.2019 Pneumatické a hydraulické

systémy.

12 7.5.2019

13 14.5.2019

19.02.2019

2

Doporučená literatura

strana 4

• TŮMA, Jiří, Renata WAGNEROVÁ, Radim FARANA a Lenka

LANDRYOVÁ. Základy automatizace. [on-line]. Ostrava: VŠB-TU Ostrava,

2007, 288 s. Dostupný z www:

URL:http://www.elearn.vsb.cz/archivcd/FS/Zaut/. ISBN 978-80-248-1523-7

• ŠVARC, Ivan, Radomil MATOUŠEK, Miloš ŠEDA a Miluše VÍTEČKOVÁ.

Automatické řízení. Vyd. 2. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2011,

348 s. ISBN 978-80-214-4398-3.

Typy signálů

2) Kvantovaný signál – signál spojitý v čase a diskrétní v úrovni.

t

x(t)~

Signály spojité v čase:

1) Analogový signál (spojitý) – signál spojitý v čase i úrovni.

t

x(t)

Typy signálů

2) Číslicový signál (vzorkovaný a kvantovaný)

– signál diskrétní v čase i úrovni.

Signály diskrétní v čase:

1) Diskrétní signál (vzorkovaný) – signál diskrétní v čase a spojitý v úrovni.

kT

x(kT)

kT

x(kT)~

19.02.2019

3

Kvantizační chyba

• Závisí na délce slova

– 8 b. – 256 úrovní – chyba 0,39 %

– 10 b. – 1 024 úrovní – chyba 0,0977 %

– 16 b. – 65 536 úrovní – chyba 0,00152 %

– 32 b. – 4 294 967 296 úrovní

– chyba 0,0000000233 %

• Srovnejte s přesností snímače!

7

Vzorkovací perioda

• Shannon – Kotělnikovův teorém:

– Vzorkovací frekvence musí být alespoň

dvojnásobná oproti maximální frekvenci

měřeného signálu.

• Aliasing

8

Regulační obvodJestliže je vzorkovací perioda velmi malá (vzorkovací frekvence velmi velká),

můžeme z našeho pohledu říci, že vlastnosti diskrétních regulačních obvodů se

blíží vlastnostem spojitých regulačních obvodů.

Diskretizace v úrovni = kvantování.

Pokud bude počet úrovní velký, rozdíl mezi signálem spojitým a kvantovaným

nebude velká.

Kvantovaný signál prochází toto charakteristikou.

x(kT)~

= x(t)

Když bude kvantizační

chyba malá, pojmy

„diskrétní” a „číslicový”

můžeme považovat za

rovnocenné.

= x(t)

x(kT)~

x(kT)~

= x(t)

19.02.2019

4

Regulační obvodKvantování přináší do systému nelinearitu.

Číslicový signál – diskretizace v čase i úrovni. Číslicový signál je nelineární

z důvodu kvantizace.

vzorkování t

x

kvantování

Signál – systémový pojetí.

Hodnota – nejobecnější pojetí.

Proměnná – pojetí užívané v matematice.

V teorii řízení jsou pojmy signál, proměnná a hodnota v podstatě rovnocenné.

REGULOVANÁ

SOUSTAVAREGULÁTOR

w e u y

PORUCHY

w – žádaná veličina

e – regulační odchylka

u – akční veličina

y – výstupní veličina

Regulační obvod

12