Laboratorní modely


Hlavní stránka	Laboratorní modely	Vyučované předměty	Vybavení	Historie	Správce laboratoře	Pro studenty	Odkazy

Laboratorní modely slouží k podpoře výuky modelování a řízení dynamických systémů. Jsou použity jak v základních kurzech bakalářského studia pro výuku identifikace a řízení pomocí klasických regulátorů (PID, stavový regulátor), tak umožňují i demonstraci moderních metod řízení (např. LQ, LQG a MPC regulátory). Modely lze ovládat a řídit přímo z připravených simulinkových schemat s využitím programů Matlab, Simulink a Real Time Toolbox nebo pomocí programovatelných automatů Rockwell Automation.

Vodárny V1 - V4

Laboratorní modely Vodárna V1 až V4 vznikly jako součást diplomové práce Jiřího Hanzlíka v roce 2008 jako model řízení výšky hladiny ve spojených nádržích s uzavřeným cyklem. Modely simulují v praxi se nacházející systémy v petrochemickém, chemickém i jiném průmyslu nebo ve vodním hospodářství.

Vodárna V5

Laboratorní model Vodárna V5 byl využívaný k výuce teorie řízení v laboratoři K23 v letech 1995-2007, v roce 2008 byla provedena jeho rekonstrukce v rámci bakalářské práce Jozefa Fetterika. K řízení bylo možné využít PC, programovatelný automat, analogový počítač Meda nebo manuální ovládání.

Vodní elektrárna E1

Model Vodní elektrárna E1 vznikl jako model systému s výrazným a proměnným dopravním zpožděním modernizací staršího modelu Milanem Janečkem v roce 2007.

Vznášení L1

Model Vznášení L1 demonstruje pneumatickou dopravu materiálu. Základem je 2m dlouhá plastová průhledná trubka, do které se umístí dané těleso. Ve spodní části je umístěn ventilátor, který funguje jako zdroj proudu vzduchu a jeho řízením můžeme pohybovat tělesem nahoru a dolů.

Tepelná soustava T1

Laboratorní model Tepelná soustava T1 slouží k demonstraci, identifikaci a testování řídicích algoritmů pro soustavy s velmi dlouhými časovými konstantami. Typické aplikace jsou různé tepelné systémy, vytápěcí systémy, sklářské pece, kalcinační rotační pece apod.

Servomechanismus Amira S1

Laboratorní model Servomechanismus S1 je systém vyrobený firmou Amira. Model je možné využít k výuce základního řízení (např. pomocí PID regulátorů) úhlové rychlosti ω(t) nebo úhlu natočení hřídele φ(t). Může se také použít k aplikace Kalmanova filtru k odhadu neznámého zatěžovacího momentu na základě měření vstupního napětí a výstupních otáček hřídele či navrhnout složitější metody řízení - LQ a LQR regulátory. Model simuluje v praxi se vyskytující situace při zkoumání rychlostních a pozičních řídicích systémů. Regulace pozice (úhlu natočení) a rychlosti jsou v praxi používané u mnoha systémů, např. u různých robotů, manipulátorů apod. Využití najdeme také v dopravě, letectví, medicíně apod.

Servomechanismus S2

Základnem tohoto laboratorního přípravku je model servomechanismu IfA – 122, současná podoba je výsledkem úprav z roku 2007 Alexandrem Cillerem v rámci jeho bakalářské práce a z roku 2009, kdy úpravy dokončil Adam Hořčica. Model Servomechanismus S2 je využíván pro řízení rychlosti a úhlu natočení servomechanismu (např. pomocí PID regulátorů, lead – lag regulátorů). V praxi se se systémy simulovanými tímto modelem setkáváme v mnoha situacích, např. při zkoumání rychlostních a pozičních řídicích systémů. Regulace pozice (úhlu natočení) a rychlosti jsou v praxi používané u mnoha systémů, např. u různých robotů, manipulátorů apod. Využití najdeme také v dopravě, letectví, medicíně apod.

Soustruh S3

Model Soustruh S3 funguje jako demonstrace analogového dvouosého servosystému.

Kulička na tyči K1

Model Kulička na tyči K1 simuluje problémy objevující se při řízení nestabilních systému jako např. v letectví, při startu raketoplánu, řízení exotermní reakce v chemickém průmyslu, řízení vertikální polohy plazmatu v tokamaku apod. Ve výuce můžeme model využít např. k aplikaci základního řízení (PID regulace) náklonu tyče α pomocí vstupu α_ref nebo polohy kuličky x(t) pomocí vstupu α_ref. Dále je možné použít Kalmanův filtr k odhadování náklonu tyče α(t) na základě měření vstupu αref a polohy kuličky x(t) či navrhnout pokročilé metody řízení jako je LQ regulátor nebo explicitní MPC regulátor.

Inverzní kyvadlo P1

Laboratorní model Inverzní kyvadlo P1 byl sestaven a uveden do provozu Tomášem Hanišem v roce 2003. Základem tohoto modelu byl tehdy model firmy Quanser. Současná podoba modelu vznikla dalšími úpravami v rámci bakalářské práce Lukáše Kratochvíla v roce 2008. Model simuluje řadu procesů vyskytujících se v reálném světě, např. simuluje chování rakeplánu při startu. Model je možné v rámci výuky využít k řízení polohy kyvadla a jeho stabilizaci (např. pomocí PID regulátorů, LQR řízení). Z matematického hlediska se jedná o nelineární astatický systém složený z lineárně se pohybujícího pohonu a na něm volně uchyceného kyvadla.