Toto je tzv. shluknutý kurz. Skládá se z několika samostatných předmětů, které sdílejí výukové materiály, úkoly, testy apod. Níže si můžete zobrazit informace o jednotlivých předmětech tvořících tento shluk.

Elektrické pohony pro automatizaci a robotiku - B3B14EPR

Hlavní kurz
Kredity 4
Semestry letní
Zakončení zápočet a zkouška
Jazyk výuky čeština
Rozsah výuky 2P+2L
Anotace
Předmět podává stručný přehled základních typů elektrických pohonů. Zabývá se pohony se stejnosměrnými, asynchronními, synchronními a speciálními motory včetně napájecích elektronických měničů, možnostmi řízení jako je například skalární, vektorové, přímé, bezsenzorové řízení střídavých strojů, strategiemi šířkově pulsní modulace, typy zátěže. Je zaměřen na pochopení fyzikální podstaty daného typu pohonu, obecné odvození základních diferenciálních rovnic popisujících přechodné děje i ustálené stavy a vytvoření odpovídajících matematických modelů analyzovaných systémů vhodných jak pro off-line simulaci, tak pro on-line adaptované dynamické řízení a regulaci v reálném čase využívající základnu moderní mikroprocesorové techniky. Je zmíněna problematika provozních stavů, senzoriky a diagnostiky elektrických pohonů. Základní znalosti matematiky, mechaniky, kinematiky, dynamiky, teorie elektromagnetického pole, teorie obvodů a teorie řízení se předpokládají.
Cíle studia
Žádná data.
Osnovy přednášek
1. Zdroje energie, baterie a akumulátory, sluneční baterie, palivové články, materiály používané v elektro-pohonech
2. Stejnosměrné pohony pro automatizaci - DC - komutátorové se samonosným vinutím
3. Elektronicky komutované pohony pro automatizaci - EC
4. Asynchronní vícefázový klecový motor - ASM
5. Univerzální sériový motor - masové použití
6. Krokový, reluktanční motor, Lineární elektrické pohony v automatizaci – princip a řízení
7. Matematický model BLDC motoru
8. Kinematika pohonu
9. Řízení pohonu
10. Řízení pohonu
11. Řízení pohonu
12. Řízení pohonu
13. Řízení pohonu
14. Řízení pohonu

Osnovy cvičení
1. Měření na pohonech MAXON - nastavení regulátoru proudu, otáček a polohy - číslicová regulace
2. Měření základních parametrů DC motoru – matematický model Ra, La …….
3. Měření rozběhu DC motoru – porovnání reálné měření s modelem v MatLabu
4. Měření asynchronního motoru – typová zkouška - automatizovaný systém NI - PXI
5. Lineární pohon - nastavení trajektorie pohybu, krokový motor – pracovní charakteristiky
6. Řízení pohonu pomoci systému PLC – DC motor, AM asynchronní motor
7. Reálná aplikace STM32 Nucleo – řízení BLDC servopohonu
8. Modelování servomotor v MATLABU –
9. Zadání samostatné práce
10. samostatná práce
11. samostatná práce
12. samostatná práce
13. samostatná práce
14. Kontrola domácí práce – zápočet
Literatura
1. Dr. Urs Kafader - Selection of high-precision microdrives CH-6072 Sachsen / Switzerland 2006 ISBN 3-9520143
2. Maxon motor ag - Magnetism - Basics, Forces, Applications CH-6072 Sachsen / Switzerland 2008 ISBN 978-3-9520143-5- 6
3. Dr. Otto Stemme, Peter Wolf, - Principles and Properties of Highly Dynamic DC Miniature Motors - Interelectric AG, CH- 6072 Sachsen / Switzerland 1994
4. Formulae Handbook, Jan Braun, maxon Academy, Sachseln 2012
5. Francis H. Raven - Automatic Control Engineering, McGraw-Hill, Inc. ISBN 0-07-051341-4, 1995
6. Elektrické stroje – Teoria a príklady – V.Hrabovcová, P.Rafajdus – Žilina 2009 ISBN 978-80-554-0101-0
7. Moderné alaktrické stroje – V.Hrabovcová, P.Rafajdus – Žilina 2009 ISBN 978-80-554-0101-0
Požadavky
Žádná data.

Elektrické pohony pro automatizaci a robotiku - B3B14EPR1

Kredity 6
Semestry letní
Zakončení zápočet a zkouška
Jazyk výuky čeština
Rozsah výuky 2P+2L
Anotace
Cílem předmětu je pochopit základní principy fungování točivých strojů, získat přehled o jejich vlastnostech a schopnostech, způsobech řízení včetně respektování vlivu zátěže na možnosti pohonu.

Předmět podává stručný přehled základních typů elektrických pohonů. Zabývá se pohony, které se používají jako servopohony tj. stejnosměrnými, asynchronními, synchronními s permanentními magnety a okrajově speciálními motory. V předmětu jsou rozebrány topologie napájecích elektronických měničů včetně základních modulačních strategií a strategie samotného řízení servopohonů jako je například vektorové, přímé, MTPA řízení s důrazem na dnes nejpoužívanější PMSM motory. Předmět je zaměřen nejen na pochopení fyzikální podstaty daného typu pohonu, ale i na pochopení principů činnosti dalších důležitých komponent jako senzorů, polovodičových měničů a i samotných číslicových regulátorů. Dále zahrnuje i popis interakce pohonu se setrvačnou hmotou zátěže u servomechanizmů a dalších typických druhů zátěže obecně.
Cíle studia
Žádná data.
Osnovy přednášek
1) Elektrický pohon a jeho komponenty a metodika navrhování servopohonů, senzory a komunikační rozhraní v elektrických pohonech.
2) Přechodné děje v elektrickém pohonu, pohybové rovnice, typy zátěže, nelinearit a jejich matematický popis.
3) Základní statické a dynamické vlastnosti a požadavky na servopohony pracovních strojů, typy servomechanizmů, jednoduchá polohová smyčka. Dynamická poddajnost polohové smyčky, kritéria kvality pohonů
4) Základy teorie elektrických strojů, konstrukce, provedení
5) Stejnosměrné stroje, matematický popis, přenosová funkce, stejnosměrný motor jako servo, čtyřkvadrantový chod.
6) Měniče pro stejnosměrné servopohony 4Q usměrňovače, DC/DC měniče, přenosová funkce, způsoby spínání prvků.
7) Přechodné děje a ustálený stav asynchronního stroje, matematický popis, způsoby řízení (skalární, vektorové, přímé).
8) Konstrukce a její vliv na parametry synchronních strojů s permanentními magnety, nelinearity, matematický model.
9) Strategie řízení motorů s permanentními magnety (skalární, vektorové, přímé řízení), MTPA strategie.
10) Měniče pro střídavé napájení, strategie PWM modulace, přemodulace, obdélníkové řízení, matematické modely.
11) Nelinearity polovodičových měničů, vliv na regulační struktury, spojitý vs. diskrétní model měniče a modulace
12) Moderní strategie řízení střídavých pohonů (prediktivní, bezsenzorové).
13) Online metody určování parametrů střídavých strojů, vliv přesnosti určení parametrů na řídicí strategii
14) Krokové motory a další speciální topologie el. strojů pro pohony, vlastnosti, chování, matematický popis.
Osnovy cvičení
DC motor
1) Identifikace parametrů motoru pro simulační model v prostředí Matlab/Simulink
2) Vytvoření modelu DC motoru a zátěže v prostředí Simulinku, návrh regulační struktury na proudová/otáčková/polohová smyčka
3) Doplnění modelu o model polovodičového měniče H-Bridge s různými strategiemi spínání a reálné vlastnosti měření proudů a otáček
4) Ověření návrhu regulace na testovacím HW v laboratoři

PMSM motor
5) Identifikace parametrů motoru pro simulační model v prostředí Matlab/Simulink
6) Doplnění měniče do modelu pohonu
7 - 8) Kontrola tvorby modelu motoru a řízení v prostředí Simulinku
9 - 10) Návrh a ladění regulační struktury na proudová/otáčková/polohová smyčka
11) Ověření návrhu regulace na testovacím HW v laboratoři
12 – 13) Rezerva na praktické doladění úloh
14) Zápočet
Literatura
[1] CHIASSON, John Nelson. Modeling and high performance control of electric machines. Hoboken: Wiley, 2005. IEEE Press series on power engineering. ISBN 978-0-471-72235-9.
Doporučená
[2] SUNG, Su Whan, Jietae LEE a In-Beum LEE. Process identification and PID control. New York: Wiley, 2009. ISBN 978-0-470-82412-2.
[3] POLLEFLIET, J. Power electronics. London: Academic Press, 2018. ISBN 9780128146446.
Požadavky
Aktivní účast na přednáškách a laboratorních cvičeních. Odevzdání samostatné práce v prostředí Matlab/Simulink