Vypracované státnicové okruhy z oboru Automatické řízení a inženýrská informatika

diferenciální rovnice

spojité systémy

číslicové signály

PID regulátory

regulátory

prediktivní řízení

servomechanismy

• 1. Vnější popisy spojitých systémů, diferenciální rovnice, přenos v Laplaceově transformaci, frekvenční přenos a frekvenční charakteristika, impulsní a přechodová charakteristika. Použití Laplaceovy transformace pro analýzu lineárních dynamických systémů, vliv rozložení kořenů a nul přenosu na dynamiku systému, systémy s dopravním zpožděním a další neminimálně fázové systémy.
  2. Stavový popis lineárních spojitých systémů, souvislost mezi vnitřním a vnějším popisem systému, možnost ovlivnění dynamických vlastností systému pomocí zpětné vazby od stavových veličin, pozorovatel stavu systému.
  3. Diskrétní (číslicové) systémy, vnější a stavové popisy diskrétních systémů, diskretizace lineárních spojitých systémů (diskretizace systémů popsaných stavovým modelem, vnější diskrétní popis spojitého systému, metody přibližné diskretizace).
  4. Číslicové signály - základní typy signálů (deterministické a náhodné), popis v časové a frekvenční oblasti. Transformace signálu - diskrétní Fourierova transformace, spektrum signálu, FFT.
  5. Zpracování číslicových signálů - vzorkování, rekonstrukce, okénkové funkce, číslicová filtrace, IIR, FIR filtry a jejich návrh.
  6. Základy identifikace: matematicko-fyzikální analýza, metoda analýzy přechodové charakteristiky, metody parametrické a neparametrické identifikace systémů.
  7. Stabilita lineárních spojitých systémů, souvislost s rozložením kořenů charakteristické rovnice, algebraická a frekvenční kritéria stability. Stabilita lineárních diskrétních systémů.
  8. PID regulátory a jejich vlastnosti, tvary rovnic PID regulátoru, prakticky používané strukturální modifikace a rozšíření PID algoritmu, číslicová realizace PID regulátorů a její specifické problémy: wind-up, aliasing. Empirické metody nastavování parametrů PID regulátoru.
  9. Optimální seřízení PID regulátoru pomocí integrálních kritérií, metoda optimálního modulu, aplikace metody geometrického místa kořenů pro návrh PID regulátorů, frekvenční metody seřizování PID regulátorů.
  10. Složitější struktury regulačních obvodů, kaskádní struktura, dopředné řízení, poměrové řízení, regulátory s vnitřním modelem.
  11. Řízení systémů s dopravním zpožděním, meze použitelnosti PI/PID regulátorů pro systémy se zpožděním, Smithův prediktor a jeho vlastnosti.
  12. Číslicové regulátory s optimalizovanou strukturou, neminimální fázovost diskrétního přenosu soustavy a její důsledky na stabilitu obvodu, podmínková rovnice stability, návrh zpětnovazebního regulátoru na principu přidělení pólů přenosu uzavřeného regulačního obvodu, základy algebraické teorie syntézy regulačních obvodů.
  13. Prediktivní řízení založené na modelu (MPC), základní princip této metody, používané modely, kritérium optimality, analytické řešení v případě bez omezujících podmínek, způsoby zavedení omezujících podmínek.
  14. Mnoharozměrové (MIMO) dynamické systémy, jejich popis (soustava diferenciálních rovnic, přenosová matice, stavový popis) a analýza jejich chování (L-transformace). Uzavřený MIMO regulační obvod, invariantní a autonomní obvody.
  15. Elektrické servomechanismy se stejnosměrnými motory. Matematický popis stejnosměrného motoru. Způsoby řízení polohy,otáček a momentu. Regulační struktury polohových a rychlostních servomechanismů.
  ...
  ...
  ...
  25. Styk počítače s reálným prostředím, soustavy číslicových a analogových vstupů a výstupů, A/D a D/A převodníky. Standardní elektrické signály analogové a digitální. Zásady realizace obvodů pro analogové a digitální signály.
  26. Počítačové sítě, vrstvový referenční model ISO-OSI, standardní protokoly, služby, základní technické prostředky lokálních sítí (Ethernet).
  27. Zpracování obrazové informace, základní metody pořízení, předzpracování a segmentace obrazových dat.
  28. Programování aplikací běžících v „reálném čase“. Systémy přerušení. Aritmetiky s pevnou a pohyblivou řádovou čárkou. Realizace řídicích algoritmů, rozbor vlivu konečné délky slova a vzorkovací periody na přesnost řídicích algoritmů, možnosti eliminace chyb.
  29. Vyšší programovací jazyky. Standardní jednoduché a strukturované typy, jejich implementace v programátorských prostředích. Příkazy, procedury, funkce. Principy strukturovaného a objektového programování. Statické a dynamické přidělování paměti, programování vstupních a výstupních operací. Abstraktní datové struktury a jejich typická využití.
  30. Operační systém, jeho základní úlohy. Správa paměti, periferií, procesů. Způsoby přidělování procesoru, jejich vlastnosti. Práce s API.