Tato diplomová práce je zaměřena na problematiku řízení teploty topných hnízd,
které se používají v chemické laboratoři pro experimentální účely. V teoretické části se věnuji základním pojmům spojeným s teorií řízení, s metodami identifikace systémů, návrhem regulátorů s časově proměnnými nebo neurčitými parametry a akčním členům a senzorům, které jsou vhodné pro použití v chemické laboratoři. Praktická část je zaměřena na identifikaci topného hnízda. Dále popisuji použitý hardware a software vzniklého výrobku určeného pro řízení teploty topných zařízení. Vyrobené zařízení je vybaveno dvěma adaptivními regulátory a jedním klasickým diskrétním regulátorem.
Annotation in English
This master thesis is focused on temperature control of heating mantle, which are used
in chemical laboratories for experimental purposes. In the theoretical part, I pursue basic concepts related to control theories, methods of system identification and controller design for systems with time varying or uncertain parameters and actuators and sensors, which are suitable for use in a chemical laboratory. The practical part is focused on the identification of heating mantles. Furthermore, I describe the hardware and software of resulting product intended for temperature control of heating systems. Made device is equipped with two adaptive controllers and one classical discrete controller.
Tato diplomová práce je zaměřena na problematiku řízení teploty topných hnízd,
které se používají v chemické laboratoři pro experimentální účely. V teoretické části se věnuji základním pojmům spojeným s teorií řízení, s metodami identifikace systémů, návrhem regulátorů s časově proměnnými nebo neurčitými parametry a akčním členům a senzorům, které jsou vhodné pro použití v chemické laboratoři. Praktická část je zaměřena na identifikaci topného hnízda. Dále popisuji použitý hardware a software vzniklého výrobku určeného pro řízení teploty topných zařízení. Vyrobené zařízení je vybaveno dvěma adaptivními regulátory a jedním klasickým diskrétním regulátorem.
Annotation in English
This master thesis is focused on temperature control of heating mantle, which are used
in chemical laboratories for experimental purposes. In the theoretical part, I pursue basic concepts related to control theories, methods of system identification and controller design for systems with time varying or uncertain parameters and actuators and sensors, which are suitable for use in a chemical laboratory. The practical part is focused on the identification of heating mantles. Furthermore, I describe the hardware and software of resulting product intended for temperature control of heating systems. Made device is equipped with two adaptive controllers and one classical discrete controller.
Uveďte principy používané při modelování technologických procesů a základní typy modelů. Uveďte metody návrhu regulátoru, které jsou vhodné pro systémy s neurčitými nebo časově proměnnými parametry.
Vytvořte rešerši zabývající se senzory, akčními členy a řídicími prvky vhodnými pro použití v chemické laboratoři.
Popište laboratorní soustavu topného hnízda a vytvořte její zjednodušený matematicko-fyzikální model. Model převeďte do prostředí Matlab/Simulink.
Navrhněte regulátor pro regulaci teploty topného hnízda a ověřte jej na simulinkovém modelu pro různé parametry modelu.
Navrhněte a sestavte hardware, který bude sloužit k regulaci topného hnízda.
Naprogramujte a v reálných podmínkách ověřte navržený regulační systém.
Research Plan
Uveďte principy používané při modelování technologických procesů a základní typy modelů. Uveďte metody návrhu regulátoru, které jsou vhodné pro systémy s neurčitými nebo časově proměnnými parametry.
Vytvořte rešerši zabývající se senzory, akčními členy a řídicími prvky vhodnými pro použití v chemické laboratoři.
Popište laboratorní soustavu topného hnízda a vytvořte její zjednodušený matematicko-fyzikální model. Model převeďte do prostředí Matlab/Simulink.
Navrhněte regulátor pro regulaci teploty topného hnízda a ověřte jej na simulinkovém modelu pro různé parametry modelu.
Navrhněte a sestavte hardware, který bude sloužit k regulaci topného hnízda.
Naprogramujte a v reálných podmínkách ověřte navržený regulační systém.
Recommended resources
BOBÁL, Vladimír. Adaptivní a prediktivní řízení. 1. vyd. Zlín: Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, 2008, 134 s. ISBN 978-80-7318-662-3.
BOBÁL, Vladimír. Identifikace systémů. Vyd. 1. Zlín: Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, 2009, 128 s. ISBN 978-80-7318-888-7.
CORRIOU, Jean-Pierre. Process control: theory and applications. London: Springer, c2004, xx, 752 s. ISBN 1-85233-776-1.
DOSTÁL, Petr a Radek MATUŠŮ. Stavová a algebraická teorie řízení. Vyd. 1. Ve Zlíně: Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, 2010, 90 s. ISBN 978-80-7318-991-4.
HRUŠKA, František. Senzory: fyzikální principy, úpravy signálů, praktické použití (e-book). 2. rozš. vyd. Ve Zlíně: Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, 2011, [202] s. ISBN 978-80-7454-096-7.
KOLOMAZNÍK, Karel. Modelování zpracovatelských procesů. 1. vyd. Brno: VUT, 1990, 191 s. ISBN 8021401141.
MATUŠŮ, Radek. Systems with parametric uncertainty: an algebraic approach to robust control design. Saarbrücken: Lambert Academic Publishing, c2010, 183 s. ISBN 978-3-8383-0645-2.
MÍKA, Vladimír. Základy chemického inženýrství. 2. nezm. vyd. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1981, 870 s.
Recommended resources
BOBÁL, Vladimír. Adaptivní a prediktivní řízení. 1. vyd. Zlín: Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, 2008, 134 s. ISBN 978-80-7318-662-3.
BOBÁL, Vladimír. Identifikace systémů. Vyd. 1. Zlín: Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, 2009, 128 s. ISBN 978-80-7318-888-7.
CORRIOU, Jean-Pierre. Process control: theory and applications. London: Springer, c2004, xx, 752 s. ISBN 1-85233-776-1.
DOSTÁL, Petr a Radek MATUŠŮ. Stavová a algebraická teorie řízení. Vyd. 1. Ve Zlíně: Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, 2010, 90 s. ISBN 978-80-7318-991-4.
HRUŠKA, František. Senzory: fyzikální principy, úpravy signálů, praktické použití (e-book). 2. rozš. vyd. Ve Zlíně: Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně, 2011, [202] s. ISBN 978-80-7454-096-7.
KOLOMAZNÍK, Karel. Modelování zpracovatelských procesů. 1. vyd. Brno: VUT, 1990, 191 s. ISBN 8021401141.
MATUŠŮ, Radek. Systems with parametric uncertainty: an algebraic approach to robust control design. Saarbrücken: Lambert Academic Publishing, c2010, 183 s. ISBN 978-3-8383-0645-2.
MÍKA, Vladimír. Základy chemického inženýrství. 2. nezm. vyd. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1981, 870 s.
