TOMANEK, M. Návrh a optimalizace PID regulátoru pro sdruženou regulaci teplota/vlhkost [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2017.
Práce se zabývá návrhem PID regulátoru pro sdruženou regulaci teplota-vlhkost, určeným pro inkubátor pro exotická zvířata. Po úvodní části se student věnuje popisu PID regulace, návrhu tepelného modelu inkubátoru v Simulinku a také nastavení jednotlivých regulačních konstant. V další kapitole je popsán vzájemný vztah teploty a vlhkosti vzduchu, tato část pak ale není v navrženém regulátoru aplikována. Kapitola čtvrtá popisuje tepelný model inkubátoru, založený na analogii s elektrickým obvodem, díky čemuž lze simulaci tepelných poměrů regulované soustavy snadno provádět v obvodovém simulátoru. Student provedl experimentální ověření tepelných vlastností dodaného vzorku inkubátoru a dospěl k parametrům náhradního tepelného modelu (tepelný odpor izolace, tepelná kapacita), které následně aplikoval v modelu inkubátoru (části 2.5), podobně sestavil model z hlediska regulace vlhkosti. S využitím existujícího hardware (po úpravách výkonové části) vytvořil student ovládací program, který vychází z požadavků v zadání a je stručně popsán v kapitole 5. V práci student postupoval zcela samostatně, realizovaný regulátor ověřil experimentálně na prototypu inkubátoru. Po formální stránce by práce zasloužila lepší strukturu; experimentální výsledky se prolínají kapitolami návrhu, přičemž by měly být shrnuty na konci. Ekvivalentní model inkubátoru, popisovaný v části 4.3, není jinde využit. V práci jsou mnohé překlepy a neobratné formulace. Přes uvedené nedostatky považuji zadání za splněné a navrhuji hodnocení 80 b.
Cílem předložené bakalářské práce pana Tomanka bylo seznámit se s návrhem PID regulátorů a následně navrhnout a implementovat PID regulátor teploty/vlhkosti pro reálnou soustavu – inkubátor. Zadání hodnotím jako středně náročné a zcela odpovídající požadavkům na studenta bakalářského programu. Lze konstatovat, že většina práce je původním dílem studenta. Kladně hodnotím zejména snahu o praktický přístup pana Tomanka k řešení problému a zvolenou koncepci. Co se však týče samotné bakalářské práce a popisu jednotlivých částí, je mé hodnocení poměrně kritické. V první části zabývající se regulátory PID a samotnou regulací, se vyskytuje velké množství nepřesností a dále mylných či nepodložených tvrzení, viz např. „…integračná zložka pracuje s oneskorením a treba s ním pri návrhu počítať.“ nebo „…derivačná zložka má funkciu akejsi brzdy.“ Souhlasit nemohu ani s popisem vlivu jednotlivých složek na výsledný přechodný děj (viz obrázky 2.2.1 – 2.2.5). Většina z těchto průběhů je pro daná tvrzení platná buď pouze za specifických podmínek, nebo neodpovídá vůbec. Následné rovnice popisující spojitou a diskrétní verzi PID regulátoru, kde student tvrdí, že „následnou úpravou a Z-transformáciou dostaneme diskrétní ekvivalent“, nejsou zcela ekvivalentní (ve spojité podobě je navíc uvažována realizační konstanta). Dalším příkladem je pak tvrzení v kapitole 2.6.2 „pri návrhu regulátora vlhkosti je kladený dôraz najmä na rýchlosť dosiahnutia stanovenej hodnoty a stabilita rovnovážneho stavu je až na druhom mieste.“ Takové tvrzení je při nejmenším velmi odvážné, neboť mám za to, že při návrhu regulátoru je zajištění stability obvodu primárním a klíčovým (i když ne samozřejmě jediným postačujícím) cílem. Výsledné simulace a nastavování regulátorů je často velice obtížné posoudit, neboť v jednotlivých grafech jsou použita velmi nesourodá časová měřítka, viz např. grafy 2.10 a 2.11, které by pravděpodobně měly korespondovat. V následujících kapitolách, zejména kapitola 3, si student vyzkoušel nejen modelování tepelných vlastností soustavy, ale také verifikaci modelů na základě experimentálních měření. Tyto části hodnotím poměrně kladně. Kapitola 5 pak popisuje samotný návrh SW vybavení pro řídicí mikrokontrolér. Trochu mi zde však chybí vazba na předchozí výsledky, resp. lepší souslednost práce či ukázka reálné implementace. V prvních kapitolách jsou totiž popsány a ukázány zvlášť výsledky PID regulace teploty a vlhkosti, potom teprve student modeluje tepelné vlastnosti inkubátoru a v závěru píše, že „Teplotu a vlhkosť by bolo možné regulovať nezávisle od seba, avšak stratili by sme na dynamike regulácie. … V poslednej kapitole som zistil tepelnú kapacitu a tepelný odpor inkubátora, na základe ktorého je možné vytvoriť matematický model, ktorý ďalej použijeme pri určovaní konštánt PID regulátora.“ Není tak jasné, zda předchozí výsledky a nastavení regulátorů byly opravdu použity nebo byly finální parametry regulátoru/regulátorů nastavovány jinak (což potom v práci není uvedeno). Po formální stránce je práce na průměrné úrovni, vytknul bych zde snad jen práci s literaturou (není např. vůbec využita literatura doporučená v zadání práce a většina tvrzení není citována vůbec). Dále pak ne zcela logické rozvržení kapitol a některé názvy kapitol, např. „Závislosť teploty a vzduchu“ (závislost na čem?). Přes uvedené výtky však konstatuji, že pan Tomanek se jakožto student oboru, který nesouvisí přímo s automatizací, s daným problémem vypořádal, splnil zadání a práce tak dle mého názoru svědčí o jeho bakalářských schopnostech.
eVSKP id 103118