ELFT2400 Kybernetikk Emneplan

Emnet gir introduksjon til grunnleggende reguleringsteknikk.

Undervisningsspråk: Norsk

Bygger på emne ELI2300 Dynamiske systemer

Etter å ha gjennomført dette emnet har studenten følgende læringsutbytte, definert som kunnskap, ferdigheter og generell kompetanse:

Kunnskap

Studenten har grunnleggende kunnskap om reguleringsteknikk, inkludert:

• Linearisering av ulineære dynamiske modeller for å finne lineære differensialligningsmodeller
• Konvertering av lineære differensialligninger til tilstandsrom-modeller og transferfunksjoner
• Frekvensresponsanalyse for første- og andreordens systemer
• Design av tilbakekoblede regulatorer i frekvensdomenet for første- og andreordenssystemer med tidsforsinkelser.
• Evaluering av observerbarhet, kontrollerbarhet, stabilitet og ytelse for tilbakekoblede reguleringssystemer ved bruk av tilstandsrommodellen
• Grunnleggende prinsipper for numerisk simulering for å evaluere regulatorens ytelse
• Design av lavpassfiltre, høypassfiltre og lead-lag-kompensatorer
• Design av feedforward-regulatorer og kaskade-regulatorer
• Design av parallelle tilbakekoblede sløyfer for multivariable systemer
• Grunnleggende prinsipper for tilstandsestimering og tilstandsobservatører

Ferdigheter

Studenten kan

• Anvende frekvensanalyse av åpne og lukkede reguleringssløyfer ved bruk av Bode-diagrammer
• Anvende numerisk analyse av tilbakekoblingssystemer for observerbarhet, styrbarhet, stabilitet og regulatorens ytelse
• Anvende frekvensbaserte innstillingsmetoder for PID-regulatorer ved bruk av fase- og forsterkningsmargin i Bode-diagram
• Utforme og implementere tilbakekoblingsstrategier for første- og andreordenssystemer med periodiske innganger i et numerisk simuleringsverktøy
• Anvende frekvensbasert innstilling av lavpass- og høypassfiltre samt lead-lag-kompensatorer
• Justere og teste ulike PID-baserte reguleringsstrukturer i et numerisk simuleringsmiljø
• Evaluere ytelsen til reguleringsstrategier i et numerisk simuleringsverktøy

Generell kompetanse

Studenten kan

• utforme og analysere reguleringsstrategier for lineariserte systemer
• teste og evaluere regulatorens ytelse både i simulerte og laboratoriemiljøer
• formidle sikkerhetsmessige, miljømessige og økonomiske aspekter ved tilbakekoblede reguleringsstrategier til ingeniører og allmennheten

• Linearisering av ulineære systemer
• Tilstand-rom modeller
• Frekvensrespons
• Design og tuning av tilbakekoblede reguleringssystemer i frekvensdomenet
• observerbarhet, kontrollerbarhet, stabilitet og ytelse for tilbakekoblede reguleringssystemer
• numerisk simulering
• lavpassfiltre, høypassfiltre og lead-lag-kompensatorer
• feedforward- og kaskade-regulatorer
• tilbakekoblede sløyfer i multivariable systemer
• tilstandsestimering

Forelesninger, øvinger og laboratorieoppgaver.

Følgende arbeidskrav er del av mappelevering og må derfor bli godkjent for å bestå kurset:

• 4 laboratorieøvinger i en gruppe på 2-3 studenter
• 4 individuelle oppgaver gitt ut i løpet av semesteret

Eksamen er en mappevurdering som består av følgende:

• Resultatene fra fire individuelle oppgaver som blir gitt ut i løpet av semesteret
• Rapportene fra fire laboratorieøvinger
• Prosjektrapport skrevet i grupper av 2-4 studenter. Rapporten skal være på 20-30 sider, inkludert innholdsfortegnelse og referanseliste
• Poster-presentasjon av prosjektet (15minutter).

Hver students arbeid vil bli vurdert samlet som én mappeinnlevering med individuell karakter på slutten av semesteret.

Eksamen kan påklages. Ved klage vil den skriftlige besvarelsen bli vurdert på nytt, og studenten må gjennomføre en ny muntlig presentasjon.

Ved gruppeeksamen er klageretten individuell. Dette innebærer at hvert gruppemedlem kun kan klage på egne vegne. En student som leverer klage, må gjennomføre den muntlige presentasjonen individuelt. Manglende oppmøte medfører karakteren «ikke møtt» for hele emnet.

Ved eventuell ny og utsatt eksamen kan muntlig eksamen bli benyttet. Dersom muntlig eksamen benyttes kan eksamensresultatet ikke påklages.

Alle.

Gradert skala A-F.

Two intern sensorer. Ekstern sensor brukes jevnlig.

Professor Tiina Komulainen