ELE302D Reguleringsteknikk 2

Innhold og oppbygning

Emnet omhandler moderne teknikker for modellering, simulering, analyse og design av moderne multivariable (MIMO = Multiple Input- Multiple Output) reguleringssystemer ved bruk av teknikker basert på modellering i tilstandsrom (TR) (engelsk: SS = state-space) samt diskrete, samplede systemer. MIMO konsepter og definisjoner forklares og illustreres ved hjelp av (SISO = Single Input-Single Output) systemer for å bedre forståelsen. Både lineære (LTI = Linear-Time-Invariant)- og ulineære systemer skal studeres.

Emnet tar tema innen elektrisitetslære, mekanikk, fluidmekanikk og elektromagnetisme fra klassisk fysikk, samt calculus, lineære systemer og stabilitet fra matematikk for å danne et naturvitenskapelig fundament for arbeidet med avanserte, dynamiske, samplede/diskrete automatiserte systemer innen teknologiske fag.

Undervisningen inneholder forelesning, oppgaveregning og praktiske oppgaver både i klassen og på laboratoriet. Bruk av PC med teknisk basert programvare og simuleringsverktøy som Matlab for både kontroll, prosessering, lagring og presentasjon av data er sentral i kurset.

Reguleringsteknikk 2 gir en innføring i følgende konsepter og temaer:

• Dynamisk modellering av fysiske MIMO grunnsystemer, elektriske, mekaniske og elektromekaniske, ved hjelp av fysiske prinsipp.
• Matematisk modellering av LTI systemer ved hjelp av differensiallikninger i TR, basert på lineær og vektor algebra.
• Blokkdiagram eller signaldiagrammodellering i TR av mer komplekse systemer ved hjelp av kanoniske TR-modeller.
• Frekvensanalyse ved bruk av Nyquistdiagram i tillegg til Bodediagram.
• Stabilitetsanalyse i TR.
• Stasjonæravvik i TR.
• Regulatordesign i TR ved polplassering for kontroller- og observatordesign, diagonalisering.
• Samplede systemer med z-transform samt reguleringsmetoder for samplede systemer i TR og optimalisering ved MPC (Model Predictive Control).

Læringsutbytte

Kunnskaper

• Kandidaten kjenner til modellering, analyse og design av multivariable dynamiske prosesser basert på tilstandsrommodellering både i kontinuerlig og diskret tidsdomene samt frekvensdomene.
• Kandidaten kjenner til moderne teknikker for evaluering av systemytelse og optimalisering av reguleringssystemer. Videre kjenne kandidaten til innføring i noen av dagens mer avanserte reguleringsteknikker og optimalisering som MPC.
• Kandidaten kjenner til hvordan prosessmodellering og krav som avvik, frekvens- og tidsegenskaper samt systemets ytelse er anvendt til å designe og simulere moderne reguleringssystemer.

Ferdigheter

• Kandidaten kan anvende moderne modellering i tilstandsrom til multivariable dynamiske prosesser og til analyse og design av multivariable reguleringssystemer.
• Kandidaten kan estimere prosessparametre og ytelse både fra teori, simulering og eksperiment, og kan anvende disse i beregning av multivariable reguleringssystemer.
• Kandidaten kan implementere, foreta målinger og evaluere eksperimentelle data i standard laboratorieoppsett og sammenlikne disse med data fra design og simuleringsverktøy.

Generell kompetanse

• Kandidaten kan løse relevante faglige problemstillinger innen automatisering gjennom bruk av metoder og undersøkelser fra moderne multivariabel reguleringsteknikk.
• Kandidaten har forståelse for automatikkingeniørens rolle i samspillet mellom den teknologiske utvikling og samfunnets behov.

Krav til forkunnskaper

Ingen

Anbefalte forkunnskaper

ELE204 Reguleringsteknikk 1 eller tilsvarende.

Undervisnings- og læringsformer

Nettundervisning inkludert pensumgjennomgang og digital veiledning. Regneøvinger med bruk av PC og dataverktøy. Samling med fokus på laboratorieøvelser. 

Obligatorisk læringsaktivitet

4 obligatoriske oppgaver med digital veiledning og innlevering på nettet. 3 laboratorieøvinger med obligatorisk rapportinnlevering som kan gjennomføres i en samling på campus. Obligatorisk fremmøte på laboratorieoppgavene.

Godkjente obligatoriske arbeidskrav er gyldige i 5 påfølgende semestre.

Vurderingsform

Digital heimeeksamen, 4 timer. Tid og sted for eksamen blir opplyst på Studentweb.

Karakterskala A-F, der F tilsvarer ikke bestått.

Hjelpemidler ved eksamen

Lærebok. PC med bruk av all undervisningsbasert programvare.

Mer om hjelpemidler