ELE204D Reguleringsteknikk 1

Innhold og oppbygning

Emnet omhandler grunnleggende prinsipper for modellering, simulering, analyse og design av klassiske, monovariabel (SISO = single-input-single-output) reguleringssystemer ved bruk av PID og 'lag-lead' regulator for de mest brukte industrielle anvendelser.

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 dynamiske, automatiserte systemer innen teknologiske fag.

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

Reguleringsteknikk 1 gir en innføring i følgende konsepter og temaer:

• Dynamisk modellering av fysiske SISO grunnsystemer som elektriske, mekaniske og elektromekaniske, ved hjelp av fysiske prinsipp.
• Matematisk modellering av (LTI = Linear-Time-Invariant) systemer ved hjelp av differensiallikninger, sprangrespons og linearisering.
• Reduksjon av mer komplekse systemer ved hjelp av blokkdiagram eller signaldiagram.
• Frekvensanalyse ved bruk av Bodediagram.
• Stabilitetsanalyse.
• Stasjonæravvik.
• Lag-Lead- og PID-regulatordesign.

Læringsutbytte

Kunnskaper:

• Kandidaten kjenner til modellering av grunnleggende dynamiske prosesser og mer komplekse, sammensatte systemer fra grunnleggende prosesser.
• Kandidaten kjenner til grunnleggende bruk av sensor-, aktuator- og målesystemer i modellering av prosesser i åpen sløyfe og lukket sløyfe med negativ tilbakekopling, samt analyse av stabilitet.
• Kandidaten kjenner til hvordan prosessmodellering og krav som avvik, frekvens- og tidsegenskaper samt systemets transientrespons er nødvendige verktøy for å kunne beskrive, designe og simulere klassiske monovariable reguleringssystemer.

Ferdigheter

• Kandidaten kan anvende fysiske prinsipper og begreper innen matematisk beskrivelse og analyse av flerfaglige dynamiske systemer.
• Kandidaten behersker grunnleggende dynamisk modellering og kan estimere prosessparametre både fra teori og eksperiment, beregne nødvendige regulatorer ut fra modellen til prosessen, krav om stabilitet samt ulike krav som stilles om reguleringssystemets egenskaper.
• Kandidaten kan innhente, prosessere og presentere numeriske data fra eksperimenter og sammenlikne og analysere disse med data fra teoretisk design og simuleringsverktøy.

Generell kompetanse

• Kandidaten kan finne relevante svar på faglige problemstillinger innen automatisering gjennom bruk av metoder og undersøkelser fra dynamiske systemer og reguleringsteknikk.
• Kandidaten har forståelse for automatikkingeniørens rolle i samspillet mellom den teknologiske utvikling og samfunnets behov.

Krav til forkunnskaper

Ingen

Anbefalte forkunnskaper

• Matematikk 1
• Matematikk 2

Undervisnings- og læringsformer

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

Obligatorisk læringsaktivitet

3 obligatoriske oppgaver med digital veiledning og innlevering på nettet. 2 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, 3 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