ELE302 Reguleringsteknikk 2

Emneplan for studieåret 2022/2023

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 multivariabel dynamiske prosesser basert på tilstandsrommodellering både i kontinuerlig og diskret tidsdomene samt frekvensdomene.
  • Kandidaten kjenner til moderne teknikker for evaluering av system ytelse og optimalisering av reguleringssystemer. Videre kjenne kandidaten til innføring i noen av dagens mer avanserte reguleringsteknikker av suksess som MPC (Model Predictive Control).
  • 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 multivariabel dynamiske prosesser  og til analyse og design av multivariabel reguleringssystemer.
  • Kandidaten kan estimere prosess parametere og ytelse både fra teori, simulering og eksperiment og anvende disse i beregning av multivariabel reguleringssystemer.
  • Kandidaten kan implementere, foreta målinger, evaluere experimentelle data i standard laboratorieoppsett og sammenlikne disse med data fra design og simuleringsverktøy.

 

Generell kompetanse

  • Kandidaten kan løse relevante faglige problemstillinger innen automatisering gjennom anvendelse 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

Forelesninger, praktisk arbeid og regneøvinger med bruk av PC og tekniskbasert programvare.

Obligatorisk læringsaktivitet

4 obligatoriske innleveringer og 3 laboratorieøvinger med obligatorisk fremmøte.

Godkjente obligatoriske arbeidskrav er gyldige i 5 påfølgende semestre.

Vurderingsform

Skriftlig skoleeksamen, 4 timer. Tid og sted for eksamen blir opplyst på Studentweb.

Karakterskala A-F, der F tilsvarer ikke bestått

Eksamen vil bli gitt på engelsk dersom engelskspråklige studenter.

Hjelpemidler ved eksamen

Lærebok. Håndskrevne notater i protokollbok, ikke løse ark. Alle typer kalkulator. PC med bruk av all undervisningsbasert programvare unntatt alle typer kommunikasjonsprogramvare.

Mer om hjelpemidler

Faglig overlapping

  • ELE302D (1) - Reguleringsteknikk 2 - Reduksjon: 10 studiepoeng
  • EL2-201 (1) - Reguleringsteknikk - Reduksjon: 5 studiepoeng
  • ING3056 (1) - Reguleringsteknikk - Reduksjon: 5 studiepoeng
  • ELE106 (1) - Reguleringsteknikk 2 - Reduksjon: 8 studiepoeng