ELE302 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

• Studenten kjenner til modellering, analyse og design av multivariabel dynamiske prosesser basert på tilstandsrommodellering både i kontinuerlig og diskret tidsdomene samt frekvensdomene.
• Studenten 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).
• Studenten kjenner til hvordan prosessmodellering og krav som avvik, frekvens- og tidsegenskaper samt systemets ytelse er anvendt til å designe og simulere moderne reguleringssystemer.

Ferdigheter

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

Generell kompetanse

• Studenten kan løse relevante faglige problemstillinger innen automatisering gjennom anvendelse av metoder og undersøkelser fra moderne multivariabel reguleringsteknikk.
• Studenten 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, laboratorie arbeid og regneøvinger med bruk av PC og tekniskbasert programvare.

Obligatorisk læringsaktivitet

3 obligatoriske innleveringer og 3 laboratorieøvinger med obligatorisk fremmøte.

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

Alle hjelpemidler er tillatt

Mer om hjelpemidler

Faglig overlapping

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