STE-2605 Lineære systemer og reguleringsteknikk - 10 stp

LTI-systemer:

• Dynamiske system som differensialligninger
• Laplace-transformen
• Transferfunksjoner

Tidsrespons:

• Poler og nullpunkt
• Første og andre ordens systemer
• Dempet respons
• Høyere ordens systemer
• Effekt av ulineariteter

Skjematisk representasjon av systemer:

• Blokkdiagram
• Signal/flyt-graf
• Mason's regel

Stabilitet:

• Kategorisering av stabilitet
• Klassifisering av stabilitet
• Routh-Hurwitz stabilitetskriterium

Stasjonærrespons:

• Systemtyper
• Spesifikasjoner for stasjonært avvik
• Stasjonært avvik og forstyrrelser
• Sensitivitet

Matematisk modellering:

• Elektriske kretser
• Translaterende mekaniske systemer
• Roterende mekaniske systemer
• Elektromekaniske systemer
• Termiske systemer
• Massesystemer
• Ulineariteter og liearisering

Root Locus:

• Definisjon av RL
• Tegning og avlesning av RL

Regulatordesign med Root Locus:

• Kompensering med kaskadekobling
• Forbedring av stasjonærrespons (PI, Lag)
• Forbedring av transientrespons (PD, Lead)
• Regulatordesign (PID, Lag-Lead)
• Kompensering med tilbakekobling

Frekvensrespons:

• Bode-diagram og Nyquist-diagram
• Nyquist's stabilitetskriterium
• Forsterkningsmargin og fasemargin
• Relasjoner mellom åpen og lukket sløyferespons
• Stasjonært avvik og frekvensrespons
• Systemer med tidsforsinkelser
• Eksperimentell modellering

Regulatordesign med frekvensrespons

• Kaskaderegulering
• Kompensering med Lag, Lead og Lag-Lead

Praktisk reguleringsteknikk:

• Regulatorinnstilling med Ziegler-Nichols og Åstrøm-Hagglund
• Parameterstyrt PID-regulering
• Integrator windup
• P-spark og D-spark
• Målestøy og filtrering
• Diskretisering og tidsdiskret PID
• Tidsforsinkelser

Generell studiekompetanse og Matematikk R1+R2 og Fysikk 1.

Søkere som kan dokumentere ett av følgende kvalifiserer også for opptak:

• generell studiekompetanse og bestått realfagkurs, eller
• bestått 1-årig forkurs for ingeniørutdanning, eller
• 2-årig teknisk fagskole etter rammeplan fastsatt av departementet 1998/99 og tidligere studieordninger

*For å få opptak til enkeltemner på grunnlag av Y-veien, må søkeren oppfylle opptakskriteriene for Y-vei til studieprogrammet som emnet inngår i. I tillegg må søkeren oppfylle eventuelle forkunnskapskrav som er spesifisert for det konkrete emnet de søker opptak til. Det gis begrenset studierett til det spesifikke emnet - på samme måte som realkompetansesøkere.

Søknadskode: 9391

Etter bestått emne skal studentene ha følgende læringsresultat:

Kunnskaper og forståelse:

Kandidaten har kunnskap om:

• grunnleggende reguleringsprinsipper og strukturer for regulering av lineære systemer, samt standard inngangssignaler for systemanalyse
• generelle transferfunksjoner av n’te orden
• generelle transferfunksjoner av første og andre orden, og sammenhengen mellom transientrespons og polplassering
• blokkdiagram og signaflytdiagram som verktøy for representasjon av lineære systemer
• kategorisering av stabilitet, og sammenheng med naturlig respons, polplassering og koeffisienter i transferfunksjonen
• stasjonærrespons (stasjonært avvik) og sammenheng med systemtyper
• bruk av fysiske lover for modellering av fysiske systemer
• Root Locus som verktøy for systemanalyse
• PID-regulatoren og passiv PID (lag/lead)
• frekvensrespons, Bode-diagram og Nyquist-diagram, samt stabilitetsmarginer (forsterkningsmargin og fasemargin)

Ferdigheter:

Kandidaten kan:

• utlede transferfunksjoner fra differensialligninger
• beregne parametre i transferfunksjoner, poler og nullpunkt, og transientrespons
• tegne og redusere blokkdiagram og signalflytdiagram
• analysere stabilitet av lineære systemer
• angi systemtype og beregne størrelse på stasjonært avvik
• modellere fysiske systemer teoretisk og eksperimentelt (lab)
• bruke Root Locus for å analysere lineære systemer
• utføre trivielt regulatordesign ved hjelp av Routh-Hurwitz
• designe PID-regulatorer ved hjelp av Root Locus
• lese av Bode-diagram og Nyquist-diagram, beregne transientrespons og stasjonærrespons ved hjelp av Bode/Nyquist, samt anvende Nyquist’s stabilitetskriterium
• designe lag/lead-kompensator ved hjelp av frekvensrespons
• utføre eksperimentell innstilling av PID-regulatorer, samt håndtere praktiske problemer i reguleringsteknikk

Kompetanse:

Kandidaten har generell kompetanse på:

• anvendelse av reguleringsteknikk i samfunnet
• systemteori og systemtenkning i designprosesser
• lineære systemer som representasjon av fysiske system
• metodevalg for matematisk modellering
• metodevalg for analyse av lineære systemer
• metodevalg for regulatordesign for lineære systemer
• Bruk av simuleringsverktøy (Matlab/Simulink) for analyse og simulering av lineære systemer (gjennomgående i alle moduler)