Systems and Control (5cr)

Objectives

Opintojakso tutustuttaa systeemien hallinnan kokonaisuuteen ja käsitteistöön sekä opettaa deterministisen lineaarisen aikainvariantin diskreettiaikaisen järjestelmän analysoinnin ja säädön menetelmiä.Osaa (arvosana 3/5):1. Tunnistaa systeemien hallinnan peruskäsitteet ja elementit, ja määritellä opintojaksolla esitellyt menetelmät suhteessa näihin. 2. Mallintaa mallikonversiointien avulla3. Analysoida lineaarisen systeemin stabiiliuden, ohjattavuuden ja tarkkailtavuuden4. Suunnitella takaisinkytketyn tilasäädön.5. Kaksi seuraavista: (a) suunnitella yksinkertaisen malliprediktiivisen säätimen, (b) suunnitella Smith-prediktorin, (c) suunnitella PID-säätimen neliöllisen kriteerin minimoinnilla, (d) arvioida satunnaista säätötulosta tilastollisesti.6. Soveltaa z-muunnosta, z-siirtofunktiota ja tilaesitystä edellä mainituissa tehtävissä.Arvosana (1/5): vähintään kolme oppimistavoitteista täyttyy.

Content

Core contentSysteemin käsite ja systeemin hallinnan elementit. Lineaarinen aikainvariantti. Diskreettiaikaisen ilmiön ei-kokeellinen mallintaminen. Näytteenottoteoreema. Alkeislohkokaavio. z-muunnos, z-siirtofunktio, operaattorisiirtofunktiot. Tilaesitys.Stabiilius, ohjattavuus, tarkkailtavuus, taajuusvaste. Diskreetin ajan ja jatkuvan ajan mallien välinen yhteys ja diskreetin ajan malleihin liittyvät rajoitukset. Takaisinkytketyn säädön suunnittelu. Juuriura.Tilatakaisinkytkentöjen, tilaestimaattorien ja estimaattoripohjaisten säätimien suunnittelu. Stabiiliuden pelivarat ja suorituskyvyn herkkyys.Continuous-To-Discrete Conversion of Delayed Systems under ZOH assumptionOperator Transfer FunctionsFrom Transfer Function to State Space ModelComplementary knowledgeFurther simulation tools of  MatlabCreation of Matlab functionsStability Test of  Schur & CohnSensitivity of eigenvalue, DC gain and the system responseLTI and LPV systemsState space model and Transfer Function Matrix from such model of the subsystemsImproving accuracy of the computationsTwo skills from the list of 5 skills listed elsewhere

Prerequisites

Basic knowledge on analog open loop and closed loop control including differential equations, delay models, transfer function, frequency response, PID controller, basic mathematics of complex numbers, polynomials and matrices etc. You may have that due to e.g. TAU courses listed below while none of the courses is mandatory before ASE-2110:PrerequisiteCode: ASE-1131Name: AutomationECTS credits: 5Mandatory: MandatoryAlternativity:  PrerequisiteCode: ASE-1252Name: Control of Dynamic SystemsECTS credits: 5Mandatory: MandatoryAlternativity: 

Further information

English version of the course is available as ASE-2117. The contents of seminars will not imply exam questions.The examination of Topics 01-12 and the mandator PC works is offered  using sub-exams (tests, perhaps even week/topic exams). They are supposed to be Open Book exams in EXAM classes in which the student has access to the text files of the lectures, Exam Tables and Matlab's documentation BUT not to any exercise materials. The sub-exams may include even Matlab problems and allow voluntary use of Matlab to replace manual work. Matlab work may include using basic commands, Matlab functions, Simulink, Control System Toolbox, Symbolic Toolbox and creating script files.Opintojakso tarjoaa mahdollisuuksia lisäpisteiden ja vapaaehtoisten PC-harjoitusten takuupisteiden hankkimiseen.Opportunities for Extra Points and Guarantee Points will be given.Possible videos are shared in Panopto service, other files via OneDrive service. Partial completions of the course must be carried out during the same implementation round.Additional info: http://www.tut.fi/opinto-opas/2019-2020/Enrollment in POP: https://poprock.tut.fi/group/pop/opas/opintojaksot/-/opintojakso/2019-2020/35418