Introduction to System Operation (5cr)

Objectives

ALAKOHTAISET OSAAMISTAVOITTEET JA KOMPETENSSIT: Kurssin suoritettuaan opiskelijat osaavat- suunnitella koejärjestelyn (esim. askelvaste- tai sinivastekokeen), jonka tuloksena syntyy edustavaa mittausdataa tutkittavan järjestelmän matemaattisen mallin laadintaa varten- laatia järjestelmän matemaattisen mallin kerätyn mittausdatan perusteella- analysoida järjestelmän matemaattisia malleja ja arvioida niillä järjestelmän staattisia ja dynaamisia ominaisuuksia- suunnitella takaisinkytketyn säätöjärjestelmän alan standardien suorituskykykriteerien ja vaatimusmäärittelyjen mukaisiksi- tarvittaessa arvioida, mistä syistä kaikkia vaatimusmäärittelyjä ei pystytty toteuttamaan- teollisuudessa paljon käytettyjen perussäätörakenteiden toimintaperiaatteet- soveltaa säätörakenteita teollisten prosessien tyypillisiin säätötehtäviin- käyttää Matlab- ja Simulink-ohjelmistoja tietokoneavusteisessa suunnittelussaGENEERISET KOMPETENSSIT: Oman opiskelukyvyn ja opiskelutaitojen kartoitus:Kurssin ensimmäisellä luennolla tehdään MSLQ (Motivated Strategies for Learning Questionnaire) - itsearviointitesti, jolla kartoitetaan opiskelijan tavoiteorientaatiota, oppimisodotuksia ja uskomuksia, affektiivisia tekijöitä, kognitiivisten ja metakognitiivisten strategioiden käyttötaitoa sekä henkilökohtaisia resurssien hallintastrategioita. Testin päätteeksi jokainen opiskelija saa automatisoidun henkilökohtaisen profiilin, joka sisältää1) sanallisen kuvauksen, minkälainen oppija hän on ja mitkä ovat hänen tämän hetken vahvuutensa ja heikkoutensa. 2) vinkkejä, miten hän voi kehittää omia heikkouksiaan jatkossa ja miten hän voi hyödyntää omia vahvuuksiaan opiskelussaan nykyistä paremmin. 3) apuvälineitä henkilökohtaisen kehittymissuunnitelman tekoon.Omien opiskelutaitojen kehittäminen:Opiskelijat osaavat- luoda omat henkilökohtaiset muistiinpanot ja muut tukimateriaalit kurssin välikokeita ja/tai tenttiä varten- tarkkailla omaa oppimistaan kurssin aikana. (Mitä uskon osaavani? Mikä on vielä epäselvää? Missä olen kehittynyt?)- laatia välitavoitteet ja aikataulun kurssin harjoitustyön teon tueksi- tarkastaa käsin- ja tietokonelaskut vaihtoehtoisilla tavoilla ja menetelmillä- hakea rohkeasti apua silloin kun on vaikeaa ja työt eivät eteneLisäksi opiskelijat- haastavat omaa ajatteluaan (yksin, pareittain tai 3 hengen pienryhmissä) itse muodostetuilla viikoittaisilla aktiivisuuskysymyksillä, jotka liittyvät ko. viikon teemoihin- hyödyntävät siirtovaikutusta eri sovelluskonteksteissa- harjoittelevat tehokasta pari- ja pienryhmätyöskentelyä aikarajatussa luokkahuoneessa- tietävät, miten tunteiden säätelytaidot voivat vaikuttaa työskentelyn tehokkuuteen

Content

Core content- Myötäkytkentä, ristikkäisvaikutukset ja dekoplaus- Integrator windup -ilmiö, anti-windup-rakenteet (back-calculation, clamping, ehdollinen integrointi)- Kaskadisäätö, kaskadisäädön anti-windup, kaskadisäädön sovelluksia- Vaiheenjohtopiiri ja sen virittäminen loppuarvoteoreemalla ja taajuusvasteella- Tilamallit ja tilasäätö: ohjattavuus, havaittavuus, tarkkailtavuus ja stabiloitavuus, tilasäätäjän viritys napojen asettelumenetelmällä, asetusarvon seuranta, integroivan säädön suunnittelu tilamenetelmillä- Deterministinen tilahavaitsija, tilahavaitsijan viritys napojen asettelumenetelmällä, tilahavaitsijapohjainen takaisinkytketty säätö- Siirtofunktioelementit, elementtien taajuusvasteiden piirtosäännöt, siirtofunktio taajuusvasteesta- 2DOF PID-säätimen rakenne ja toiminta, asetusarvopainot, asetusarvosuotimet, mittaussuotimet, high-frequency roll-off- PID-säätimen viritysmenetelmät: napojen asettelu, taajuusvaste, optimointi, Ziegler-Nichols-askelvastemenetelmä, Ziegler-Nichols-taajuusvastemenetelmä, Chien-Hrones-Reswick, Cohen-Coon, hitaimman navan kumoaminen, SIMC (Skogestad Internal Model Control), SIMC+, SWORD, MIGO, AMIGO- PID-säätimen toteutusmuodot ja toteutusmuotojen väliset muunnoskaavat- Siirtofunktiomallien reduktio ja korkean kertaluokan mallin approksimointi yksinkertaistetulla 1. tai 2. kertaluokan viiveellisellä mallilla- keskimääräinen viipymäaika- Gang-of-Six ja Gang-of-Four siirtofunktiokokoelmat ja säätöpiirin suorituskyvyn arviointi kokoelmalla