Johdatus systeemien hallintaan (5op)

Osaamistavoitteet

ALAKOHTAISET OSAAMISTAVOITTEET JA KOMPETENSSIT: Kurssin suoritettuaan opiskelijat osaavatsuunnitella koejärjestelyn (esim. askelvaste- pulssivaste- tai sinivastekokeen), jonka tuloksena syntyy edustavaa mittausdataa tutkittavan järjestelmän matemaattisen mallin laadintaa vartenlaatia järjestelmän matemaattisen mallin kerätyn mittausdatan perusteellaanalysoida järjestelmän matemaattisia malleja ja arvioida niillä järjestelmän staattisia ja dynaamisia ominaisuuksiasuunnitella takaisinkytketyn säätöjärjestelmän alan standardien suorituskykykriteerien ja vaatimusmäärittelyjen mukaisiksiarvioida, mistä syistä kaikkia vaatimusmäärittelyjä ei pystytty omassa suunnittelussa toteuttamaanmuodostaa teollisuuden prosessien tyypillisimpiä prosessimallejateollisuudessa paljon käytettyjen perussäätörakenteiden toimintaperiaatteetsoveltaa säätörakenteita teollisten prosessien tyypillisiin säätötehtäviinkäyttää Matlab- ja Simulink-ohjelmistoja tietokoneavusteisessa suunnittelussaKurssilla tehdään harjoitustyö. Tarjolla on aiheita automaatiotekniikan, ympäristö- ja energiatekniikan, sähkötekniikan (tehoelektroniikan), konetekniikan ja mahdollisesti myös biotekniikan opiskelijoille. Aiheita voidaan saada myös yritysmaailmasta ja/tai tutkimusprojekteista.GENEERISET KOMPETENSSIT: Omien opiskelutaitojen kehittäminenOpiskelijat osaavattarkastaa käsin- ja tietokonelaskut vaihtoehtoisilla tavoilla ja menetelmillähyödyntää siirtovaikutusta eri sovelluskonteksteissaharjoittelevat tehokasta pari- ja pienryhmätyöskentelyä aikarajatussa luokkahuonetyöskentelyssä

Sisältö

SisältöSiirtofunktioelementitsiirtofunktioelementtien taajuusvasteetsiirtofunktio taajuusvasteestataajuusvaste siirtofunktiostaviiveen Pade-approksimointiProsessien dynaamiset mallit, prosessien dynaaminen käyttäytyminen ja ominaisuusperustaiset mallitkeskimääräinen viipymäaikanormalisoitu viiveFOTD-, FOTDI ja SOTD-mallit ja niiden parametrointiei-minimivaiheiset järjestelmätnäennäisviive ja näennäisaikavakiomatemaattisfysikaaliset mallit, tasemallit, dynaamisen mallin rakentaminen mittausdatasta2DOF-PID-säädin rakenne ja toimintaasetusarvopainotasetusarvosuotimetmittaussignaalin suotimethigh-frequency roll-offvirittäminen servo- ja regulointitehtävien näkökulmistaGang-of-Six ja Gang-of-Four siirtofunktiokokoelmattakaisinkytkettyjen järjestelmien ominaisuudet ja lainalaisuudetsäätöpiirin ominaisuuksien ja suorituskyvyn arviointi G-o-S- ja G-o-F-kokoelmillatapauskohtaisten säätöpiirien saattaminen G-o-S- ja G-o-F-viitekehyksiinPID-säätimen virittäminenmallipohjainen viritys, datapohjainen viritys, reletakaisinkytkentänapojen asettelu, taajuusvaste, optimointiSIMC (Skogestad Internal Model Control)MIGO (M-constrained Integral Gain Optimization), AMIGO (Approximate MIGO)Siirtofunktiomallien reduktiomallireduktiokorkean kertaluokan mallin approksimointi 1. tai 2. kertaluokan viiveellisillä malleilla, puolitussääntöMyötäkytkentäasetusarvon myötäkytkentä ulkoisen häiriön kompensointi myötäkytkennällätoimintaperiaate, rooli ja suunnitteluperiaatemyötäkytkentäkompensaattorin suunnittelu ja reaalisoitavuusstabiili inverssiaproksimaatiomyötäkytkennän tarkkuus ja herkkyysyhdistettu takaisinkytkentä ja myötäkytkentätakaisinkytketyn säätimen uudelleen viritys myötäkytkennän suunnittelun jälkeenIntegrator windup -ilmiöanti-windup-rakenteet (back-calculation, clamping, ehdollinen integrointi)Kaskadisäätörakenne ja toimintaperiaateprimaari- ja sekundaaripiirien roolit servo- ja regulointitehtävässäviritysperiaatteetkaskadisäädön anti-windupkaskadisäädön sovelluksiaTilamallit ja tilasäätötilamallin muodostaminen differentiaaliyhtälöstämonikäsitteisyysohjattavuushavaittavuustarkkailtavuusstabiloitavuussiirtofunktiosta tilamallitilamallista siirtofunktiotilasäätäjän viritys napojen asettelumenetelmälläasetusarvon seurantaintegroivan säädön suunnittelu tilamenetelmilläDeterministinen tilahavaitsijatilahavaitsijan viritys napojen asettelumenetelmällätilahavaitsijapohjainen takaisinkytketty säätödeterministinen separaatioteoreemaRistikkäisvaikutukset ja dekoplaus