Säätö- ja servotekniikka (4 op)

Osaamistavoitteet (Opintojakso)

Opiskelija ymmärtää kestävän kehityksen merkityksen koneautomaation servojärjestelmien suunnittelussa.
Opiskelija ymmärtää kustannustehokkuuden, laadun ja turvallisuuden merkityksen koneautomaation liikehallintasovelluksissa.
Opiskelija osaa mitoittaa ja valita servojärjestelmän komponentit tyypillisiin koneautomaation sovelluksiin.
Opiskelija hallitsee säätötekniikan perusteet.
Opiskelija osaa hyödyntää mallinnus- ja simulointiohjelmistoa servo- ja säätöjärjestelmän suunnittelussa ja analysoinnissa.
Opiskelija osaa suunnitella perussäätörakenteen servojärjestelmään.

Sisältö (Opintojakso)

Opintojaksolla käsitellään servojärjestelmien rakenne ja erilaiset toteutusvaihtoehdot koneautomaation liikehallintajärjestelmiin. Opintojaksolla opitaan dynaamisten järjestelmien matemaattinen mallinnus differentiaaliyhtälöiden perusteella. Lisäksi opitaan muodostamaan järjestelmästä taajuustason malli Laplace-muunnoksen avulla. Opintojaksolla käydään läpi säätötekniikan perusteita, dynaamisen järjestelmän analysointimenetelmiä sekä servojärjestelmien tyypillisiä säädinrakenteita.
Opintojaksolla mitoitetaan servojärjestelmä ja hyödynnetään simulointiohjelmistoa järjestelmän matemaattisessa mallinnuksessa sekä suunnitellaan järjestelmään säädin.

Tenttien ja uusintatenttien ajankohdat

Sovitaan kurssin aikana.

Arviointimenetelmät ja arvioinnin perusteet

Välikokeet 2kpl tai tentti määräävät 50% kurssiarvosanasta
Harjoitustyö 50% kurssiarvosanasta.

Opiskelumuodot ja opetusmenetelmät

Teoriaopetus, laskuharjoitukset, Matlab/Simulink-harjoitukset, pienryhmätyöskentely, oppimispäiväkirja

Oppimateriaalit

Säätötekniikan perusteita. Savolainen & Vaittinen
Servotekniikka. Fonselius et al.
Muu jaettava materiaali

Opiskelijan ajankäyttö ja kuormitus

Lähiopetus 40h. Itsenäinen työskentely 66h. Yhteensä 106 h

Lisätiedot

Kirjallisuus:
Jari Savolainen, Reijo Vaittinen: Säätötekniikan perusteita

Arviointikriteerit - hylätty (0) (Ei käytössä, kts Opintojakson Arviointikriteerit ylempänä)

Hylätty välikoe-/tenttisuoritus, hylätty harjoitustyö.

Arviointikriteerit - tyydyttävä (1-2) (Ei käytössä, kts Opintojakson Arviointikriteerit ylempänä)

Tyydyttävä taso (1-2): Opiskelija tunnistaa servojärjestelmien komponentit/toimilaitteet ja ymmärtää servojärjestelmien toimintaperiaatteen sekä säätötekniikan hyödyt servojärjestelmissä. Osaa avustettuna mitoittaa ja valita komponentit tyypilliseen servojärjestelmään. Osaa avustettuna määritellä mekatronisen järjestelmän differentiaaliyhtälömallin ja määritellä differentiaaliyhtälömallista siirtofunktiomallin. Osaa analysoida järjestelmän dynaamiset ominaisuudet (mm. Bode-diagrammi), mallintaa ja simuloida järjestelmä Matlab/Simulink -ympäristössä sekä suunnitella tyypilliselle servojärjestelmälle perussäätimen.

Arviointikriteerit - hyvä (3-4) (Ei käytössä, kts Opintojakson Arviointikriteerit ylempänä)

Hyvä taso (3-4): Opiskelija tunnistaa servojärjestelmien komponentit/toimilaitteet ja ymmärtää servojärjestelmien toimintaperiaatteen sekä säätötekniikan hyödyt servojärjestelmissä. Osaa itsenäisesti mitoittaa ja valita komponentit tyypilliseen servojärjestelmään ja osaa perustella valintansa. Osaa määritellä mekatronisen järjestelmän differentiaaliyhtälömallin ja määritellä differentiaaliyhtälömallista siirtofunktiomallin. Hallitsee siirtofunktioalgebran. Osaa analysoida järjestelmän dynaamiset ominaisuudet (mm. Bode-diagrammi), mallintaa ja simuloida järjestelmä Matlab/Simulink -ympäristössä sekä suunnitella tyypilliselle servojärjestelmälle perussäätimen. Osaa perustella säätöparametrien valinnan. Hallitsee servojärjestelmien säätösuunnittelun kokonaisvaltaisesti

Arviointikriteerit - kiitettävä (5) (Ei käytössä, kts Opintojakson Arviointikriteerit ylempänä)

Kiitettävä taso (5): Opiskelija tunnistaa servojärjestelmien komponentit/toimilaitteet ja ymmärtää servojärjestelmien toimintaperiaatteen sekä säätötekniikan hyödyt servojärjestelmissä. Osaa itsenäisesti mitoittaa ja valita komponentit monimutkaisempaankin servojärjestelmään ja osaa perustella valintansa. Hallitsee hyvin mekatronisen järjestelmän differentiaaliyhtälö- ja siirtofunktiomallinnuksen sekä siirtofunktioalgebran. Osaa kattavasti analysoida järjestelmän dynaamiset ominaisuudet (mm. Bode-diagrammi), mallintaa ja simuloida järjestelmä Matlab/Simulink -ympäristössä sekä suunnitella tyypilliselle servojärjestelmälle perussäätimen lisäksi myös kehittyneempää ratkaisua. Osaa perustella säätimen ja säätöparametrien valinnan. Hallitsee servojärjestelmien säätösuunnittelun kokonaisvaltaisesti.