Säätötekniikan perusteet (4 op)

Osaamistavoitteet (Opintojakso)

Opiskelija osaa
- prosessien dynaamisen käyttäytymisen periaatteet
- muodostaa yksinkertaisten järjestelmien dynaamisia malleja
- määrittää mallin avulla järjestelmän käyttäytymisen muutostilanteessa
- analysoida järjestelmän säätöteknisiä ominaisuuksia
- käyttää simulointiohjelmaa dynaamisten järjestelmien tutkimiseen.

Sisältö (Opintojakso)

Differentiaaliyhtälö- ja siirtofunktiomallit. Lohkokaavioesitys. Ensimmäisen ja toisen kertaluvun järjestelmät. Viive. Järjestelmien impulssi-, askel-, penger- ja taajuusvasteet. Stabiiliuden tarkastelu. Tietokoneohjelman käyttö järjestelmän simuloinnissa.

Esitietovaatimukset (Opintojakso)

Integraalimuunnokset -opintojakso tai vastaavat tiedot.

Tenttien ja uusintatenttien ajankohdat

1. osakoe
2. osakoe
3. osakoe
Loppukoe

Osakokeista ei järjestetä uusintoja.

Huomaa kurssin uusintojen muuttuneet ajankohdat:
1. uusinta
2. uusinta

Uusintatentit kattavat koko opintojakson sisällön.

Arviointimenetelmät ja arvioinnin perusteet

Arviointi perustuu osaamiseen, joka todetaan osakokeiden, loppukokeen ja harjoitustehtävien avulla seuraavin painotuksin:
- 1. osakoe 6 p.
- 2. osakoe 6 p.
- 3. osakoe 6 p.
- loppukoe 24 p. (minimi 5 p.)
- Etätehtävät 2 kpl, yht. 6 p.
- Laskuharjoitustehtävät yht. 6 p.
Laskuharjoitusten ratkaisut käydään läpi oppitunneilla. Tällöin tehtävät pitää olla ratkaistuna ja pyydettäessä on selostettava ratkaisun perusteet. Tämän jälkeen esitettyjä ratkaisuja ei oteta huomioon.
- Jatkuva näyttö, max. 1 p.
Jatkuva näyttö tarkoittaa opiskelijan esittämää erityistä osaamista ja aktiivisuutta.
Arvosanat ja pisterajat: 1 22 p., 2 28 p., 3 34 p., 4 40 p., 5 46 p.
Opintojakson hyväksytty suoritus edellyttää, että
- kokeiden ja harjoitustehtävien kokonaispistemäärä on vähintään 22 pistettä ja
- jälkimmäisen osakokeen pistemäärä on vähintään 5 pistettä ja
- oppitunneilla läsnäolo on vähintään 50 %.
Poikkeuksista em. sääntöihin on sovittava opettajan kanssa opintojakson alussa.

Opiskelumuodot ja opetusmenetelmät

Luento, harjoitukset, harjoitustyöt

Oppimateriaalit

Seborg - Edgar - Mellichamp - Doyle, Process Dynamics and Control, 3rd Edition, Wiley 2011. Luvut 1 - 6 ja 13 osittain.
Oheismateriaalisuositukset:
- Verkkokurssit: Säätötekniikan matemaattiset apuneuvot ja Analoginen säätö,
http://autsys.tkk.fi/pub/control.tkk.fi/Kurssit/Verkkokurssit/
- Savolainen, Vaittinen: Säätötekniikan perusteita, Suomen Robotiikkayhdistys, 2007 tai uudempi painos

Opiskelijan ajankäyttö ja kuormitus

Lähiopetus 52 h, itsenäinen työskentely 54 h

Sisällön jaksotus

1. Johdanto säätötekniikkaan, 3 h
2. Prosessien teoreettisia malleja, 5 h
3. Siirtofunktiomalli, 6 h
4. Prosessien dynaaminen käyttäytyminen, 7 h
5. Dynaamisen vasteen ominaisuuksia, 6 h
6. Mallin kehittäminen prosessidatan perusteella, 6 h
13. Taajuusvaste, 7 h
Matlab-ohjelmiston perusteet, 4 h
Kokeet, 4 kpl, yht. 6 h
Kokeiden ja harjoitustehtävien palautus ja arviointi, 2 h
Kaksi Matlab-etätehtävää, jotka palautetaan tehtävissä määrättyinä ajankohtina.

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

Opiskelija ei osaa säätötekniikan peruskäsitteistöä. Opiskelija ei ymmärrä dynaamisten järjestelmien perusmalleja. Hän ei osaa laskea esim. tyypillisten perusmallien askelvasteita. Opiskelija ei osaa käyttää simulointiohjelmaa dynaamisten mallien tutkimiseen.

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

Opiskelija osaa säätötekniikan peruskäsitteistön. Hän tunnistaa yksinkertaisten järjestelmien differentiaaliyhtälö- ja siirtofunktiomallit sekä osaa laskea näiden mallien vasteita. Opiskelija osaa käyttää simulointiohjelmistoa yksinkertaisten järjestelmien dynaamisten ominaisuuksien selvittämiseen.

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

Edellisten lisäksi opiskelija osaa johtaa yksikertaisten järjestelmien dynaamisia malleja. Hän osaa tutkia järjestelmien ominaisuuksia mallien avulla. Hän käyttää sujuvasti simulointiohjelmaa dynaamisten mallien analysointiin.

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

Edellisten lisäksi opiskelija osaa muodostaa monimutkaisten järjestelmien malleja ja analysoida niiden avulla järjestelmien dynaamisia ominaisuuksia. Hän osaa itsenäisesti omaksua simulointiohjelman ominaisuuksia ja soveltaa niitä käytännön järjestelmien analysointiin.