Kursplan för Reglerteknik

Kursplan fastställd 2021-02-26 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnAutomatic control
  • KurskodSSY051
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareTKELT
  • UtbildningsnivåGrundnivå
  • HuvudområdeAutomation och mekatronik, Elektroteknik, Medicinteknik
  • InstitutionELEKTROTEKNIK
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Svenska
  • Anmälningskod 50116
  • Blockschema
  • Sökbar för utbytesstudenterNej
  • Endast studenter med kurstillfället i programplan.

Poängfördelning

0107 Tentamen 5,5 hp
Betygsskala: TH		5,5 hp
  • 25 Okt 2022 em J
  • 05 Jan 2023 em J
  • 18 Aug 2023 em J
0207 Laboration 2 hp
Betygsskala: UG		2 hp

I program

Examinator

Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

Behörighet

Grundläggande behörighet för grundnivå
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Särskild behörighet

Samma behörighet som det kursägande programmet.
Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

Kursspecifika förkunskaper

Matematiska begrepp som måste behärskas före kursstart är: - Komplexa tal - Linjär algebra - Taylorutveckling - Ordinära differentialekvationer Det förutsätts även att man har kunskaper inom området signaler och system samt kring de grundläggande fysikaliska samband som behövs för att ställa upp energi-, kraft- och materialbalanser.

Syfte

Kursen syftar till att hjälpa studenter att förstå hur reglerteknik kan användas för att analysera, dimensionera och realisera styrfunktioner för tekniska system. Vidare syftar kursen till att vidga studentens perspektiv på tekniska system, genom att fördjupa förståelsen för hur mekanik, elektronik, datorteknik och reglerteknik samverkar. Dessa insikter ger ett systemperspektiv som kan utnyttjas till att förbättra och utveckla nya produkter och system som erbjuder ny funktionalitet, förbättrad prestanda och som är vänligare mot miljön.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

tillämpa reglertekniska analys- och designmetoder för att på ett ingenjörsmässigt sätt kunna lösa enklare reglerproblem. Mer specifikt gäller att studenten efter avklarad kurs ska kunna:

  • Definiera reglerproblemet.
  • Definiera begreppen återkoppling och framkoppling.
  • Beskriva och förklara de viktigaste egenskaperna hos linjära system.
  • Förstå hur frekvensinnehållet i en signal kan analyseras.
  • Sätta upp en dynamisk modell för enklare mekaniska och elektriska system.
  • Förstå hur Laplacetransformen kan användas för att underlätta analysen av linjära dynamiska system.
  • Förstå möjligheterna och begränsningarna med tillståndsmodeller samt överföringsfunktioner.
  • Kunna transformera mellan dessa representationer i de fall det är möjligt.
  • Beräkna linjära approximationer av olinjära modeller samt kunna förklara begränsningarna hos den linjära approximationen.
  • Göra stabilitetsanalys för linjära dynamiska system samt förklara det återkopplade systemets stabilitetsegenskaper utifrån Nyquistkriteriet.
  • Förstå hur återkoppling och framkoppling kan utnyttjas för att minska inverkan av process- och mätstörningar samt parametervariationer i den styrda processen, samt även förstå begräsningarna för återkoppling resp. framkoppling.
  • Designa enklare regulatorer som uppfyller givna specifikationer i form av prestanda-, robusthets- och stabilitetsmarginalskrav på det återkopplade systemet.
  • Analysera och göra avvägningar mellan olika regulatorstrukturer, i huvudsak, P, PI, PD, PID samt tillståndsåterkoppling.
  • Implementera den designade regulatorn i en dator samt förstå sampling och dess konsekvenser.
  • Använda moderna datorhjälpmedel för att underlätta analys, design och utvärdering av återkopplade dynamiska system.

     

    • Innehåll

    Inledning: Exempel på reglerproblem, dynamiska system, öppen styrning och återkoppling, kompensering av störningar, servofunktioner. Dynamiska modeller: Överföringsfunktioner, blockdiagram, transient- och frekvensanalys, Bodediagrammet. Principer för framtagning av dynamiska modeller för tekniska system. Speciell uppmärksamhet ägnas åt likheter mellan system från helt olika teknikområden. Tillståndsmodeller, relation till överföringsfunktioner, linjärisering och simulering. Analys av återkopplade system: Stabilitet, Nyquistkriteriet, stabilitetsmarginaler, känslighet och robusthet med avseende på parameterosäkerheter och icke-modellerad dynamik. Prestanda och noggrannhet, transienta och stationära egenskaper, specifikation i tids- och frekvensplanet. Dimensionering av reglersystem: Grundläggande principer för regulatordesign, möjligheter och begränsningar beroende på motsättningar mellan olika frekvensområden. Dimensionering av PI- och PID-regulatorer, kaskadreglering och framkoppling. Dimensionering av regulatorer på tillståndsform, styr- och observerbarhet, tillståndsåterkoppling. Implementering: Kortfattad teori för tidsdiskreta system, digital implementering baserat på analog design, ryckfri övergång vid igångkörning och hantering av styrsignalbegränsningar. Laboration: Inställning av PID-regulator för tankprocess. Inlämningsuppgifter: Inlämningsuppgifter som löses i huvudsak med hjälp av MatLab.

    Organisation

    Föreläsningar, gruppövningar och en laboration samt obligatoriska inlämningsuppgifter som löses i grupper om två.

    Litteratur

    B Lennartson: Reglerteknikens grunder, Studentlitteratur 2002. Reglerteknikens grunder - övningstal + lösningar, kompendium. Reglerteknikens grunder - formelsamling, kompendium. Övrigt material - se kurshemsidan.

    Examination inklusive obligatoriska moment

    Skriftlig tentamen samt godkänd laboration och inlämningsuppgifter.

    Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.