ASE-1251 Järjestelmien ohjaus, 4 op
Control of Dynamic Systems
Lisätiedot
Opintojakso on muun muassa opintojaksojen ASE-2411 Johdatus systeemin hallintaan ja ASE-2110 Systeemit ja säätö esitieto. Opintojakso ei sovi opiskelijalle, jolla on jo suoritus vastaavan sisältöiseltä yliopistotasoiselta opintojaksolta (kuten nykyisiltä opintojaksoilta ASE-1130, ASE-1251, ASE-1258 tai niiden edeltäjiltä ASE-1230, ASE-1250, ASE-1256, ASE-1257, ACI-20010, ACI-20016, 76331, 760330, 76330). LAB-työn (Veden lämpötilan säätö) vanha suoritus voidaan lukea hyväksi. PC-töiden vanhat suoritukset luetaan hyväksi vain, jos ne on suoritettu samana vuonna ennen opintojakson alkua.
Vastuuhenkilö
Terho Jussila
Opetus
| Toteutuskerta | Periodi | Vastuuhenkilö | Suoritusvaatimukset |
| ASE-1251 2018-01 | 1 - 2 |
Terho Jussila |
Tenttiminen osatenteillä tai kokonaistentillä, laboratoriotyö 1-2h ja Matlab-työt PCA, PCB ja PCC (2h+2h+2h=6h). Arvosanojen pisterajat ilmoitetaan Luennolla 01. |
Osaamistavoitteet
Opintojakson suorittanut tuntee tavallisimmat ohjausrakenteet ja säätökytkennät; osajärjestelmien roolit ja luonteen; eri ohjaustapojen mahdollisuudet, vahvuudet, heikkoudet/rajoitukset. Hän osaa johtaa yksinkertaisia matemaattisia malleja fysiikan lakien avulla tai muista malliesityksistä; tuntee systeemien terminologian ja suunnitteluspesifikaatiot, kykenee kuvailemaan ja analysoimaan dynaamisia systeemejä stabiiliuden, vaimennuksen, nopeuden, tarkkuuden ja näiden piirteiden pysyvyyden osalta Matlab-ohjelmiston ja sen keskeisten Toolbox:ien avulla. Hän osaa myös mitoittaa yksinkertaisia kompensaattoreita ja säätimiä tuottamaan tunnusluvuille järkeviä arvoja Matlabin avulla.
Sisältö
| Sisältö | Ydinsisältö | Täydentävä tietämys | Erityistietämys |
| 1. | Ohjaustekniikan johdanto ja tavoitteiden asettelu käsitteineen. Etukompensointi, myötäkytkennät, takaisinkytkentä, suodatus. Lohkokaavio. Johtajan osaaminen: mitä/miksi/kuinka/jne. on syytä tehdä? Tietokonesäätö. Näytteenottoteoreema. Takaisinkytkennän käytön edut ja haitat. | ||
| 2. | Mallinnus, simulointi, tasapaino, linearisointi, epävarmuus ja herkkyys. Lineaarisen tilaesityksen matriisien muodostaminen, vaste, ominaisarvot, tarkkailtavuus, ohjattavuus, siirtofunktio ja näiden yhteydet. | Matlab, Control System Toolbox, Symbolic Toolbox. | |
| 3. | Laplace-muunnos ja Laplace-käänteismuunnos. Siirtofunktiomallit ja polynomimallit. Lohkokaaviosievennykset. Navat ja nollat. | Ominaisfunktion siirtofunktio. Operaattorisiirtofunktio. | Matlab, Control System Toolbox, Symbolic Toolbox. |
| 4. | Värähtelyilmiöiden käsitteet ja analyysi taajuusvasteen avulla. Nyquistin, Boden ja Nicholsin diagrammit. | Matlab, Control System Toolbox, Symbolic Toolbox. | |
| 5. | Stabiiliuden ja sen pysyvyyden käsitteet sekä analyysi ja mitoitus Routh-testin sekä Nyquist-, Bode- ja Nichols-diagrammien avulla. | Matlab, Control System Toolbox, Symbolic Toolbox. | |
| 6. | Askelvaste ja sen loppuarvo. Mittauksen ja säädön lopputarkkuus ja niiden yhteys. Tarkkuuden pysyvyys Transienttivasteen luonne ja pysyvyys sekä tunnusluvut. Kompensaattorien, säätimien ja suotimien toteutustekniikoita. | Matlab, Control System Toolbox, Symbolic Toolbox. |
Ohjeita opiskelijalle osaamisen tasojen saavuttamiseksi
Kertaa esitiedoiksi edellä mainitut matemaattiset käsitteet, tutustu niitä kertaaviin tiedostoihin ja osallistu tarvittaessa kertaaviin lisäistuntoihin. Opiskele kunkin luennon aihetta yhteensä 8-10 h sis. lähiopetus. Älä tukeudu liikaa tenttiarkiston antiin ja kavereiden mielipiteisiin niiden tehtävien malliratkaisuista. Kysy neuvoa henkilökunnalta aina, kun et ymmärrä jotakin asiaa. Keltä kysytkin, pyydä aina osoittamaan vastauksen perusteet opintojakson materiaalista tai laadukkaasta kirjallisuudesta. Valmistaudu LAB-työhön ja PC-töihin ohjeistuksen mukaan. Osallistu mahdollisiin pikkukokeisiin ja tarvittaessa osatentteihin sekä kokeiden valmennustilaisuuksiin.
Arvosteluasteikko:
Arvosteluasteikko on numeerinen (0-5)
Osasuoritukset:
Oppimateriaali
| Tyyppi | Nimi | Tekijä | ISBN | URL | Lisätiedot | Tenttimateriaali |
| Kirja | Advanced Engineering Mathematics | Glyn James | Ei | |||
| Kirja | Control Engineering Handbook. Control Systems Fundamentals. | W. Levine & al. | Tentitään vain pieniä osia, jos niitäkään. Lähinnä tukimateriaali asioiden lisäselvennysten hyväksi. | Kyllä | ||
| Kirja | Feedback Systems, 2. painos | K. J. Åström & R. M. Murray | PCA-työn sovellus on kirjan esittelemä Cruise Control, joka tentitään. Kirjasta tentittävät osuudet selostetaan dokumentissa FBS.pdf. | Kyllä | ||
| Kirja | Mechatronics | W. Bolton | Tentitään vain pieneltä osin, jos niinkään. Motivointiin, esimerkkejä, tiiviseen kertaukseen. | Kyllä | ||
| Kirja | Modern Control Systems | R. C. Dorf & R. H. Bishop | 9780131457331 | Tentitään Kappaleet 1.0, 1.1, 1.5, 1.8, 1.10, 1.11, 1.13 ja Terms and Concepts sivulta 36. | Kyllä | |
| Luentokalvot | Terho Jussila | Saattavat sisältää asioita, joita ei ole luentomonisteessa. | Kyllä | |||
| Muu kirjallisuus | Laskuharjoitustehtävät | Kyllä | ||||
| Muu kirjallisuus | Terho Jussila | Luentomoniste | Kyllä | |||
| Muu kirjallisuus | Terho Jussila & NN | Bonustöiden työohjeet | Ei | |||
| Muu kirjallisuus | Työohjeet (LAB, PCA, PCB, PCC) | Kyllä |
Tietoa esitietovaatimuksista
Esitietoja: raja-arvo, derivaatta, integraali, kompleksiluku, vektori, matriisi, ominaisarvo, transpoosi, rangi (rank), determinantti, matriisin inverssi. Näistä aiheista on tarjolla kaavastoja sekä kertausmateriaalia ja kertaustuokioita, joiden ajankohdista, saleista ja tapahtumakohtaisista aiheista ilmoitetaan noin viikko etukäteen.
Vastaavuudet
| Opintojakso | Vastaa opintojaksoa | Selite |
| ASE-1251 Järjestelmien ohjaus, 4 op | ASE-1252 Järjestelmien ohjaus, 5 op | |
| ASE-1251 Järjestelmien ohjaus, 4 op | ASE-1250 Järjestelmien ohjaus, 5 op | |
| ASE-1251 Järjestelmien ohjaus, 4 op | ACI-20010 Automaatiotekniikan perusteet, 5 op |