ASE-1252 Järjestelmien ohjaus, 5 op
Control of Dynamic Systems
Lisätiedot
Opintojakso on muun muassa opintojaksojen
Vastuuhenkilö
Terho Jussila
Opetus
| Toteutuskerta | Periodi | Vastuuhenkilö | Suoritusvaatimukset |
| ASE-1252 2019-01 | 1 - 2 |
Terho Jussila |
Laboratoriotyö (60min), PC-työt PCA, PCB ja PCC (kukin 120min), tenttiminen ja oppimispäiväkirjan pitäminen. |
Osaamistavoitteet
Opintojakson suorittanut tuntee: ohjaus- ja säätöjärjestelmien tavallisimmat haasteet ja ratkaisuissa käytetyt ohjaus- ja säätötavat; osajärjestelmien roolit ja luonteen; eri ohjaustapojen mahdollisuudet, vahvuudet ja heikkoudet/rajoitukset. Hän osaa johtaa yksinkertaisia matemaattisia malleja fysiikan lakien avulla tai tunnetuista 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 Matlabin avulla yksinkertaisia kompensaattoreita ja säätimiä tuottamaan tunnusluvuille järkeviä arvoja.
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? Takaisinkytkennän käytön edut ja haitat. Vaikeiden haasteiden aikainen tunnistaminen. | ||
| 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 ja niiden käyttö stabiiliuden ja suorituskyvyn tutkimuksessa. | 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 ominaisarvojen, napojen, Routh-testin sekä Nyquist-, Bode- ja Nichols-diagrammien avulla. Juuriura. | Matlab, Control System Toolbox, Symbolic Toolbox. | |
| 6. | Askelvaste ja sen loppuarvo. Mittauksen ja säädön lopputarkkuus ja niiden yhteys. Tarkkuuden pysyvyys. Transienttivasteen luonne, tunnusluvut, muokkaus optimoinnin avulla ja pysyvyys. Kompensaattorien, säätimien ja suotimien toteutustekniikoita. | Kompensaattorien, säätimien ja suotimien analogiaelektroniikkatoteutukset | Matlab, Control System Toolbox, Symbolic Toolbox. |
| 7. | Kaksi seuraavista seminaariaiheista 1-4, kukin istunto 120 min.: (1) Virhefunktioiden integraalitunnuslukujen minimointi, (2) Kokeellinen mallintaminen, (3) On LTI and LPV Systems, (4) On Distributed Parameter Systems. |
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 | Feedback Systems | K.J. Åström & R.M. Murray | Luku 1, Kappale 4.1 ja muutama muu pieni osio. | Ei | ||
| Luentokalvot | Terho Jussila | Luennoittain pdf-dokumentteina | Kyllä | |||
| Opintomoniste | Terho Jussila | Luennoittain pdf-dokumentteina | Kyllä | |||
| Verkkokirja | Control Engineering Handbook | William Levine et al. | Tentitään vain pienin osin. | 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-1252 Järjestelmien ohjaus, 5 op | ASE-1251 Järjestelmien ohjaus, 4 op |