Κωδικός Μαθήματος

 

Τύπος Μαθήματος

Μικτό - Υποχρεωτικό

Κατηγορία Μαθήματος

ΜΕ

Εβδομαδιαίες ώρες διδασκαλίας

Θεωρία

2

Ασκήσεις Πράξης

1

Εργαστήριο

2

Πιστωτικές Μονάδες

Θεωρία

3

Εργαστήριο

2

ΣΥΝΟΛΟ ΔΜ

5

 

Στόχος / Σκοπός μαθήματος

Να εισάγει τους φοιτητές στις μεθόδους του σχεδιασμού ενός συστήματος αυτομάτου ελέγχου και στις μεθόδους αντιστάθμισης. Να μάθουν το μοντέλο χώρου καταστάσεως το οποίο καλύπτει συστήματα πολλών εισόδων και πολλών εξόδων, Να μάθουν πως εξειδικεύεται στην πράξη το θέμα της αντιστάθμισης μέσω των ειδικών ρυθμιστών P-I-D. Να μάθουν για τον έλεγχο των ψηφιακών συστημάτων

Περιγραφή μαθήματος - Θεωρητικό μέρος του μαθήματος

Μοντέλο χώρου καταστάσεως και συστήματα πολλών εισόδων και εξόδων, Διαγράμματα ροής, ελεγξιμότητα και παρατηρητικότητα των συστημάτων. Αντιστάθμιση συστήματος. Μέθοδοι αντιστάθμισης. Αντιστάθμισης με τη μέθοδο BODE. Αντιστάθμιση κέρδους, προήγησης και καθυστέρησης φάσης. Ολοκληρωμένα παραδείγματα αντιστάθμισης, Αντιστάθμιση με τη μέθοδο γεωμετρικού τόπου των ριζών. Αντιστάθμιση με τις μεθόδους Nyquist και Nichols. Eλεγκτές PID. Αντιστάθμιση σε συστήματα πολλών εισόδων και πολλών εξόδων. Μέθοδοι βελτιστοποίησης. Ψηφιακά συστήματα αυτοματισμού, Ο μετασχηματισμός Z.

Ακολουθεί αναλυτικό περίγραμμα του μαθήματος κατανεμημένο σε δεκατρείς εκπαιδευτικές εβδομάδες :

Εβδομάδα

Π ε ρ ι γ ρ α φ ή

1η

Μαθηματική εισαγωγή σε θέματα γραμμικής άλγεβρας - Συστήματα πολλών εισό-δων και πολλών εξόδων, Το μοντέλο του χώρου καταστάσεως, αλλαγή των μεταβλη-τών καταστάσεως.

2η

Μοντέλο χώρου καταστάσεως: Υπολογισμός του μοντέλου καταστάσεως σε ηλεκ-τρολογικά - μηχανολογικά και άλλου είδους συστήματα. Ιδιοτιμές και ιδιοδιανύσμα-τα, Ευστάθεια συστημάτων.

3η

Διαγράμματα ροής συστημάτων - Ελεγξιμότητα και παρατηρησιμότητα συστημάτων, Συστήματα ανάδρασης στο χώρο καταστάσεως.

4η

Σύνθεση συστημάτων αυτομάτου ελέγχου, Η αντιστάθμιση των συστημάτων, Μέθο-δοι αντιστάθμισης, Κλασσικές μέθοδοι, προδιαγραφές συστημάτων αυτομάτου ελέγχου.

5η

Αντιστάθμιση με τη μέθοδο του BODE, Απόκριση συχνότητας, διαγράμματα μέτρου και φάσης, σχεδιασμός διαγραμμάτων με γραφικές μεθόδους.

6η

Αντιστάθμιση με τη μέθοδο του BODE, αντιστάθμιση κέρδους, αντιστάθμισης φάσης, προήγησης και καθυστέρησης.

7η

Ολοκληρωμένα παραδείγματα αντιστάθμισης συστημάτων με τη μέθοδο του BODE.

8η

Αντιστάθμιση με τη μέθοδο του γεωμετρικού τόπου των ριζών.

9η

Αντιστάθμιση με τη μέθοδο του Nyquist και του Nichols.

10η

Οι ελεγκτές P-I-D μελέτη και πρακτικές εφαρμογές.

11η

Αντιστάθμιση σε συστήματα πολλών εισόδων και πολλών εξόδων.

12η

Μέθοδοι βελτιστοποίησης συστημάτων, Αντιστάθμιση με ψηφιακή προσομοίωση

13η

Ψηφιακά συστήματα ελέγχου, Ο μετασχηματισμός Ζ, Απόκριση, Ευστάθεια, Σύγκρι-ση με τα αναλογικά συστήματα

 

Εργαστηριακό Μέρος Μαθήματος

Το εργαστηριακό μέρος του μαθήματος περιλαμβάνει την εμπέδωση της θεωρίας σε ασκήσεις που γίνονται παράλληλα σε αναλογικά πραγματικά συστήματα και με ψηφιακή προσομοίωση στο MATLAB

Εβδομαδιαίο πρόγραμμα

Εβδομάδα

Π ε ρ ι γ ρ α φ ή

1η

Μελέτη συστημάτων στο χώρο καταστάσεως στο MATLAB και Simulink, μεταβολή μεταβλητών, μετατροπή από συνάρτηση μεταφοράς σε χώρο καταστάσεως, ελεγξιμότητα και παρατηρησιμότητα.

2η

Υπολογισμός του μοντέλου χώρου καταστάσεως σε προσομοιωμένα συστήματα στο MATLAB.

3η

Μέτρηση διαγραμμάτων BODE σε πραγματικό αναλογικό σύστημα. Περιθώρια κέρδους και φάσης και μεταβατική κατάσταση κλειστού συστήματος.

4η

Προσομοίωση συστημάτων ανάδρασης στο Simulink και εξαγωγή διαγραμμάτων BODE. Περιθώρια κέρδους και φάσης και μεταβατική κατάσταση κλειστού συστήματος.

5η

Αντιστάθμιση με τη μέθοδο bode στο εργαστηριακό σύστημα του ελέγχου στροφών στον κινητήρα συνεχούς.

6η

Αντιστάθμιση με τη μέθοδο bode σε προσομοιωμένο σύστημα στο Simulink.

7η

Αντιστάθμιση στο Simoulink με τι χρήση του εργαλείου controldesign.

8η

Μελέτη αντιστάθμισης πραγματικού συστήματος με ελεγκτή P-I-D.

9η

Μελέτη αντιστάθμισης προσομοιωμένου   συστήματος με ελεγκτή P-I-D στο Simulink.

10η

Αντιστάθμιση με τη μέθοδο του ΓΤΡ, Nyquist και Nichols σε προσομοιωμένο σύστημα στο Simulink.

11η

Μελέτη αντιστάθμισης σε εργαστηριακό σύστημα ελέγχου θερμοκρασίας.

12η

Μελέτη αντιστάθμισης σε εργαστηριακό σύστημα ελέγχου στροφών με ελεγχόμενη γέφυρα θυρίστορ.

13η

Βελτιστοποίηση σε προσομοιωμένο σύστημα στο Simulink.

 

Αναμενόμενα Μαθησιακά Αποτελέσματα

Μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος οι φοιτητές θα είναι σε θέση :

  • Να Γνωρίζουν τι είναι το μοντέλο χώρου καταστάσεως και πως συνδέεται με τη συνάρτηση μεταφοράς,
  • Να Μπορούν να κάνουν αντιστάθμισης με μια από τις κλασικές μεθόδους
  • Να γνωρίζουν την λειτουργία των ελεγκτών PID
  • Να μπορούν να σχεδιάσουν και να αντισταθμίσουμε ένα πρακτικό σύστημα αυτομάτου ελέγχου με ανάδραση.

Προσόντα και ειδικότητα του εκπαιδευτικού που απαιτούνται για την εφαρμογή και την επίτευξη των μαθησιακών στόχων του μαθήματος : Κατάλληλη εκπαιδευτική, ερευνητική, επιστημονική, επαγγελματική εμπειρία στο γνωστικό αντικείμενο των Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου με έμφαση στους αντισταθμητές.

Διδακτικά βοηθήματα

  1. Π. Βαφειάδης , Συστήματα αυτομάτου ελέγχου – Τόμος ΙΙ, διαθέτης Π. Βαφειάδης, Αθήνα 2000.
  2. Παρασκευόπουλος, Συστήματα αυτομάτου ελέγχου – Τόμος ΙΙ, διαθέτης Παρασκευόπουλος.