Overordnede kursusmål:

Formålet er at give de studerende en grundlæggende faglig kompetence inden for de reguleringstekniske teorier og metoder, til at kunne analysere, modellere, simulere og designe mindre kontinuerte PID-reguleringer til mekaniske, termiske og elektriske reguleringssystemer vha. klassisk lineær reguleringstekniske metoder.
Kurset giver både en teoretisk og praktisk baggrund for formulering og løsning af simple typiske mekaniske, termiske og mindre elektriske proceskontrolproblemer.
Øvelse og rapportskrivning i PID-regulering.

Læringsmål:

En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Anvende de fysiske love for simple mekaniske, termiske og elektriske dynamiske systemer beskrevet ved anvendelse af differentialligninger
• Kunne opbygge og anvende matematiske modeller af mekaniske, termiske og elektriske systemer og repræsentere dem som Laplacetransformerede overføringsfunktioner for lineære systemer ud fra differentialligninger
• Anvende Taylor approksimation til linearisering af ikke-lineære differentialligninger
• Analysere overføringsfunktioner beskrevet i afvigelsesvariabel for et arbejdspunkt og opstille blokdiagrammer af reguleringssystemet
• Have forståelse for karakteristiske parametre for 1. og 2. ordens systemer
• Have forståelse for analoge måletransmittere og aktuatorer
• Kunne analysere overføringsfunktioner på åben og lukket sløjfe samt kunne anvende reduktion af overføringsfunktioner på blokdiagramform
• Analyserer og bestemme poler og nulpunkter samt anvende rodkurver for stabilitetsanalyse af lukket sløjfesystemer
• Kunne udføre og anvende stabilitetanalyse af lukketsløjfe systemer i både tid- og frekvensdomænet, herunder stepresponsemetode og frekvensanalyse
• Have forståelse for design og valg af PID standard regulatorer med analytiske midler og ved empirisk tuning samt bestemme PID-regulator parametre ved analytiske metoder og ved empirisk tuning, herunder Zigler-Nichols åben og lukket metode
• Kunne anvende commputersoftware Matlab / Simulink til analyse, design og simulering af kontrolsystemer
• Få forståelse for en ”stand alone” PID-regulator, analog måletransmitter og aktuator til praktisk proceskontrol

Kursusindhold:

Kontrolsystemer med feedback. Modeller for mekaniske, termiske og mindre elektriske anlæg. Differentialligninger. Linearisering. Laplacetransformation. Overføringsfunktioner. Rodkurver og frekvens analyse. Stabilitetsanalyse. Grundlæggende designmetoder i både frekvensdomænet og tidsdomænet. Anvendelser af PID standard controllere i teori og praksis ved øvelser.

Litteraturhenvisninger:

Litteratur oplyses ved semesterstart
Lecture notes on CampusNet.
MATLAB & Simulink Student Version.

Bemærkninger:

Dette kursus er en integreret del af uddannelsen industriel innovation "Mechanical Engineering. Det er imidlertid relevant for andre ingeniørstuderende interesserede i emner som kontrol af forskellige systemer i maskinanlæg, kraftværker, robotter og styresystemer til biler, skibe og fly.

Kursusansvarlig:

Kjeld Nielsen , Ballerup Campus, Bygning Ballerup , kjeni@dtu.dk