Transcript KURSPROGRAM - Uppsala universitet

¨ SYSTEMTEKNIK
AVDELNINGEN FOR
¨ INFORMATIONSTEKNOLOGI
INSTITUTIONEN FOR
UPPSALA UNIVERSITET
www.it.uu.se/research/syscon
KURSPROGRAM
REGLERTEKNIK I 5hp
period 3, vt 2015
L¨
arare
Namn:
Hans Norlander
Daniel Jansson
Johannes Nygren
Hus
2
2
2
Rum:
212
319
321
Tel:
4713070
4713189
4713397
Kursmoment:
F¨orel¨asningar, lektioner
Laborationer
Laborationer
Kurshemsida och e-postadresser
www.it.uu.se/edu/course/homepage/regtek/vt15
[email protected] (ex. [email protected]).
Kurslitteratur & studiematerial
T Glad, L Ljung: Reglerteknik – Grundl¨aggande teori, fj¨arde upplagan, Studentlitteratur 2006. Boken finns p˚
a LundeQ och Studentbokhandeln.
¨
Ovningskompendier: Exercise Manual och Solutions Manual for Automatic Control.
¨
Tillg¨angligt via Studentportalen. Aven
till salu p˚
a IT-inst. f¨or SEK 140.
¨
Ovrigt kursmaterial delas ut under kursens g˚
ang.
Inl¨
amningsuppgifter
Under kursen ges tv˚
a frivilliga inl¨amningsuppgifter, som korrekt l¨osta och inl¨
amnade
f¨
ore respektive deadline ger bonuspo¨ang p˚
a del B p˚
a tentamen (se Examinationsformer). Inl¨amningsuppgifterna ger max 10 punkter var, d.v.s. totalt max 20 punkter.
Dessa omvandlas sedan till bonuspo¨ang p˚
a del B enligt f¨oljande:
Bonuspo¨ang
Punkter
1
2
6 3
9 12
4
15
5
18
Bonuspo¨angen adderas till skrivningspo¨angen fr˚
an del B. Del B p˚
a tentamensskrivningen ger maximalt 20 po¨ang, s˚
a totalt kan man allts˚
a f˚
a 25 po¨ang p˚
a den betygsgrundande delen av tentamen. L¨osningarna l¨amnas i fack nr 30, som ¨ar markerat
“REGLERTEKNIK IN”, korridoren plan 2 i hus 2 (vid toaletterna).
Examinationsformer
Skriftlig tentamen samt obligatoriska processlaborationer.
Tentamensskrivningen best˚
ar av tv˚
a delar:
Del A: Godk¨ant p˚
a del A = godk¨ant p˚
a tentamen, ger betyget tre.
Del B: Del B ¨ar frivillig, kr¨avs f¨or betygen fyra och fem.
Del B ger maximalt 25 po¨ang (inklusive bonuspo¨ang). Prelimin¨ara betygsgr¨anser:
minst 10 po¨ang f¨or betyget fyra, minst 18 po¨ang f¨or betyget fem.
Del A ges i period 1–3, samt vid omtentatillf¨allena i juni och augusti. Del B ges bara
vid ordinarie skrivningstillf¨allen i period 1–3 (ej vid omtentor).
Till˚
atna hj¨alpmedel p˚
a tentamen (b˚
ade del A och B) ¨ar: Kursbok, Laplace-tabell,
matematisk handbok, r¨aknedosa (ej f¨orprogrammerad).
Kursens m˚
al enligt kursplanen
F¨or godk¨and kurs ska studenten kunna
1. definiera grundl¨aggande reglertekniska begrepp
2. ber¨akna samband mellan modeller av linj¨ara dynamiska system i form av differentialekvationer, tillst˚
andsbeskrivningar, transientsvar, ¨overf¨oringsfunktioner och
frekvenssvar
3. analysera linj¨ara system med avseende p˚
a stabilitet, station¨ara egenskaper, styrbarhet och observerbarhet samt snabbhet och d¨ampning
4. utv¨ardera ˚
aterkopplade system med avseende p˚
a stabilitet respektive k¨anslighet
och robusthet gentemot modellfel och st¨orningar
5. tolka och anv¨anda grafiska metoder och verktyg som blockdiagram, rotort, Bodediagram och Nyquistdiagram
6. redog¨ora f¨or hur enkla regulatorer (PID-regulatorer, lead-lagkompensering, tillst˚
ands˚
aterkoppling) och regulatorstrukturer (framkoppling och kaskadreglering) fungerar
7. utforma enkla regulatorer utifr˚
an givna specifikationer
8. utforma en observat¨or f¨or skattning av tillst˚
and i en tillst˚
andsmodell samt redog¨ora f¨or hur den fungerar
L¨
asanvisningar Glad/Ljung Reglerteknik (fj¨
arde upplagan)
Kap
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
App
L¨
as noggrant
L¨
as
1.1–1.7
L¨
as ¨
oversiktligt Hoppa ¨
over
2.1–2.8, App 2.A
3.1–3.7, 3.8 s. 78 3.8
4.1–4.3
5.1–5.6
6.1, 6.3–6.5,
6.2 t. halva s. 123
7.1–7.3
8.1–8.9
9.1, 9.2, 9.4, 9.5
9.6
2.9
App 3.A
App 6.A & 6.B
6.2 fr. halva s. 123
7.4
9.3
10.1–10.4
11.1–11.5
A.1, A.2, A.4 A.3
2
Laborationer
Tv˚
a slag av laborationer ing˚
ar i kursen:
1. Ber¨akningslaborationer, (42 tim), som ¨ar frivilliga. Dessa laborationer utf¨ors
i Matlab, och kr¨aver tillg˚
ang till Control System Toolbox (CST), liksom ett
antal m-filer. Dessa m-filer finns tillg¨angliga dels f¨or nedladdning via Studentportalen, dels finns de i PC-labben p˚
a Polacksbacken (d¨ar finns ocks˚
a CST).
Laborationerna utf¨ors p˚
a egen hand, men f¨or respektive laboration finns (minst)
ett schemalagt tillf¨alle i ett PC-labb d˚
a man kan st¨alla fr˚
agor.
Ber¨akningslab Moment
1
2
3
4
Introduktion till Matlab. Poler och stegsvar och statiskt fel
Bode- och Nyquistdiagram och rotort
Kompenseringsproblem
Tillst˚
andsmetoder
2. Processlaborationer, (2+6 tim lab, en muntlig redovisning), som ¨ar obligatoriska
och ¨ager rum i reglerlabbet, rum 314, hus 2, Polacksbacken. Vid b˚
ada laborationerna anv¨ands samma utrustning, ett servosystem med en likstr¨omsmotor.
Inledande laboration (Lab 1), 2 timmar, kommer tidigt i kursen och har
till syfte att exemplifiera grundl¨aggande reglertekniska begrepp samt att ge erfarenhet av laborationsutrustningen.
Kompensering av DC-servo (Lab 2), 6 timmar schemalagd tid i reglerlabbet. Detta ¨ar en projektorienterad laboration som till stor del bygger p˚
a
sj¨alvst¨andigt arbete. Laborationen utf¨ors i grupper om fyra, och best˚
ar av tre
moment: (i) en skriftlig plan som l¨amnas in f¨or godk¨annande minst tre hela arbetsdagar f¨ore laborationstillf¨allet, (ii) laborationsarbetet i reglerlabbet, samt
(iii) redovisning, dels genom en skriftlig rapport som l¨amnas in f¨or godk¨annande
senast tre arbetsdagar efter laborationstillf¨allet, dels vid ett muntligt f¨orh¨or.
Notera att f¨or att ens f˚
a komma in i reglerlabbet f¨or Lab 2 kr¨avs dels att man
¨ar godk¨and p˚
a Lab 1, dels att man har en godk¨and skriftlig plan f¨or Lab 2
— den godk¨anda planen l¨amnas ¨aven in i pappersform vid laborationstillf¨allets
b¨orjan.
Lokaler
Ber¨akningslaborationer och processlaborationer utf¨ors i hus 1 och 2 p˚
a Polacksbacken
F¨or att komma in i PC-labben kr¨avs ett passerkort. Passerkort registreras och
utl¨amnas vid intendenturen i ˚
Angstr¨omlaboratoriet.
Ordningsregler f¨
or PC-labbet och Reglerlabbet
F¨or att f˚
a tillg˚
ang till datorerna i PC- respektive reglerlabbet kr¨avs att man har ett
UpUnet-S-konto. Se uadm.uu.se/it/student f¨or mer information.
Se ocks˚
a www.it.uu.se/datordrift/datorregler.
3
Prelimin¨
ar undervisningsplan
¨
Kursen Reglerteknik omfattar tolv f¨orel¨asningar (F), ˚
atta ¨ovningspass/lektioner (O),
fyra ber¨akningslaborationer (BL), tv˚
a processlaborationer (Lab), samt tre “r¨aknestugor” (RS).
v.
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Aktivitet
F1
F2
F3
¨
O1
F4
¨ (ES3)
O2
¨ (W3)
O2
F5
Lab 1
BL1 (ES3)
F6
¨
O3
BL1 (W3)
F7
F8+RS1
BL2 (ES3)
¨ (ES3)
O4
¨ (W3)
O4
BL2 (W3)
F9
¨
O5
F10+RS2
Inlupp I
BL3
Lab-plan
Lab 2
¨
O6
BL4
F11
Lab 2 (ES3)
¨
O7
Redov.
Redov.
F12
¨
O8
RS3
Inlupp II
Tenta
Inneh˚
all
Kursintro, kap 1–2: Inledning, modeller
¨
Kap 2: Overf¨
oringsfunktioner, poler, stabilitet
Kap 2–3: Tidssvar, ˚
aterkopplade system, PID-regulatorn
2.1–2.6, 2.12, 2.15
Kap 3: Rotort
2.7–2.9, 2.17–2.20, 3.1–3.3
2.7–2.9, 2.17–2.20, 3.1–3.3
Kap 7, 4: Regulatorstrukturer, frekvensbeskrivning
Inledande processlab, obligatorisk
Ber¨
akningslab 1: Matlab-intro, poler, stegsvar, statiskt fel
Kap 4–5: Bodediagram, Nyquistkriteriet, specifikationer
3.5–3.7, 3.11–3.13, 3.18–3.20, 4.1, 4.2, 4.4–4.7, 7.1–7.3
Ber¨
akningslab 1: Matlab-intro, poler, stegsvar, statiskt fel
Kap 5: kompensering med hj¨alp av Bodediagram, lead- & lagfilter
Kap 5, 8: minfassystem, tillst˚
andsbeskrivningar, mittkursv¨ardering,
r¨
aknestuga 1
Bode- och Nyquistdiagram, rotort
3.21, 3.24, 3.26, 3.29, 5.1–5.5
3.21, 3.24, 3.26, 3.29, 5.1–5.5
Bode- och Nyquistdiagram, rotort
Kap 8–9: Tillst˚
andsmodellers egenskaper, tillst˚
ands˚
aterkoppling
5.6–5.11, 5.14, 5.15, 8.1–8.3,
Kap 9: Observat¨orer, r¨
aknestuga 2
Deadline fredag den 13/2 kl 15.00
Kompensering
Lab-planerna f¨or Lab 2 m˚
aste in
Projektorienterad processlab, obligatorisk
8.4–8.7, 8.9, 8.11–8.13, 9.16, 9.18
Tillst˚
andsmetoder
Kap 6: K¨
anslighet och robusthet
Projektorienterad processlab, obligatorisk
9.1–9.4, 9.7–9.12, 9.15, 9.17, 9.19, 6.1, 6.3–6.9
Redovisning av Lab 2
Redovisning av Lab 2
Kursavslutning
Repetition
R¨
aknestuga 3
Deadline tisdag den 10/3 kl 15.00
Torsdag den 19/3
Ordningsf¨oljden p˚
a undervisningsmomenten ovan st¨ammer huvudsakligen f¨or W3.
F¨or ES3 finns det n˚
agra omkastningar, men respektive moment ligger i r¨att vecka.
4