Συστήματα Ελέγχου Ι - Σχολή Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης

(1) ΓΕΝΙΚΑ

ΣΧΟΛΗ	Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης
2η ΣΧΟΛΗ
ΕΠΙΠΕΔΟ ΣΠΟΥΔΩΝ	Προπτυχιακό
ΚΩΔΙΚΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ	ΜΠΔ 401	ΕΞΑΜΗΝΟ ΣΠΟΥΔΩΝ	7^ο
ΑΥΤΟΤΕΛΕΙΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ	ΕΒΔΟΜΑΔΙΑΙΕΣ ΩΡΕΣ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ		ΠΙΣΤΩΤΙΚΕΣ ΜΟΝΑΔΕΣ
Διαλέξεις	4
Εργαστήρια	2
Σύνολο	6		6
ΤΥΠΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ	Ειδικού υποβάθρου
ΠΡΟΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ
ΓΛΩΣΣΑ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ KAI ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ	Ελληνικά
ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΠΡΟΣΦΕΡΕΤΑΙ ΣΕ ΦΟΙΤΗΤΕΣ ERASMUS	Ναι
ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΣΕΛΙΔΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ (URL)	https://www.eclass.tuc.gr/courses/MPD106/

(2) ΜΑΘΗΣΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής/τρια θα είναι σε θέση να:

Αναγνωρίζει βασικές έννοιες του αυτόματου ελέγχου συστημάτων και της εξάρτησης αυτών από την δυναμική τους συμπεριφορά.
Αξιολογεί (Συνθέτει) την ανάγκη ελέγχου σε μία/ένα διεργασία/διαδικασία/σύστημα.
Εφαρμόζει συγκεκριμένες μεθοδολογίες που θα δύνανται να επιτυγχάνουν τους ανωτέρω στόχους στην πράξη.
Σχεδιάζει (Συνθέτει) συστήματα ελέγχου που θα στοχεύουν στην διατήρηση σημάτων αναφοράς και στην απόρριψη διαταραχών.
Εκτιμάει (Υπολογίζει) θέματα που αφορούν την αύξηση απόδοσης και την ευστάθεια διεργασιών/διαδικασιών.
Κρίνει την ασφάλεια λειτουργίας και την τήρηση λειτουργικών περιορισμών (π.χ. περιβαλλοντικών, οικονομικών).
Αναπτύσει υπολογιστικό κώδικα ο οποίος και θα εφαρμόζεται σε ρεαλιστικά συστήματα (π.χ. μηχανικά, ηλεκτρικά) ως βασικό σύστημα ελέγχου.

Γενικές Ικανότητες

Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών
Λήψη αποφάσεων
Ομαδική εργασία
Παραγωγή νέων ερευνητικών ιδεών
Γραπτή επικοινωνία
Προφορική επικοινωνία
Εναλλακτική/Καινοτόμος σκέψη
Διαχείριση Χρόνου
Αποφασιστικότητα
Χρήση Υπολογιστή
Επίλυση προβλημάτων

(3) ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Εισαγωγικές έννοιες: Διαχωρισμός συστημάτων ανοικτού & κλειστού βρόχου, έννοια της ανάδρασης/ανατροφοδότησης σε συστήματα ελέγχου, περιγραφή βασικών τμημάτων ενός συστήματος ελέγχου. Μαθηματικές Έννοιες: σήματα εισόδου/εξόδου, μετασχηματισμοί Laplace, μαθηματικά πρότυπα συστημάτων με χρήση διαφορικών εξισώσεων, δυναμική/χρονική απόκριση. Περιγραφή συστημάτων: Δομικά διαγράμματα και μετασχηματισμοί τους, συνάρτηση μεταφοράς, Συστήματα 1ης, 2ης και ανώτερης τάξης. Χαρακτηριστικά συστημάτων ελέγχου: Ελεγκτής PID (αναλογική, ολοκληρωτική, παραγωγική δράση), Ευστάθεια συστημάτων, Γεωμετρικός Τόπος ριζών/πόλων, Επίδραση μηδενικών, πόλων και νεκρού χρόνου σε αποκρίσεις συστημάτων ελέγχου, Προσδιορισμός Παραμέτρων Ελεγκτή PID (tuning).

Εργαστήρια: Διδασκαλία του λογισμικού πακέτου MATLAB και συγκεκριμένα εντολών που επιτρέπουν τον σχεδιασμό, την μελέτη και την προσομοίωση συστημάτων ελέγχου. Εκπόνηση έως τριών εργασιών σε συστήματα μίας εισόδου-μίας εξόδου.

(4) ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ KAI ΜΑΘΗΣΙΑΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ – ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ

ΤΡΟΠΟΣ ΠΑΡΑΔΟΣΗΣ

Με φυσική παρουσία

ΧΡΗΣΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ
Στη διδασκαλία:	Τηλεδιάσκεψη, χρήση λογισμικών Matlab και απομακρυσμένης βοήθειας (VPN, teamviewer).
Στην εργαστηριακή εκπαίδευση:	Χρήση Λογισμικών όπως Matlab (εκπόνηση εργασιών), Labview (χρήση τους σε πειραματική διάταξη).
Στην επικοινωνία με τους φοιτητές:	Υποστήριξη επικοινωνίας μέσω της ηλεκτρονικής πλατφόρμας e-class αλλά και μέσω ηλεκτρονικών μηνυμάτων.

ΟΡΓΑΝΩΣΗ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ
Διαλέξεις	52 ώρες
Εργαστήρια	14 ώρες
Εκπόνηση Ομαδικής Εργασίας	20 ώρες
Εκπόνηση Εργαστηριακών Ασκήσεων	4 ώρες
Αυτοτελής μελέτη	60 ώρες
Σύνολο	150 ώρες

Διδακτέα Ύλη ανά Εβδομάδα (13 εβδομάδες) :

A. Διαλέξεις
(1) Εισαγωγικές έννοιες και αναγνώριση βασικών στοιχείων σε συστήματα ελέγχου με ανατροφοδότηση.
(2) Μαθηματική περιγραφή συστημάτων. Ανάπτυξη δυναμικών μαθηματικών μοντέλων.
(3) Μετασχηματισμοί Laplace και Παραδείγματα.
(4) Συνάρτηση Μεταφοράς, έννοια συστήματος 1 εισόδου – 1 εξόδου, έννοια διαταραχής.
(5) Συστήματα ανοικτού βρόχου και ενδεικτικές αποκρίσεις σε πρότυπα σήματα εισόδου.
(6) Σύνθεση/μετασχηματισμοί διαγραμμάτων βαθμίδων. Αναπαράσταση συστημάτων, σημάτων και δομικά διαγράμματα.
(7) Συστήματα 1ης τάξης σε ανοικτό και κλειστό βρόχο. Εφαρμογές ελεγκτών P, PI, PID.
(8) Συστήματα 2ης τάξης σε ανοικτό και κλειστό βρόχο. Εφαρμογές ελεγκτών P, PI, PID.
(9) Eυστάθεια Συστημάτων. Κριτήρια ευστάθειας Routh και Hurwitz.
(10) Γεωμετρικός τόπος των πόλων. Συνθήκες ευστάθειας. Συντονισμός παραμέτρων PID ελεγκτών (tuning).
(11) Ειδικά θέματα συστημάτων ελέγχου Ι. Έννοια κυριάρχων πόλων. Έννοια μηδενικών και πόλων.
(12) Ειδικά θέματα συστημάτων ελέγχου ΙΙ. Έννοια νεκρού χρόνου σε συνάρτηση μεταφοράς. Ολοκληρωτικός ελεγκτής. Σχεδιασμός ελεγκτών βάσει προδιαγραφών.
(13) Επανάληψη και επίλυση θεμάτων.

B. Εργαστήρια
(1) Επανάληψη Βασικών Λειτουργιών στο λογισμικό Matlab. Προσομοίωση μαθηματικών (δυναμικών) μοντέλων στο πεδίο του χρόνου (διαφορικές εξισώσεις 1ης και 2ης τάξης).
(2) Υπολογιστική επίλυση μετασχηματισμών Laplace. Προσδιορισμός πόλων και μηδενικών με χρήση εντολών.
(3) Συνάρτηση μεταφοράς και σήματα εισόδου-εξόδου. Υπολογιστική επίλυση αποκρίσεων σε συστήματα ανοικτού βρόχου.
(4) Υπολογιστική επίλυση συστημάτων κλειστού βρόχου 1ης και 2ης τάξης παρουσία ελεγκτών P, PI, PID.
(5) Yπολογιστικός προσδιορισμός ευστάθειας συστημάτων. Επίλυση γεωμετρικού τόπου των ριζών. Συντονισμός παραμέτρων ελεγκτών PID (tuning).
(6) Παρουσίαση πειραματικών διατάξεων με συστήματα ελέγχου (έλεγχος στάθμης, έλεγχος γωνιακής ταχύτητας και θέσης).
(7) Παρουσίαση πειραματικών διατάξεων με συστήματα ελέγχου (έλεγχος θερμοκρασίας, έλεγχος ροής ρευστών).

(5) ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ

Αθροιστική/Συμπερασματική (για βαθμό φοιτητή) Αξιολόγηση
Γραπτή Τελική Εξέταση	75%	(Ερωτήσεις επίλυσης προβλημάτων)
Ασκήσεις Εργαστηρίου	25%	(Προφορική Εξέταση)
		(Διόρθωση Παραδομένης Εργασίας)

Σχόλια για την Αξιολόγηση των Φοιτητών :

Γραπτή εξέταση επί του συνόλου της διδακτέας ύλης: Συντελεστής 75%
Εργαστηριακές ασκήσεις κατά μικρές ομάδες (Παράδοση έως 3 εργαστηριακών αναφορών): Συντελεστής 25%

(6) ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

Πουλιέζος Αναστάσιος, Περί Συστημάτων Ελέγχου (Κωδικός Βιβλίου στον Εύδοξο: 32997568), ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε.

Άλλα Συγγράμματα:

Βιβλίο [59396181]: Σύγχρονα Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου, 13η Έκδοση, Dorf Richard C.,Bishop Robert H.
Βιβλίο [18548829]: Γραμμικά συστήματα αυτόματου ελέγχου, Rohrs Charles E.,Melsa James L.,Schultz Donald G. Λεπτομέρειες
Βιβλίο [22722697]: Έλεγχος Διεργασιών, Νταουτίδης Π., Μαστρογεωργόπουλος Σπ., Παπαδοπούλου Σημ. , Έκδοση: 1η Έκδοση/2012, ISBN: 978-960-418-390-6, Διαθέτης (Εκδότης): ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε.

Πολυτεχνείο Κρήτης

Χρήσιμα

Επικοινωνία