Συστήματα Ελέγχου ΙΙ - Σχολή Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης

(1) ΓΕΝΙΚΑ

ΣΧΟΛΗ	Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης
2η ΣΧΟΛΗ
ΕΠΙΠΕΔΟ ΣΠΟΥΔΩΝ	Προπτυχιακό
ΚΩΔΙΚΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ	ΜΠΔ 430	ΕΞΑΜΗΝΟ ΣΠΟΥΔΩΝ	8^ο
ΑΥΤΟΤΕΛΕΙΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ	ΕΒΔΟΜΑΔΙΑΙΕΣ ΩΡΕΣ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ		ΠΙΣΤΩΤΙΚΕΣ ΜΟΝΑΔΕΣ
Διαλέξεις	3
Εργαστήρια	2
Σύνολο	5		4
ΤΥΠΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ	Ειδίκευσης
ΠΡΟΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ
ΓΛΩΣΣΑ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ KAI ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ	Ελληνικά
ΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΠΡΟΣΦΕΡΕΤΑΙ ΣΕ ΦΟΙΤΗΤΕΣ ERASMUS	Όχι
ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΣΕΛΙΔΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ (URL)	https://www.eclass.tuc.gr/courses/MPD120/

(2) ΜΑΘΗΣΙΑΚΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Μαθησιακά Αποτελέσματα

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

Σχεδιάζει (Συνθέτει) ελεγκτές ανάδρασης, πρόδρασης, πρόδρασης/ανάδρασης και συστοιχίας με βάση το μαθηματικό πρότυπο του συστήματος.
Διατυπώνει μοντέλα Χώρου Κατάστασης και να εμβανθύνει στην Γραμμικοποίηση Συστημάτων (σε συστήματα πολλών εισόδων – πολλών εξόδων).
Εξετάζει τις ιδιότητες συστημάτων πολλών εισόδων – πολλών εξόδων (Ελεγξιμότητα, Παρατηρησιμότητα, Eυστάθεια).
Εφαρμόζει Γραμμικoύς Ελεγκτές και να τοποθετεί πόλους σε επιθυμητά σημεία.
Αναπτύσει υπολογιστικό κώδικα ο οποίος και θα εφαρμόζεται σε ρεαλιστικά συστήματα (π.χ. μηχανικά, ηλεκτρικά) ως προηγμένο 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

Εμβάθυνση σε συστήματα ελέγχου μίας εισόδου-μίας εξόδου (σύνθεση ελεγκτών ανατροφοδότησης με βάση το μαθηματικό πρότυπο του συστήματος, σχεδιασμός ελεγκτών πρόδρασης, πρόδρασης/ανάδρασης και συστοιχίας). Εισαγωγή στην έννοια των συστημάτων πολλών εισόδων-πολλών εξόδων, Μοντέλα Χώρου Κατάστασης και Γραμμικοποίηση Συστημάτων (σε συστήματα πολλών εισόδων-πολλών εξόδων). Ιδιότητες συστημάτων πολλών εισόδων-πολλών εξόδων (Ελεγξιμότητα, Παρατηρησιμότητα, Ευστάθεια). Τοποθέτηση Πόλων, Γραμμικοί Ελεγκτές (state feedback, LQR). Παρατηρητές Κατάστασης. Εισαγωγή στην έννοια Προηγμένων Συστημάτων Ελέγχου (Βέλτιστος Έλεγχος). Παραδείγματα και Εφαρμογές.

Εργαστήρια: Εμβάθυνση στην διδασκαλία του λογισμικού πακέτου MATLAB και συγκεκριμένα εντολών που επιτρέπουν τον σχεδιασμό, την μελέτη και την προσομοίωση συστημάτων ελέγχου πολλών εισόδων-πολλών εξόδων. Εφαρμογή σε παραδείγματα μηχανολογικού, περιβαλλοντικού και ενεργειακού ενδιαφέροντος.

(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	39 ώρες
Εργαστήρια	12 ώρες
Εκπόνηση Ομαδικής Εργασίας	15 ώρες
Εκπόνηση Εργαστηριακών Ασκήσεων	4 ώρες
Αυτοτελής μελέτη	30 ώρες
Σύνολο	100 ώρες

Διδακτέα Ύλη ανά Εβδομάδα (13 εβδομάδες) :

A. Διαλέξεις
(1) Σχεδιασμός ή σύνθεση ελεγκτών (control synthesis or model based control) με βάση το πρότυπο μοντέλο της συνάρτησης μεταφοράς διεργασίας Gp(s).
(2) Συστήματα ελάχιστης και μη-ελάχιστης φάσης. Χειρισμός νεκρού χρόνου με «Smith Predictor»
(3) Σχεδιασμός ελεγκτών πρόδρασης. Σχεδιασμός ελεγκτών πρόδρασης/ανάδρασης.
(4) Σχεδιασμός ελεγκτών συστοιχίας. Σύγκριση προηγμένων συστημάτων ελέγχου με εφαρμογές.
(5) Επίλυση γραμμικών μοντέλων στον χώρο κατάστασης Ι. Αναλυτική επίλυση στο πεδίο του χρόνου.
(6) Επίλυση γραμμικών μοντέλων στον χώρο κατάστασης ΙΙ. Επίλυση με χρήση ιδιοτιμών/ιδιοδιανυσμάτων. Επίλυση στο πεδίο Laplace.
(7) Ιδιότητες πολυμεταβλητών γραμμικών συστημάτων. Ευστάθεια συστημάτων. Γραμμικοί μετασχηματισμοί.
(8) Ιδιότητες μοντέλων Χώρου-Κατάστασης. Ελεγξιμότητα. Παρατηρησιμότητα.
(9) Eισαγωγή στην έννοια της Ανάδρασης Κατάστασης. Σχεδιασμός ελεγκτών/γραμμικών αναδράσεων κατάστασης.
(10) Eισαγωγή στην έννοια των παρατηρητών κατάστασης.
(11) Σχεδιασμός παρατηρητών κατάστασης. Παρατηρητές κατάστασης παρουσία γραμμικών ελεγκτών ανάδρασης.
(12) Εισαγωγή στον Βέλτιστο Έλεγχο.
(13) Επανάληψη και επίλυση θεμάτων.

B.Εργαστήρια
(1) Σχεδιασμός ή Σύνθεση Ελεγκτών με Ανάδραση και χρήση υπολογιστικού κώδικα.
(2) Σχεδιασμός ή Σύνθεση Ελεγκτών με Πρόδραση, Πρόδραση/Ανάδραση, Συστοιχία και χρήση υπολογιστικού κώδικα.
(3) Υπολογιστική επίλυση μοντέλων Χώρου Κατάστασης Ι. Γραμμικοποίηση συστημάτων (διαφορικές εξισώσεις) σε συστήματα πολλών εισόδων –πολλών εξόδων.
(4) Υπολογιστική επίλυση μοντέλων Χώρου Κατάστασης ΙΙ. Χρήση μετασχηματισμών Laplace. Χρήση ιδιοτιμών/ιδιοδιανυσμάτων.
(5) Yπολογιστικός προσδιορισμός ευστάθειας, ελεγξιμότητας και παρατηρησιμότητας συστημάτων.
(6) Υπολογιστικός προσδιορισμός πόλων, μηδενικών και συναρτήσεων μεταφοράς σε συστήματα πολλών εισόδων-εξόδων.
(7) Υπολογιστική επίλυση συστημάτων ελέγχου με ανάδραση καταστάσεων. Τοποθέτηση πόλων.
(8) Υπολογιστική επίλυση συστημάτων ελέγχου με παρατηρητές καταστάσεων. Συνδυαστικά θέματα.

(5) ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΦΟΙΤΗΤΩΝ

Αθροιστική/Συμπερασματική (για βαθμό φοιτητή) Αξιολόγηση
Ομαδική Εργασία	100%	(Δημόσια Παρουσίαση)
		(Προφορική Εξέταση)
		(Διόρθωση Παραδομένης Εργασίας)

Σχόλια για την Αξιολόγηση των Φοιτητών :

2 υπολογιστικές (ομαδικές) εργασίες: Συντελεστής 70%.
Προφορική εξέταση επί της διδακτέας ύλης που αφορά τα θέματα των υπολογιστικών εργασιών: Συντελεστής 30%.

(6) ΣΥΝΙΣΤΩΜΕΝΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

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.
Βιβλίο [18548829]: Γραμμικά συστήματα αυτόματου ελέγχου, Rohrs Charles E.,Melsa James L.,Schultz Donald G.

Πολυτεχνείο Κρήτης

Χρήσιμα

Επικοινωνία