Kurs-PM

ERE091 Reglerteknik lp2 HT22 (4,5 hp). Länk till kursplanen i Studieportalen: Studieplan

Kursen ges av institutionen för Elektroteknik

Kontaktuppgifter

Examinator och föreläsare: Bo Egardt (bo.egardt@chalmers.se), rum EDIT 5345

Kursansvarig assistent: Sondre Wiersdalen (chanon@chalmers.se), rum EDIT 5318

Assistent: Erik Börve (borerik@chalmers.se), rum EDIT 5346

Tentamensexpedition: Rum EDIT 3342, studadm.e2@chalmers.se.

Studentrepresentanter: Leo Andersson (leoand@student.chalmers.se) och Liam Antonsson (liaman@student.chalmers.se)

Vad är reglerteknik?

Reglering i tekniska system utförs genom att kombinera mätning av en eller flera storheter (t ex hastighet, temperatur) med en styrning, som är baserad på mätningen – en grundläggande princip som går under namnet återkoppling. En regulator, i allmänhet realiserad som programkod i en dator eller mikrokontroller, utnyttjar informationen i mätvärdena om systemets tillstånd för att påverka systemet enligt fastställda krav. Reglersystem finns inom nästan alla tekniska tillämpningsområden, exempelvis fordon, robotar, tillverkningsprocesser, kraftsystem, flyg och rymd, samt i många olika typer av data- och informationssystem.

Läs vad det står om reglerteknik på Wikipedia.

Kursens syfte

Kursens syfte är att introducera begreppet dynamiskt system, och påvisa användbarheten av detta inom flera olika teknikområden. Ytterligare ett nyckelbegrepp är återkoppling och bestämning av ett återkopplat systems stabilitet. Kursen skall även lära ut teori och metoder för design av regulatorer av PID-typ liksom regulatorer som är baserade på tillståndsåterkoppling.

Schema

TimeEdit OBS! Eventuella ändringar annonseras i Canvas.

Kurslitteratur

Läroböcker - två alternativa, utmärkta svenska böcker med lite olika karaktär rekommenderas:

• B. Lennartson, Reglerteknikens grunder, Studentlitteratur (Cremona/ The Store). För den som önskar en fyllig bok med många exempel, inte minst när det gäller modellering av olika tekniska system.
• T. Glad, L. Ljung, Reglerteknik – grundläggande teori, Studentlitteratur  (Cremona/ The Store). För den som  föredrar en mer kompakt framställning med betydligt färre exempel.

Externa länkar (mer att läsa, tips om Matlab-dokumentation mm).

Kursens upplägg

Kursen organiseras kring följande schemalagda moment: föreläsningar, räkneövningar, räknestugor och inlämningsuppgifter med handledning. Därutöver krävs naturligtvis eget arbete med inlämningsuppgifter och - inte minst - träning i problemlösning.

Föreläsningar:  Föreläsningarna, 4 timmar per vecka, syftar till att motivera och introducera begrepp och metoder, som förklaras mer ingående i läroboken. Tonvikten kommer att läggas på de viktigaste delarna av materialet; vissa avsnitt i boken lämnas alltså för självstudier. Föreläsningarna använder en blandning av ”svarta tavlan” och dataprojektor med bilder och simuleringar. Föreläsningsplan.  Video-länkar.

Räkneövningar:  Räkneövningarna, 4 timmar per vecka, sker i storgrupp. Syftet är att använda begrepp och metoder från föreläsningarna på utvalda problem, att demonstrera lösningstekniker och att diskutera och tolka resultaten. Kom förberedd om du vill få ut mesta möjliga av dessa övningar! Övningsplan 

Räknestugor:   Som komplement till demonstrationsräkning i storgrupp erbjuds räknestugor, där du arbetar självständigt i närvaro av en assistent. Du kan här få hjälp med uppgifter du kört fast på, eller diskutera detaljer som du är osäker på. OBS! Erfarenheten säger att det är helt nödvändigt att arbeta med problemlösning på egen hand under kursens gång för att få rutin och för att få en bra förståelse av materialet. Alltså – arbeta själv med övningar och använd sedan räknestugorna för att reda ut oklarheterna! Schema för räknestugor

Inlämningsuppgifter: I kursen ingår tre obligatoriska inlämningsuppgifter. Syftet med dessa uppgifter är att få träning i att lösa reglerproblem med datorverktyg. Beräkningarna genomförs med hjälp av Matlab och Control Systems Toolbox.

Inlämningsuppgifterna genomförs i form av självständigt arbete i tvåmannagrupper och resultatet redovisas i en rapport som lämnas in i ett exemplar av varje sådan grupp. Dessutom redovisas sista inlämningsuppgiften muntligt. Starta gärna arbetet individuellt och gör sedan en syntes i den gemensamma rapporten. 

OBS! Anmälan till grupper (parvis) samt inlämning av rapport sker via Canvas, där också ett schema för den muntliga redovisningen kommer att anslås. Uppgifterna publiceras under Assignments.

Inlämningsuppgift	Påbörjas	Lämnas in senast	Återlämnas	Eventuell retur lämnas in senast
1	lv 2	21/11 (mån lv 4)	28/11 (mån lv 5)	5/12 (mån lv 6) (23:59)
2	lv 4	5/12 (mån lv 6)	12/12 (mån lv 7)	19/12 (mån lv 8)
3*	lv 6	14/12 (ons lv 7)	-	-

* Uppgiften redovisas muntligt den 15-16/12. 

De muntliga redovisningarna kommer att gå till på följande sätt:
Vi går igenom frågorna en och en. Ni får förklara vad ni har kommit fram till, och vi ställer eventuellt följdfrågor för att vara säkra på att ni har förstått vad ni har gjort. Skriv en ordentlig rapport och prata utifrån den - ingen separat presentation behövs!

Handledning:  Det kommer ges möjlighet att diskutera och få hjälp med inlämningsuppgifterna, dels i samband med räknestugorna, dels på annonserade mottagningstider hos kursassistenten (Sondre). 

Förändringar sedan förra kurstillfället

 

Lärandemål

• Förklara och förstå den principiella funktionen hos ett reglersystem, samt kunna definiera grundläggande reglertekniska begrepp.
• Beskriva och förklara de viktigaste egenskaperna hos linjära dynamiska system.
• Uppställa modeller för inom tekniken vanligen förekommande dynamiska system, såväl i form av tillståndsekvationer som överföringsfunktioner.
• Transformera i båda riktningarna mellan linjära tillståndsekvationer och överförings-funktioner, speciellt för system av SISO-typ. Kunna linjärisera en uppställd olinjär tillståndsmodell i en jämviktspunkt. Formulera lösningar till linjära tillståndsekvationer med användning av övergångsmatriser.
• Analysera återkopplade dynamiska system, med betoning på stabilitetsbestämning baserad på Nyquistkriteriet.
• Beskriva och förklara principen för P-, I, PI-, PD- och PID-regulatorer i en reglerloop, samt kunna utföra design av sådana regulatorer, framförallt med Bodediagramsteknik.
• Analysera reglersystem med hjälp av känslighetsfunktioner, speciellt att uppskatta hur stora modellfel ett reglersystem klarar utan risk för instabilitet.
• Beskriva och förklara principen för framkoppling, kaskadreglering och kompensering av dödtid.
• Förklara och tillämpa begreppen styrbarhet och observerbarhet, samt utföra design av tillståndsåterkopplingar och observatörer med hjälp av polplaceringsmetoden.
• Diskretisera analoga regulatorer, förklara ett datoriserat reglersystems funktion, samt kunna förklara samplingsprincipen.

Examination

För slutbetyg (och 4,5 hp) krävs godkända inlämningsuppgifter samt godkänd tentamen.

Tentamen:  Det kursinnehåll, som examineras vid tentamen, utgörs av material från föreläsningarna (alternativt materialet i kursboken enligt läsanvisningar) samt moment i inlämningsuppgifter. Ordinarie tentamen den 9/1-2023. Omtentamina 5/4 och 18/8 2023. Tentamen betygsätts enligt betygsskala TH (3, 4, 5) med preliminära betygsgränser 12, 18 och 24 p av totalt 30.   
Tillåtna hjälpmedel vid tentamen är Chalmersgodkänd miniräknare, Mathematics Handbook (Beta), Physics handbook samt max fyra (4) sidor formelblad med egna, handskrivna anteckningar på fram- och baksida (dvs sammanlagt åtta A4-sidor).

Inlämningsuppgifter: Tre obligatoriska inlämningsuppgifter (godkänd/underkänd). Detaljer framgår under rubriken Inlämningsuppgifter ovan.

Länk till kursplanen i Studieportalen Studieplan