KURSPLAN

Modellbygge och reglering 7,5 Högskolepoäng

Modelling and Control
Grundnivå, R0002E
Version
Kursplan gäller: Vår 2018 Lp 4 - Tillsvidare
Vald version visar för vilken termin och läsperiod som denna kursplanen gäller för. Senaste version visas först.

Kursplanen fastställd
av Institutionen för systemteknik 2007-02-28

Reviderad
av Jonny Johansson, HUL SRT 2018-01-12

Utbildningsnivå
Grundnivå
Fördjupningskod
G1F
Betygskala
G U 3 4 5
Ämne
Reglerteknik
Ämnesgrupp (SCB)
Automatiseringsteknik

Behörighet

Grundläggande behörighet samt Grundkurs i matematik, t ex M0030M. Alternativt: Alternativ till godkända kurser kan vara motsvarande kunskap erhållen genom arbete inom processindustri eller elektronikbranschen.


Urval

Urvalet grundas på 1-165 högskolepoäng.



Mål/Förväntat studieresultat
Syftet med kursen är att studenten skall tillägna sig grundläggande kunskaper om återkopplade system, deras design och hur de används i reglertekniska  tillämpningar. 
Studenten skall kunna:
  • visa kunskap om grundläggande reglertekniska metoder och  terminologi. 
  • visa ett grundläggande kunnande om beprövade metoder för design av regulatorer.
  • demonstrera förmåga att modellera och simulera dynamiska system.
  • med hjälp av matematiska metoder analysera statiska-, dynamiska- och frekvensegenskaper hos dynamiska system.
  • använda vanliga metoder för att dimensionera och analysera regulatorer.
  • visa förmåga att i grupp designa och implementera regulatorer, samt utvärdera deras prestanda  för en verklig process.
  • visa förmåga att både muntligt och skriftligt redogöra för det praktiska arbetet med modellering, design och implementering av reglering för en verklig process.
  • identifiera enkla regulatorers användbarhet och begränsningar samt identifiera behovet av mer avancerade metoder.

Kursinnehåll
Reglerteknik är läran om styrning av processer. Ett typiskt exempel är farthållaren i en bil (bilen är i detta fall "processen" ) som genom att variera gaspådraget ("insignalen" till processen) ser till att hålla hastigheten ("utsignalen" av processen) konstant trots uppförsbackar och motvind (så kallade "störningar"). Andra vanliga exempel finns bland annat inom processindustri, där det kan gälla att styra tryck och temperaturer, och inom kommunikationsteknik där man vill styra dataöverföringshastigheter och sändareffekter.
Reglerteknisk teori är dock inte begränsad till tekniska processer utan kan även tillämpas inom t.ex. ekonomi och medicin. Ett exempel är människokroppens eget, mycket sofistikerade, reglersystem, som förmår hålla kroppstemperaturen konstant på 37 grader Celsius trots variationer i omgivningens temperatur och håller kroppsvikten konstant trots idoga försök till bättre kosthållning och träning. 
Denna kurs är vår grundkurs i reglerteknik och täcker de vanligaste klassiska metoderna för analys och syntes av återkopplade reglersystem för ett brett spektrum av tekniska processer. Kursen ger ingående kunskaper i ämnet, tillräckliga för icke-specialister i reglerteknik för kunna utveckla enkla reglersystem. Kursen är en nödvändig bas för fortsatta studier i ämnet.
Under kursens gång kommer följande metoder och begrepp att diskuteras:
Inledning: Introduktion av vanliga reglertekniska begrepp, t ex statiska system, dynamiska system, process, referenssignal (börvärde), styrsignal, utsignal (ärvärde), störning, öppna system, mätsignal, åter-koppling, regulator.
Dynamiska modeller: Matematisk modellering av fysikaliska system. Differentialekvationer. Differentialekvationer på tillståndsform. Linjärisering.
Simulering: Introduktion till simulering av dynamiska system och av programmen Regsim och Simulink. 
Matematiska hjälpmedel: Laplacetransformen och dess egenskaper. Överförings-funktion. Statisk förstärkning. Super-positions-principen. Blockscheman. Specifikationer. Stigtid. Insvängningstid (lösningstid). Översläng. Poler. Nollställen. Experimentiellt modellbygge.
Återkopplade system: PID-regulatorn. Processtörningar. Kvarstående reglerfel. Ziegler-Nichols metoder. Stabilitetsbegrepp. 
Frekvensbeskrivning: Frekvensfunktionen. Frekvensanalys. Bodediagram. Asymptotiska Bodediagram. Stabilitet. Stabilitetsmarginaler. Kompensering. Känslighet. Tidsfördröjningar. 
Digital Reglering: Översättning av kontinuerliga regulatorer. Sampling.

Genomförande
Undervisningen består av föreläsningar, räkneövningar och laborationer. Laborationerna avser att ge insikt i hur teorin kan tillämpas i praktiskt reglertekniskt arbete samt att ge ökad förtrogenhet med analys- och simuleringsverktyg.
Laborationerna nyttjar en vattentankprocess där studenterna i grupp kommer att ta fram ett nivåregleringssystem.

Examination
Skriftlig tentamen med differentierade sifferbetyg och godkända laborationer.

Övrigt
Kan ej kombineras med SMS027 i examen

Examinator
Andreas Johansson

Övergångsbestämmelser
Kursen R0002E motsvarar kursen SMR051

Litteratur. Gäller från Vår 2018 Lp 4 (Kan ändras fram till 10 veckor innan studiestart)
Thomas, Bertil: Modern Reglerteknik med övningsbok . Liber

Kursgivare
Institutionen för system- och rymdteknik

Prov
ProvnrTypHpBetyg
0003Tentamen5.0TG G U 3 4 5
0004Laboration2.5TG U G#

Studiehandledning
Studiehandledning finns i lärplattformen Canvas före kursstart. Du som är ny student hittar all information du behöver på www.ltu.se/nystudent. Du som redan studerar vid Luleå tekniska universitet hittar information om kursstart via schema på studentwebben alternativt via kursrummet i lärplattformen. Du når lärplattformen via Mitt LTU.