KURSPLAN

Avancerade reglersystem 7,5 högskolepoäng

Advanced Control Design
Avancerad nivå, R7014E
Version
Kursplan gäller: Vår 2020 Lp 3 - Tillsvidare
Vald version visar för vilken termin och läsperiod som denna kursplanen gäller för. Senaste version visas först.

Kursplanen fastställd
av Jonny Johansson, HUL SRT 2017-02-15

Reviderad
av Jonny Johansson, HUL SRT 2019-02-15

Utbildningsnivå
Avancerad nivå
Fördjupningskod
A1F
Betygskala
G U 3 4 5
Ämne
Reglerteknik
Ämnesgrupp (SCB)
Automatiseringsteknik

Behörighet

Goda kunskaper i reglerteknik förutsätts, specifikt om frekvenssvar, tillståndsform och tillståndsåterkoppling. Erfarenhet av att analysera reglersystem med Matlab/Simulink eller motsvarande förutsätts också. Dessa förkunskaper motsvarar kursen R7003E Reglerteknik.


Urval

Urvalet grundas på 20-285 högskolepoäng



Mål/Förväntat studieresultat

Efter avslutad kurs ska studenten kunna

-       visa djupa kunskaper om reglertekniska metoder och terminologi för robust och optimal reglering

-       visa djupa kunskaper om matematiska metoder för att dimensionera avancerade regleralgoritmer för dynamiska system som kan vara olinjära, osäkra och multivariabla

-       visa förmåga att modellera olinjära multivariabla dynamiska system baserat på empiriska data och formulera beskrivningar av osäkerheter och störningar i dynamiska system

-        visa förmåga att formulera prestandakrav på reglersystem och avgöra vilka prestanda som är möjliga att uppnå

-       använda vanliga metoder för att dimensionera och analysera robusta, optimala och modellprediktiva regulatorer och regulatorer, även för multivariabla system

-       visa förmåga att i grupp dimensionera, simulera, analysera, utvärdera och implementera robusta, optimala och modellprediktiva regulatorer för en verklig process samt att både muntligt och i skrift redogöra för detta arbete

-       visa förmåga att identifiera enkla regulatorers begränsningar och behovet av mer avancerade metoder


Kursinnehåll

Kursen behandlar design av avancerade reglersystem för verkliga tekniska system och analys av deras egenskaper. Tyngdpunkten ligger på tekniker som resulterar i robusta och optimala reglersystem.

När man försöker att tillämpa reglering på en komplex process, uppstår ett antal problem som denna kurs lär ut teoretiska metoder för att hantera. Många tekniska system, såsom industriella processer, robotar, fordon, motorer etc. beskrivs bäst i form av olinjära dynamiska system. Metoder för att analysera dessa systembeskrivningar är viktigt att kunna för att exempelvis utföra mätningar och reglering i dessa system.

Det första problemet som behandlas på kursen är att framtagna processmodeller ofta är icke-linjära och aldrig en exakt beskrivning av den aktuella processen. Kursen tar upp hur man analyserar det icke-linjära systemet och beskriver dess modellosäkerhet, samt metoder för att utforma robust och optimerande reglering som uppnår olika kriterier, såsom t.ex. stabilitet eller optimalitet, och presterar trots variationer i processen.

Det andra problemet är att många processer som är intressanta för att kunna styra i praktiken är flerdimensionella, dvs att flera ingångar påverkar flera utgångar. Grundläggande begrepp, såsom poler och nollställen, styrbarhet och observerbarhet behandlas för flervariabla system, samt metoder för att avgöra när en envariabel reglering kan användas på en multivariabel process med acceptabla prestanda. Regulatorer, baserade på optimering av en kostnadsfunktion, behandlas för den situation då multivariabel reglering skall användas.

Det tredje problemet är fundamentala begränsning när det gäller prestanda som kan förekomma i ett reglersystem. Sådana begränsningar förekommer i synnerhet när processen är instabil, har icke-minimumfas-beteende eller tidsfördröjningar. Verktyg för att analysera detta diskuteras i denna kurs.

De teoretiska delarna av kursen kompletteras med praktiska laborationer i form av projektuppgifter på en experimentuppställning i reglertekniklaboratoriet vid Institutionen för system- och rymdteknik.


Genomförande

Undervisningen består av föreläsningar och problemseminarier. Laborationer och en projektuppgift genomförs i grupper om högst tre studenter och redovisas skriftligt samt med en demonstration.


Examination

Godkänd projektrapport med peer-review, samt godkänd tentamen. Tentamen kommer att vara betygsättande.


Övergångsbestämmelser

Kursen kan kombineras med högst en av kurserna R7004E och R7005E


Examinator
Wolfgang Birk

Litteratur. Gäller från Vår 2020 Lp 3 (Kan ändras fram till 10 veckor innan studiestart)
Glad, T. and L. Ljung: Control Theory. Multivariable and Nonlinear Methods. Taylor & Francis.

Alternativ:
Glad, T. och L. Ljung: Reglerteori. Flervariabla och Olinjära Metoder. Studentlitteratur.

Kursgivare
Institutionen för system- och rymdteknik (SRT)

Moduler
KodBenämningBetygskalaHPTillståndGäller frånTitel
0001TentamenG U 3 4 54.50ObligatoriskH17
0002LaborationU G#3.00ObligatoriskH17

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.