Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ

Δημήτριος Δημογιαννόπουλος

Περιγραφή Μαθήματος:

Το μάθημα αποτελεί συνέχεια του (εισαγωγικού) μαθήματος ΣΑΕ Ι σε προηγούμενο εξάμηνο και αφορά στη μελέτη και ανάλυση των συστημάτων υπό έλεγχο σε κλειστό βρόχο. Αρχικά παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά ευστάθειας συστημάτων και πως αυτή μεταφράζεται σε συμπεριφορά λειτουργίας. Στη συνέχεια, εξειδικεύουμε στα χαρακτηριστικά ευστάθειας αλλά και απόδοσης συστημάτων υπό έλεγχο σε κλειστό βρόχο. Η ευστάθεια μελετάται με αλγεβρικά κριτήρια (Routh) και η απόδοση με τα χαρακτηριστικά μόνιμου σφάλματος του κλειστού συστήματος αλλά και τυπικά χαρακτηριστικά της απόκρισής του (υπερύψωση, χρόνος αποκατάστασης κλπ) σε δεδομένη είσοδο. Σε επόμενη ενότητα μελετάται η σχετική ευστάθεια κλειστών συστημάτων, δηλαδή η μεταβολή της ευστάθειας κλειστού βρόχου ανάλογα του είδους και της ρύθμισης του ελεγκτή. Εργαλεία για το σκοπό αυτό είναι η θεωρία του Τόπου Ριζών και τα διαγράμματα Nyquist και BODE.

Τα παραπάνω χρησιμοποιούνται σε επόμενο στάδιο για το σχεδιασμό (σύνθεση) νόμων ελέγχου, ή αλλιώς, την επιλογή και ρύθμιση ελεγκτή με βάση κάποιες προδιαγραφές απόκρισης κλειστού βρόχου σε τυπικές εισόδους. Τέλος γίνεται μια εισαγωγή στην έννοια της εσωτερικής κατάστασης συστημάτων και στην αναπαράστασή τους στο Χώρο Κατάστασης (State-Space). Αναλύεται η λύση των εξισώσεων κατάστασης με μετασχηματισμό Laplace αλλά και τη μέθοδο των ιδιοτιμών και προσδιορίζεται η απόκριση του συστήματος. Τέλος κατασκευάζονται οι τροχιές των μεταβλητών κατάστασης.

Λέξεις Κλειδιά: Σύστημα, αυτόματος έλεγχος, κλειστός βρόχος, ελεγκτής, ευστάθεια συστήματος, αλγεβρικό κριτήριο ευστάθειας Routh, Τόπος Ριζών, διάγραμμα Nyquist, διάγραμμα BODE, αναπαράσταση συστήματος στο Χώρο Κατάστασης, τροχιές μεταβλητών κατάστασης.


Κωδικός: 1401
Σχολή - Τμήμα: ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ Τ.Ε.- DEPARTMENT OF AUTOMATION ENGINEERING » Προπτυχιακό
Πρόσβαση στο μάθημα: Ελεύθερη (χωρίς εγγραφή)
Χρήστες: 1 εγγεγραμμένοι
Βιβλιογραφική αναφορά μαθήματος
CC - Αναφορά - Μη Εμπορική Χρήση - Όχι Παράγωγα Έργα
CC - Αναφορά - Μη Εμπορική Χρήση - Όχι Παράγωγα Έργα

Θεματικές Ενότητες

  • Αποσαφήνιση της έννοιας του ελέγχου συστήματος.
  • Προσδιορισμός των απαιτήσεων ελέγχου - Έννοια και υλοποίηση.
  • Μελέτη συνδεσμολογιών για έλεγχο συστημάτων: Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.

  • Καθορισμός της έννοιας του σφάλματος μόνιμης κατάστασης ως χαρακτηριστικό απόδοσης. 
  • Σύνδεση των επιθυμητών τιμών σφάλματος μόνιμης κατάστασης με τις απαιτήσεις απόδοσης. 
  • Μελέτη συνδεσμολογιών ελέγχου στη βάση των σφαλμάτων μόνιμης κατάστασης.

  • Ορισμός της έννοιας της ευστάθειας συστήματος.
  • Σύνδεση της ευστάθειας και του χαρακτηριστικού πολυωνύμου συστήματος.
  • Εξακρίβωση ευστάθειας με αλγεβρικά κριτήρια.
  • Απαίτηση ευστάθειας κατά το σχεδιασμό ελεγκτή με χρήση κριτηρίου Routh.

  • Ορισμός της μεθόδου του Τόπου Ριζών συστήματος.
  • Σύγκριση της μεθόδου Τόπου Ριζών με εναλλακτικές.
  • Κανόνες χάραξης Τόπου Ριζών και εφαρμογή σε παραδείγματα.
  • Η σχεδίαση ελεγκτή για επίτευξη ποσοτικών- ποιοτικών προδιαγραφών απόκρισης.
  • Εκτίμηση δυνατοτήτων μεθόδου Τόπου Ριζών στη σχεδίαση ελεγκτών.
  • Χρήση Τόπου Ριζών για σχεδίαση όχι απαραίτητα ελεγκτή αναλογίας.

  • Η σχεδίαση ελεγκτή για επίτευξη ποσοτικών- ποιοτικών προδιαγραφών απόκρισης.
  • Εκτίμηση δυνατοτήτων αναλυτικής μεθόδου υπολογισμού παραμέτρων ελεγκτή.
  • Σύγκριση με μέθοδο σχεδιασμού ελεγκτή με χρήση Τόπου Ριζών με παραδείγματα.

  • Υπενθύμιση αρμονικών αποκρίσεων συστήματος.
  • Αναπαράσταση αρμονικών αποκρίσεων ανοικτού συστήματος σε διάγραμμα Nyquist - σύνδεση με BODE.
  • Εξακρίβωση ευστάθειας κλειστού βρόχου με χρήση διαγράμματος Nyquist ανοικτού βρόχου.

  • Ορισμός εσωτερικών σημάτων συστήματος και σχέση με συνάρτηση μεταφοράς.
  • Χώρος Κατάστασης και εσωτερικά σήματα συστήματος - Σχέση με Συνάρτηση Μεταφοράς.
  • Μεθοδολογία αναπαράστασης συστήματος στο Χώρο Κατάσταση - Χρήση τυποποιημένων μορφών.

  • Υπολογισμός εσωτερικών σημάτων συστήματος εκφρασμένου στο χώρο κατάστασης.
  • Χρήση μετασχηματισμού Laplace στις μητρωικές εξισώσεις κατάστασης για υπολογισμό μεταβλητών κατάστασης και αποκρίσεων του συστήματος.

  • Υπολογισμός εσωτερικών σημάτων συστήματος εκφρασμένου στο χώρο κατάστασης.
  • Χρήση μεθόδου ιδιοτιμών για τον υπολογισμό των μεταβλητών κατάστασης και αποκρίσεων του συστήματος
  • Τροχιές μεταβλητών κατάστασης.

Στην ενότητα αυτή θα παρουσιαστούν βίντεο στα οποία ο διδάσκων καθηγητής λύνει εργαστηριακές ασκήσεις.

Ανοικτό Ακαδ. Μάθημα

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα
Επίπεδο: A+
Μεταδεδομένα μαθήματος
Αριθμός Επισκέψεων: 0
Αριθμός Προβολών: 0

Ημερολόγιο

Ανακοινώσεις

  • - Δεν υπάρχουν ανακοινώσεις -