Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου

Γενικά

  • Κωδικός Μαθήματος: 1711
  • Εξάμηνο: 7ο
  • Τύπος Μαθήματος: Επιστημονικής Περιοχής (ΕΠ)
  • Είδος Μαθήματος: Υποχρεωτικό Επιλογής (ΥΠ-ΕΠ)
  • Γνωστική Περιοχή: Ενσωματωμένα - Υπολογιστικά Συστήματα (ΕΥΣ)
  • Διδασκαλία Θεωρίας: 4 ώρες/εβδομάδα
  • Πιστωτικές μονάδες ECTS: 6
  • Ηλεκτρονική σελίδα μαθήματος: https://moodle.teithe.gr/course/view.php?id=3581
  • Γλώσσα διδασκαλίας και Εξετάσεων: Ελληνικά
  • Το μάθημα προσφέρεται σε φοιτητές Erasmus
  • Προτεινόμενα προαπαιτούμενα μαθήματα: (1201) Μαθηματικά ΙΙ
  • Συντονιστής: Τζέκης Παναγιώτης
  • Διδάσκοντες: Τσιριγώτης Γεώργιος

Μαθησιακά Αποτελέσματα

Σκοπός του μαθήματος είναι η δημιουργία του βασικού υπόβαθρου για την εισαγωγή και κατανόηση της ευρείας επιστημονικής περιοχής των Συστημάτων Αυτόματου Ελέγχου (Σ.Α.Ε.), των αναλογικών και των ψηφιακών. Ο βασικός στόχος είναι η παροχή βασικών γνώσεων στους φοιτητές σχετικά με τη δομή, τη λειτουργία, τις μεθόδους ανάλυσης και τις κλασικές τεχνικές σχεδίασης των ΣΑΕ, καθώς και των εφαρμογών τους σε διάφορους τομείς της μηχανικής (ηλεκτρικά, ηλεκτρονικά, μηχανικά, θερμικά κ.τ.λ. συστήματα). Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτήτης/τρια αναμένεται να είναι σε θέση:

  • Να αναγνωρίζει και να εξηγεί συστήματα ανοιχτού-κλειστού βρόγχου καθώς και μεικτά συστήματα.
  • Να περιγράφει ένα ΣΑΕ με την Συνάρτηση Μεταφοράς του, από τα στοιχεία του και τις ολοκληροδιαφορικές εξισώσεις.
  • Να υπολογίζει την ευστάθεια του ΣΑΕ
  • Να απλοποιεί το μπλοκ διάγραμμα του ΣΑΕ
  • Να υπολογίζει την χρονική απόκριση ενός ΣΑΕ σε τυπικά σήματα εισόδου
  • Να αξιολογεί ένα ΣΑΕ με την μέθοδο του Γεωμετρικού Τόπου των Ριζών.
  • Να διορθώνει ένα ΣΑΕ στον Γεωμετρικό Τόπο Ριζών και στην απόκριση κατά συχνότητα με διορθωτές PID κλπ.
  • Να μετατρέπει ένα αναλογικό ΣΑΕ σε Ψηφιακό.
  • Να κρίνει την συμπεριφορά ενός ψηφιακού ΣΑΕ (ευστάθεια, χρονική απόκριση) και να το διορθώνει.
Γενικές Ικανότητες
  • Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση της απαραίτητης τεχνολογίας
  • Λήψη αποφάσεων
  • Αυτόνομη εργασία
  • Ομαδική εργασία
  • Σχεδιασμός και διαχείριση έργου
  • Παραγωγή νέων ερευνητικών ιδεών

Περιεχόμενο Μαθήματος

Η βασική ύλη του μαθήματος καλύπτει τα παρακάτω:

  1. Εισαγωγή στα ΣΑΕ.
  2. Ο μετασχηματισμός Laplace και ο αντίστροφός του στα ΣΑΕ.
  3. Τα λογισμικά: Computer Control (CC) και MATLAB.
  4. Χρονική απόκριση ΣΑΕ.
  5. Περιγραφή των ΣΑΕ με την Συνάρτηση Μεταφοράς.
  6. Ευστάθεια ΣΑΕ.
  7. Διαγράμματα βαθμίδων ΣΑΕ και απλοποιήσεις.
  8. Γεωμετρικός τόπος των ριζών.
  9. Αρμονική Ανάλυση (Διαγράμματα BODE, NYQUIST, NICHOLS)
  10. Μετατροπή αναλογικού ΣΑΕ σε Ψηφιακό.
  11. Ευστάθεια Ψηφιακού ΣΑΕ.
  12. Χρονική απόκριση Ψηφιακού ΣΑΕ.
  13. Γεωμετρικός τόπος των ριζών Ψηφιακού ΣΑΕ.
  14. Διόρθωση ΣΑΕ με PID, κ.λ.π. στον Γεωμετρικό Τόπο Ριζών και στην απόκριση κατά συχνότητα (Διαγράμματα).

Διδακτικές και Μαθησιακές Μέθοδοι - Αξιολόγηση

Τρόπος Παράδοσης
  • Πρόσωπο με πρόσωπο θεωρητική διδασκαλία.
Χρήση Τεχνολογιών Πληροφορίας και Επικοινωνιών
  • Λογισμικό επικοινωνίας με τους φοιτητές μέσω της ηλεκτρονικής πλατφόρμας Moodle για την κοινοποίηση των ανακοινώσεων, των σημειώσεων και των ασκήσεων του μαθήματος. Διαδικτυακό μάθημα με την χρήση της πλατφόρμας Zoom.
Οργάνωση Διδασκαλίας
Δραστηριότητα Φόρτος εργασίας εξαμήνου
Διαλέξεις52
Επίλυση ασκήσεων με χρήση λογισμικού52
Αυτοτελής ατομική Μελέτη76
Σύνολο 180
Αξιολόγηση φοιτητών

1. Γραπτή τελική εξέταση (100%) που περιλαμβάνει: Μελέτη ενός ΣΑΕ και των στοιχείων λειτουργίας του, σύμφωνα με τις μεθόδους μελέτης που εξετάσθηκαν κατά την διάρκεια του μαθήματος.
2. Εργασίες (σε ειδικές περιπτώσεις).

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

Συγγράμματα μέσω του συστήματος "Εύδοξος"
  1. Σύγχρονα συστήματα αυτόματου ελέγχου. Richard DORF, C. Robert BISHOP. Τζιόλας.
  2. Automatic Control Systems. B.C.KUO. Prentice-Hall.
  3. Control Systems Engineering. Norman S. NISE. Wiley.
  4. Modern Control Engineering. Katsuhiko Ogata. Prentice Hall
Συμπληρωματική ελληνόγλωσση βιβλιογραφία
  1. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ, Μαλατέστας, Παντελής Β. Εκδόσεις Τζιόλα
  2. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΜΑΤΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ, Βελώνη Αν., Κανδρής Διονύσιος.
  3. ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ: Αρχές, Ανάλυση & Ανάπτυξη με Matlab, Simulink & LabVIEW, Φούρλας Γ.
  4. MATLAB για Επιστήμονες και Μηχανικούς. Χατζίκος E., Καμούτσης Κ. Τζιόλας.
Συμπληρωματική ξενόγλωσση βιβλιογραφία
  1. Electrical Engineering Fundamentals: VINCENT DEL TORO : PRENTICE-HALL.
  2. Modern Control Engineering: KATSUHIKO OGATA (Second Edition) : PRENTICE HALL.
  3. Schaum’s Outline of Feedback and Control Systems, 2nd Edition (Schaum's Outline Series). Joseph J. Distefano
  4. Computer Controlled Systems. KJ. ASTROM, B. WΙΤΤENMARK. Prentice Hall.
  5. Linear Control System Analysis and Design. J. d' D'AZZO, C. H. HOUPIS, Mc. Graw-Hill.
  6. Control System Design. B. FRIEDLAND. Mc. Graw-Hill.
  7. Analog and Digital Control Systems. R. GAYAKWAD, L. SOKOLOFF. Prentice Hall.
  8. Control System Toolbox, Getting Started Guide, MathWorks.
  9. Program CC5 Manual.
Συναφή επιστημονικά περιοδικά
  1. IEEE Transactions on Automation Science and Engineering