Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου (Θεωρία)

Πληροφορίες Μαθήματος

Εξάμηνο Μαθήματος:
4
Μέρος Μαθήματος:
Θεωρία
Κωδικός Μέρους Μαθήματος:
244405
Εβδομαδιαίες Ώρες Διδασκαλίας:
2
Εβδομαδιαίες Ώρες Άσκησης Πράξης:
1
Μονάδες ECTS Μαθήματος:
5.5
Διαθέσιμο σε σπουδαστές ERASMUS:
Ναι
Προσωπικό Μαθήματος:


Σκοπός Μαθήματος

Σκοπός του μαθήματος είναι η παροχή βασικών γνώσεων στους σπουδαστές σχετικά με τη δομή, τη λειτουργία, τις μεθόδους ανάλυσης και σχεδίασης των συστημάτων αυτών, καθώς και των εφαρμογών τους σε διάφορους τομείς της μηχανικής (ηλεκτρικά, ηλεκτρονικά, μηχανικά, θερμικά κ.τ.λ. συστήματα).


Μαθησιακοί Στόχοι

Οι φοιτητές θα πρέπει να είναι σε θέση να:

  • Κατανοούν σε βάθος και εφαρμόζουν τις κλασικές μεθόδους ανάλυσης και σχεδίασης συστημάτων αυτομάτου έλεγχου.
  • Μοντελοποιούν απλά φυσικά συστήματα με χρήση μαθηματικών εργαλείων.
  • Χρησιμοποιούν χρήσιμα εργαλεία περιγραφής, ανάλυσης και σχεδίασης Σ.Α.Ε.
  • Αποσαφηνίσουν την αξία  διαφόρων μαθηματικών εργαλείων στην ανάπτυξη Σ.Α.Ε.


Γενικές Ικανότητες

  • Αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων.
  • Λήψη απόφασης.
  • Ομαδική Εργασία.
  • Αυτόνομη εργασία.


Περιγραφή Μαθήματος

Η περιγραφή που ακολουθεί ανάγεται σε ώρες διδασκαλίας ανά αντικείμενο ώστε να συμπληρώνονται οι 52 ώρες του θεωρητικού μαθήματος που περιγράφονται αναλυτικά παρακάτω :

  • Εισαγωγή στα Σ.Α.Ε.
  • Μαθηματικές Έννοιες: Τα βασικά σήματα.
  • Μετασχηματισμός Laplace.
  • Αντίστροφος μετασχηματισμός Laplace.
  • Εφαρμογές μετασχηματισμού Laplace.
  • Περιγραφή Συστημάτων: Είδη μαθηματικών μοντέλων.
  • Ολοκληρoδιαφορικές εξισώσεις, συνάρτηση μεταφοράς, κρουστική απόκριση.
  • Μετάβαση από περιγραφή σε περιγραφή.
  • Διαγράμματα βαθμίδων.
  • Παραδείγματα Σ.Α.Ε.
  • Ανάλυση Συστημάτων στο Πεδίο του Χρόνου: Αναλυτική έκφραση της χρονικής απόκρισης συστημάτων.
  • Συστήματα πρώτης και δεύτερης τάξης.
  • Σύγκριση συμπεριφοράς ανοικτών και κλειστών συστημάτων.
  • Σφάλματα συστημάτων στη μόνιμη κατάσταση.
  • Γεωμετρικός Τόπος των Ριζών.
  • Ανάλυση Συστημάτων στο Πεδίο της Συχνότητας: Αρμονική απόκριση.
  • Συσχέτιση αρμονικής και χρονικής απόκρισης.
  • Διαγράμματα Bode.
  • Διαγράμματα Nyquist.
  • Ευστάθεια: Ορισμός ευστάθειας Φραγμένης-Εισόδου Φραγμένης-Εξόδου (ΦΕΦΕ).
  • Κριτήρια ευστάθειας ΦΕΦΕ.
  • Αλγεβρικά κριτήρια ευστάθειας ΦΕΦΕ (Routh, Hurwitz, συνεχών κλασμάτων), το κριτήριο Nyquist.
  • Περιγραφή Συστημάτων: Εξισώσεις κατάστασης, μετάβαση από περιγραφή σε περιγραφή, ισοδυναμία περιγραφών.
  • Περιγραφή εξαρτημάτων και διατάξεων συστημάτων αυτόματου ελέγχου.
  • Περιγραφή πρακτικών Σ.Α.Ε.
  • Ανάλυση Συστημάτων στο Χώρο των Καταστάσεων: Λύση των εξισώσεων κατάστασης.
  • Παρατηρησιμότητα και ελεγξιμότητα.
  • Κλασικές Μέθοδοι Σχεδίασης Σ.Α.Ε.: Γενικά, προδιαγραφές.
  • Σχεδίαση με ενισχυτές και με PID.
  • Σχεδίαση με δίκτυα προήγησης φάσης, καθυστέρησης φάσης και καθυστέρησης-προήγησης φάσης.

Αξιολόγηση Σπουδαστών

Γλώσσα Αξιολόγησης: Ελληνική και αγγλική για τους φοιτητές Erasmus.

Αξιολόγηση θεωρητικού τμήματος (60%)

  1. Γραπτή τελική εξέταση  (40%)
  2. Συμμετοχή σε project (20%)


Βιβλιογραφία

  • Α. Βελώνη, Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου – Ανάλυση και Προσομοίωση , Εκδόσεις Τζιόλα, Θεσσαλονίκη 2011.
  • Μαλατέστας Π., Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου, Β τόμος, εκδ. Τζιόλα, Θεσσαλονίκη 2001.
  • Μαλατέστας Π., Ασκήσεις Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου, Β τόμος, εκδ. Τζιόλα, Θεσσαλονίκη 2007.
  • Dorf R., Bishop R., Σύγχρονα συστήματα αυτομάτου ελέγχου, Εκδ. Τζιόλα, Θεσσαλονίκη 2003.
  • Παρασκευόπουλος Παρ., Αναγνώριση Συστημάτων και Προσαρμοστικός Έλεγχος, Αθήνα 1992.
  • Α. Veloni - Α. Palamides, Control Systems Problems: Formulas - ,Matlab® and Solutions, CRC Press, USA 2011.
  • Ogata, Katsuhiko: "Modern Control Engineering (5th Edition)", Prentice-Hall, Inc., 2009 (ISBN: 0-13-615673-8) (Main Textbook)
  • Goodwin, Graham, Graebe Stefan, Salgado, Mario: Control System Design", Prentice-Hall, Inc., 2001 (ISBN: 0-13-958653-9)
  • Astrom, Karl and Murray, Richard: Feedback Systems: An Introduction for Scientists and Engineers", Princeton University Press, 2008 (ISBN: 0-691-13576-2)