Μαθήματα

Ψηφιακά συστήματα αυτομάτου ελέγχου

Γενικά

Περιεχόμενα μαθήματος

1 – Εισαγωγικά
1.1 Εισαγωγή στα συστήματα ελέγχου με Η/Υ
1.2 Ο μετασχηματισμός Ζ και ο αντίστροφος Μ/Σ Ζ
1.3 Δειγματοληψία και συγκράτηση
1.4 Διαγράμματα βαθμίδων
2 – Ανάλυση ψηφιακών συστημάτων ελέγχου
2.1 Παλμικές Συναρτήσεις μεταφοράς διακριτού χρόνου
2.2 Τόπος Ριζών και θέσεις πόλων στο διακριτό
2.3 Σφάλματα μόνιμης κατάστασης στο διακριτό
2.4 Αρμονική απόκριση συστημάτων διακριτού χρόνου
2.5 Κανόνες επιλογής της περιόδου δειγματοληψίας
2.6 Σχεδίαση φίλτρων κατά της αλίασης (antialiasing)
2.7 Κριτήρια ευστάθειας στο διακριτό (τροπ. Routh, Jury)
3 – Υλοποίηση ψηφιακών ελεγκτών
3.1 Εξισώσεις διαφοράς
3.2 Κώδικας διακριτής μορφής αλγορίθμου
4 – Σχεδίαση με διακριτοποίηση αναλογικής σχεδίασης
4.1 Μετατροπή προδιαγραφών από το συνεχές στο διακριτό
4.2 Μέθοδοι διακριτοποίησης
5– Απευθείας ψηφιακή σχεδίαση
5.1 Σχεδίαση ψηφιακών ελεγκτών τριών όρων (PID)
5.2 Σχεδίαση ψηφιακών ελεγκτών με τοποθέτηση πόλων και κατάργηση 5.3 H μέθοδος του Ragazzini
6–Σχεδίαση στο χώρο κατάστασης
6.1 Διακριτοποίηση στον χώρο κατάστασης
6.2 Ελεγξιμότητα και παρατηρησιμότητα στο διακριτό
6.3 Σχεδίαση με τοποθέτηση πόλων στο διακριτό
6.4 Παρατηρητές κατάστασης στο διακριτό
7– Σχεδίαση βέλτιστων ψηφιακών ελεγκτών
7.1 Σχεδίαση βέλτιστων ψηφιακών ελεγκτών τύπου deadbeat
7.2 Σχεδίαση βέλτιστων ψηφιακών ελεγκτών τύπου ripple-free deadbeat
8 – Προσομοίωση ψηφιακών συστημάτων ελέγχου
8.1 Διακριτά και υβριδικά διαγράμματα προσομοίωσης
8.2 Εφαρμογές σε περιβάλλον MATLAB/SIMULINK

Μαθησιακοί Στόχοι

Σκοπός του μαθήματος είναι η παρουσίαση της σύγχρονης τεχνολογίας βιομηχανικών ελεγκτών που υλοποιούνται με ψηφιακά υπολογιστικά συστήματα. Το μάθημα εστιάζει στην κατανόηση βασικών εννοιών και χαρακτηριστικών της λειτουργίας των ψηφιακών συστημάτων ελέγχου, έτσι ώστε να παρέχει το απαραίτητο υπόβαθρο για την σχεδίαση και την υλοποίηση βιομηχανικών ελεγκτών με χρήση Η/Υ.
Η συνεπής κι επιτυχής παρακολούθηση του μαθήματος έχει ως προσδοκώμενο αποτέλεσμα να καταστήσει το φοιτητή/τη φοιτήτρια ικανό/ικανή:
α) να γνωρίζει τις βασικές έννοιες και χαρακτηριστικά της λειτουργίας των ψηφιακών ελεγκτών για να μπορεί να εκμεταλλεύεται τα πλεονεκτήματα τους, αλλά και να γνωρίζει τις αδυναμίες τους
β) να μπορεί να χρησιμοποιεί ένα Η/Υ για τον έλεγχο και την ανάλυση μιας παραγωγικής διεργασίας σε πραγματικό βιομηχανικό περιβάλλον,
γ) να μπορεί να παρακολουθεί, χωρίς σημαντικά κενά, την ύλη πιο εξειδικευμένων μαθημάτων μοντέρνας θεωρίας συστημάτων αυτομάτου ελέγχου (βέλτιστο, μη γραμμικό, στοχαστικό και προσαρμοστικό).

Γενικές Ικανότητες

Εφαρμογή της γνώσης στην πράξη, αναζήτηση, ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών, με τη χρήση και των απαραίτητων τεχνολογιών, λήψη αποφάσεων, αυτόνομη εργασία, ομαδική εργασίες, εργασία σε διεθνές περιβάλλον, εργασία σε διεπιστημονικό περιβάλλον προαγωγή της ελεύθερης, δημιουργικής και επαγωγικής σκέψης.

Μέθοδοι Διδασκαλίας

Θεωρητική από έδρας διδασκαλία με συζήτηση και ενεργή συμμετοχή των φοιτητών. Οι διαλέξεις του μαθήματος υποστηρίζονται από διαφάνειες παρουσίασης του συνόλου της εκπαιδευτικής ύλης, ενώ ο λευκός πίνακας χρησιμοποιείται: α) για την εμβάθυνση επιλεγμένων θεματικών ενοτήτων, β) για την προαγωγή της ενεργούς συμμετοχής των φοιτητών στη βήμα-προς-βήμα επίλυση προβλημάτων, γ) τη διεξοδική επίλυση Ασκήσεων Πράξης.

Αξιολόγηση Φοιτητών

Ο τελικός βαθμός του μαθήματος διαμορφώνεται κατά 80% από τον βαθμό του θεωρητικού μέρους και κατά 20% από τον βαθμό της υποχρεωτικής ατομικής εργασίας. Τα κριτήρια αξιολόγησης είναι προσβάσιμα στους φοιτητές από την ηλεκτρονική σελίδα του μαθήματος. Η γραπτή τελική εξέταση του θεωρητικού μέρους δύναται να περιλαμβάνει: α) Επίλυση προβλημάτων εφαρμογής των γνώσεων που αποκτήθηκαν β) Ερωτήσεις σύντομης απάντησης, γ) Συγκριτική αξιολόγηση στοιχείων θεωρίας.

Συνιστώμενη Βιβλιογραφία

Συγγράμματα μέσω του συστήματος ΕΥΔΟΞΟΣ
1. Ψηφιακός έλεγχος με MATLAB, 2004, Γεώργιος Σύρκος, ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΕΚΔΟΤΙΚΗ ΕΠΕ
2. Ψηφιακός Έλεγχος Συστημάτων, 2001,Γεώργιος Σύρκος, ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΕΚΔΟΤΙΚΗ ΕΠΕ
3. Ψηφιακά Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου, 2017, Βελώνη Αναστασία, ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε.
4. Ψηφιακός Έλεγχος, 2016, Μαλατέστας Παντελής Β., ΕΚΔΟΣΕΙΣ Α. ΤΖΙΟΛΑ & ΥΙΟΙ Α.Ε.
5. Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου Θεωρία και Εφαρμογές Τόμος Β΄, 2007, Παρασκευόπουλος Παρασκευάς, Σ. ΑΘΑΝΑΣΟΠΟΥΛΟΣ & ΣΙΑ Ι.Κ.Ε.
Συγγράμματα αποθετηρίου Κάλλιπος
1. Μηχανική λογισμικού συστημάτων βιομηχανικού ελέγχου , Χασάπης Γεώργιος
Ξενόγλωσσα συγγράμματα
1. Digital control of dynamic systems, Franklin
2. Digital control engineering, Fadali
3. Digital control systems, Kuo
4. Digital Control Systems, Houpis
-Συναφή επιστημονικά περιοδικά:
1. IEEE Transactions on Αutomatic control
2. ΙΕΕΕ Control Systems Magazine
3. IFAC Automatica
4. IFAC Control Engineering Practice