Kursplan för Design av linjära reglersystem

Kursplan fastställd 2021-02-26 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnLinear control system design
  • KurskodSSY285
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareMPSYS
  • UtbildningsnivåAvancerad nivå
  • HuvudområdeAutomation och mekatronik, Elektroteknik, Kemiteknik med fysik, Teknisk fysik
  • InstitutionELEKTROTEKNIK
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Engelska
  • Anmälningskod 35121
  • Max antal deltagare180 (minst 10% av platserna reserveras för utbytesstudenter)
  • Blockschema
  • Sökbar för utbytesstudenterJa

Poängfördelning

0111 Konstruktionsövning + lab 3 hp
Betygsskala: UG
3 hp
    0211 Tentamen 4,5 hp
    Betygsskala: TH
    4,5 hp
    • 08 Jan 2024 em J
    • 03 Apr 2024 fm J
    • 30 Aug 2024 fm J

    I program

    Examinator

    Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

    Behörighet

    Grundläggande behörighet för avancerad nivå
    Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

    Särskild behörighet

    Engelska 6
    Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

    Kursspecifika förkunskaper

    En grundläggande kurs i relgerteknik samt kännedom om tillståndsmodeller.

    Syfte

    Fokus för denna krusen är modellbaserad reglering och estimering. Ett ramverk för linjära tillståndsmodeller introduceras och används för att skapa en grund för olika typer av regulatorer samt tillståndsestimering. Ett brett urval av metoder för återkoppling tas upp i kursen, från ren tillståndsåterkoppling till optimal reglering. Dessa metoder behandlas med ett extra fokus på praktiska applikationer. Även optimal tillståndsestimering är inkluderat. I denna kursen analyseras även multiple-input multiple-output system ur ett input-output-perspektiv genom överföringsfunktionsmatriser. Störningar, modellosäkerheter samt robusthet behandlas också i kursen. Övningar, inlämningar och labbar används för att öka förståelsen för teorin bakom linjär reglering och estimering.

    Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

    • Design av regleralgoritmer för dynamiska linjära tidsinvarianta (LTI) system med hjälp av metoder presenterade i krusen.
    • Bekanta sig med koncept inom tillståndsrymdsterminologin.
    • Linjärisera multivariabla (MIMO) ickelinjära system i kontinuerligt tid. Ha kunskap om diskretisering av LTI system i kontinuerlig tid med lämplig samplingstid.
    • Förstå modellbeskrivningar av MIMO LTI system. Analysera dessa typer av system från ett styrbarhets-, observerbarhets- samt stabilitetsperspektiv.
    • Beskriva och designa regulatorer för MIMO LTI system i diskret tid baserat på linjärkvadratisk optimering.
    • Beskriva, designa och analysera Kalmanfilter, och applicera dess för tillståndsestimering kombinerat med reglering, i.e. LQG-reglering. Förstå steperationsprincipen och analysera det optimalt återkopplade systems beteende.
    • Bekanta sig med grunderna för MIMO-överföringsfunktioner och deras viktigaste analytiska egenskaper. Förstå analys och regulatordesignskoncept i frevenskdomänen för MIMO-system.
    • Definiera stabilitet av dynamiska system vid additiva och multiplikativa osäkerheter. Genomföra robusthetstest för osäkerhet. Förstå och designa robusta reglerstrategier. Förstå grundläggande koncept för decentraliserade och distribuerade regleralgoritmer.

      Innehåll

      • Multivariabla system. MIMO (Multiple input-multiple output) vs. SISO (single input-single output) dynamiska system. Ickelinjära dynamiska systems and linjärisering. Grundläggande reglertekniska koncept (återkoppling, stabilitet).
      • Tillståndsrealisationer, tillståndstransformationer. Systembeskrivningar i kontinuerlig och diskret tid. Diskretiseringstekniker. Analytiska egenskaper av linjära dynamiska system. Styrbarhet, observerbarhet, multivariabla poler och nollställen.
      • Egenskaper för återkopplade systemi tillståndsform. Linjärkvadratisk relgering.
      • Tillståndsobservatörsdesign. Kalmanfilter. Separationsprincipen. Linjärkvadratisk Gaussisk (LQG) relgering.
      • Överföringsfunktionsmatriser. Känslighet, robusthet. Prestandabegränsningar i system.
      • Osäkerhet och robushet. Störningskompenserande robust reglering och tillsåndsestimering.
      • Introduktion till storskalig systemdesign. Distribuerad och decentraliserad reglering. Decoupling.

      Organisation

      Kursen är uppdelad i en serie föreläsningar och räkneövningar samt ett obligatorisk projekt som inlämningar och inkluderar laborationer.

      Litteratur

      Lärobok och föreläsningssidor

      Examination inklusive obligatoriska moment

      För att få ett betyg erfordras ett godkänt projektarbete (labbövningar och inlämningar) samt ett godkänt resultat på en skriftlig tentamen (betygsskalan 3, 4 och 5).

      Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.